PERTEMUAN IV DAN V VISKOSITAS Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s). Ketika Anda berbicara viskositas Anda berbicara tentang fluida sejati. Fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan fluida, dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda. Berdasarkan perhitungan laboratorium. HUKUM STOKES Pada tahun 1845Sir George Stokes menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai k = 6 π r. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh persamaan seperti berikut: Gambar Hukum Stokes Viskositas cairan yang partikelnya besar dan berbentuk tak teratur lebih tinggii daripada yang partikelnya kecil dan bentuknya teratur. Semakin tinggi suhu cairan, semakin kecil viskositasnya. Pernyataan ini dapat dijelaskan dengan teori kinetik. Tumbukan antara partikel yang berbentuk bola atau dekat dengan bentuk bola adalah tumbukan elastik atau hampir elastik. Namun, tumbukan antara partikel yang bentuknya tidak beraturan cenderung tidak elastik. Dalam tumbukan tidak elastik, sebagian energi translasi diubah menjadi energi vibrasi, dan akibatnya partikel menjadi lebih sukar bergerak dan cenderung berkoagulasi. Efek suhu mirip dengan efek suhu pada gas. Koefisien viskositas juga kadang secara singkat disebut dengan viskositas dan diungkapkan dalam N s m -2 dalam satuan SI. 1 AAK Nasional Surakarta
HUKUM POISEUILLE Fluida ideal dapat mengalir melalui pipa yang bertingkat tanpa ada gaya, tetapi untuk fluida kental diperlukan perbedaan tekanan antar ujung pipa untuk menjaga kesinambungan aliran. Banyaknya cairan yang mengalir pesatuan waktu melalui penampang melintang berbentuk silinder berjari-jari r, yang panjangnya l, selain ditentukan oleh beda tekanan pada kedua ujung juga ditentukan oleh viskositas dan luas penampang.. Hubungan tersebut dirumuskan oleh Poiseuille yang dikenal dengan Hukum Poiseuille r V 4 ( P P ) 1 2 8 L Penentukan Viskositas dapat dilakukan dengan dua metoda yaitu metode Ostwald dan metode bola jatuh. 1. Metode Ostwald Metode ini ditentukan berdasrkan Hukum Poiseulle menggunakan alat Viskometer Ostwald. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur wktu yang diperlukan untuk mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari a ke b. Sejumlah cairan yang akan diukur viskositasnya dimasukkan ke dalam viscometer. Cairan kemudian diisap dengan pompa sampai diatas batas a. Cairan dibiarkan mengalir ke bawah dan waktu yang diperluka dari a ke b dicatat menggunakan stopwatch. Viskositas dihitung menggunakan persamaan Poiselle. π Pr 4 t η = 8Vl Gambar Viskometer Oslwald 2 AAK Nasional Surakarta
t adalah waktu yang diperlukan cairan bervolume V yang mengalir melalui pipa kapiler dengan panjang l dan jari-jari r. Tekanan P merupakan perbedaan tekanan aliran kedua ujung pipa viscometer. Untuk dua cairan yang berbeda dengan pengukuran alat yang sama diperoleh hubungan: η 1 π P 1 r 4 t 8Vl P 1 t 1 = x = η 1 8Vl π P 2 r 4 t P 2 t 2 karena tekanan berbanding lurus dengan kerapatan cairan (d), maka berlaku: η 1 d 1 t 1 = η 1 d 2 t 2 2. Metode Bola jatuh Penentuan ini berdasarkan hokum Stokes. Bola dengan rapatan d dan jari-jari r dijatuhkan ke dalam tabung berisi cairan yang akan ditentukan viskositasnya. Waktu yang diperlukan bola untuk jatuh melalui cairan dengan tinggi tertentu kemudian dicatat dengan stopwatch. Gaya berat yang menyebabkan bola turun ke bawah sebesar: Fw = 4/3 πr 3 (d b d c ) g Dimana d b dan d c masing-masing kerapatan bola dan cairan sedang g adalah percepatan gravitasi. Selain itu bekerja gaya gesek yang arahnya ke atas sebesar: Fg = 6π ηrv Pada keadaan setimbang, Fw = Fg sehingga 2 r 2 g(d b d c ) η = 9 v 3 AAK Nasional Surakarta
Gambar viscometer bola jatuh Apabila digunakan metode perbandingan dua cairan berlaku: η 1 (d b d c1 )t 1 = η 1 (d b d c2 ) t 2 4 AAK Nasional Surakarta
TUGAS 3 PROGSUS VI AKADEMI ANALIS KESEHATAN NASIONAL SURAKARTA SOAL 1. Buatlah resume dari makalah diatas 2. Jelaskan cara mengukur viskositas larutan dengan metode Ostwald dan bola jatuh 3. Sebuah bola aluminium berjari-jari 2,0 mm dijatuhkan bebas ke dalam cairan yang mempunyai kerapatan 800 kg/m 3. Dari percobaan didapatkan bahwa kelajuan terbesar yang dicapai bola adalah 14 m/s. Jika kerapatan bola 2700 kg/m3 dan percepatan gravitasi 9,8 m/s 2, tentukan koefisien viskositas cairan 4. Dalam viskometer oswald air membutuhkan waktu 25 detik untuk mengalir melalui batas atas dan bawah, sedangkan cairan A membutuhkan waktu 38 detik. Kerapatan air dan cairan masing masing adalah 0,9982 dan 0,78945kg/liter. Jika viskositas air adalah 1,005 cp, hitung viskositas cairan A. Dosen Pengampu Drs.Suharyanto MSi 5 AAK Nasional Surakarta