88464157 viskositas cairan sebagai fungsi suhu

Pratikum Kimia Fisika ITahun Ajaran 2010/2011

VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU

I. TUJUAN1. Menentukan viskositas cairan dengan metoda Ostwald.

2. Mempelajari pengaruh suhu terhadap viskositas cairan.

II. TEORI Setiap fluida, gas atau cairan memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai

viskositas yang dapat di defenisikan sebagai tahanan yang dilakukan

suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya .

Pada aliran laminer, fluida dalam pipa dianggap terdiri dari lapisan

molekul molekul yang bergeser atau bergerak satu di atas yang lainnya

dengan kecepatan yang berbeda beda. Profil kecepatan yang berbeda

beda ini bentuk parabola dengan kecepatan paling tinggi terdapat pada

lapisan bagian tengah pipa.

Perhatikan suatu lapisan pada jarak r dari sumbu pipa yang

bergerak dengan kecepatan tertentu c. Gaya F yang di perlukan untuk

mempertahankan beda kecepatan dc antara lapisan ini dengan lapisan dr

diantaranya di ungkapkan sebagai :

F = A . dc .................(1)

dr

Dimana : A = Luas penampang pipa

= Koefisien viskositas

Berdasarkan persamaan 1, satuan koefisien viskositas dalam SI

adalah Nm det atau poisse. Kebalikan dari koefisien viskositas disebut

fluiditas, = 1/, yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu

fluida.

Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan adalah metoda

kapiler dari Poiseulle. Pada metoda ini diukur waktu (t) yang diperlukan

oleh volume tertentu cairan V untu kengalir melalui pipa kapiler dibawah

pengaruh tekanan penggerak (P) yang tetap. Dalam hal ini untuk cairan

Viskositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu


yang mengalir dengan aliran laminer , persamaan Poiseulle dinyatakan

sebagai berikut :

= R4pt ..............(2)

8VL

Dimana : R = Jari jari

L = Panjang pipa kapiler.

Metode Ostwald merupakan suatu variasi dari metode Poiseulle.

Prinsip dari metode ini adalah dimana sejumlah cairan tertentu dimasukan

ke dalam A, kemudian dengan cara menghisap atau meniup, cairan

dibawa ke O sampai melewati garis m, Selanjutnya cairan dibiarkan

mengalir secara bebas dan waktu yang diperlukan untuk mengalir dari m

ke n diukur. Pada proses pengaliran melalui pipa kapiler C, tekanan

penggerak tidak tetap dan pada setiap saat sama dengan h, g, .

Dimana : h = Beda tinggi permukaan cairan pada kedua reservoir alat .

g = Percepatan gravitasi

= Rapat massa cairan .

Karena pada metode ini selalu diperhatikan aliran cairan dari m ke n

dan menggunakan viskositas yang sama maka viskositas suatu cairan

dapat ditentukan dengan membandingkan hasil pengukuran waktu (t),

rapat massa (), cairan tersebut terhadap waktu (to) dan rapat massa (o),

cairan pembanding yang telah diketahui viskositasnya pada suhu

pengukuran . Perbandingan cairan yang dinyatakan sebagai berikut :

= t . atau

o to . o = o . . t ..................(3)

o . to

Dari ketiga persamaan viskositas cairan dapat dihitung dengan

merujuk pada viskositas cairan pembanding .



Viskositas cairan adalah fungsi dari pengukuran dan permukaan

molekul, gaya tarik antara molekul dalam cairan dan struktur cairan. Tiap

molekul dalam cairan dianggap dalam keadaan setimbang, maka sebelum

suatu lapisan lainnya diperlukan suatu energi tertentu. Sesuai dengan

hukum distribusi Maxwell Boltzmann.

Faktor faktor yang mempengaruhi viskositas cairan :

1. Tahanan : Dimana jika tahanan besar maka viskositas cairan juga

besar .

2. Suhu / Temperatur : Dimana jika terjadi penambahan suhu maka

koefisien viskositas cairan berkurang .

3. Tegangan luncur : Dimana jika cairan yang mudah mengalir seperti air

atau minyak tanah, tegangan luncurnya relatif lebih kecil maka viskositas

cairan relatif lebih kecil pula .

Dalam prakteknya nilai koefisien viskositas cairan dinyatakan

sebagai angka banding dengan zat cair tertentu (umumnya air). Viskositas

cairan juga dapat dihitung dengan menggunakan viskometer:

1. Viskometer Stokes

2. Viskometer Poiseulle

3. Viskometer Eunglar

4. Viskometer Hess

5. Viskometer Rangkine



III. PROSEDUR PERCOBAAN 3.1. Alat dan Bahan

a. Alat :

Viskometer Ostwald sebagai alat pengukur kekentalan

fluida

Termostat sebagai alat pengatur suhu

Stopwatch sebagai alat yang digunakan untuk mengukur

waktu

yang digunakan pada pratikum.

Pipet ukur 25 ml sebagai alat yang digunakan untuk

mengambil

larutan

neraca westphal sebagai alat untuk menimbang massa

cairan.

b. Bahan :

CCl4 20 ml sebagai sampel yang akan dicari

kekentalannya

Aseton 20 ml sebagai cairan pembanding

Benzena 20 ml sebagai sampel

Air suling sebagai cairan pembanding

3.2 Cara Kerjaa. Bersihkan viskometer

b. Letakan viskometer

c. Pipet 10 15 ml cairan dalam reservoir A, hingga bila cairan

dibawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m,

Reservoir A masih terisi setengahnya ter pada termostat pada

posisi vertikal

d. Atur termostat, biarkan termostat dan isinya 10 menit

e. Dengan mengisap atau meniup bawa cairan ke B sampai sedikit

diatas garis m. Biarkan cairan mengalir bebas, catat waktu alir

dari m ke n, lakukan beberapa kali



f. Tentukan rapat massa cairan pada suhu yang bersangkutan

dengan piknometer dan neraca westphal

g. Lakukan 1 6 untuk cairan pembanding (air suling). Gunakan

viscometer yang sama



3.3 Skema Kerja

Viskometer bersih

Letakan viskometer pada termostat pada posisi vertikal

Pipet 10 15 ml cairan dalam reservoir A, hingga bila cairan dibawa ke

reservoir B dan permukaannya melewati garis m, Reservoir A masih

terisi setengahnya

Atur termostat, biarkan termostat dan isinya 10 menit

Dengan mengisap atau meniup bawa cairan ke B sampai sedikit diatas

garis m. Biarkan cairan mengalir bebas, catat waktu alir dari m ke n,

lakukan beberapa kali

Tentukan rapat massa cairan pada suhu yang bersangkutan dengan

piknometer dan neraca westphal

Lakukan 1 6 untuk cairan pembanding (air suling). Gunakan

viscometer yang sama



3.3. Skema Alat

Keterangan : C : viskometer ostwald

A : batas atas

B : batas bawah

D : Termometer



IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil dan Perhitungan

Massa Piknometer kosong = 11,94 g

Massa piknometer kosong + air = 21,80 g

Massa piknometer + sunlight = 21,81 g

Massa piknometer + gliserol = 21,89 g

Suhu 30 C, 40 C dan 50 C

Sunlight 20 %

Gliserol 20 %

V1 . M1 = V2 . M2

87 % . V1 = 20 % . 50 ml

V1 = 11,5 ml

% V = X . 100 %

50

20 % = X . 100 %

50

V = 10 ml

1. Penentuan massa jenis

a. Air

= g

v

= (21,80 11,94) g

10 ml

= 0,986 g/ml

b. Gliserol

= g

v



= (21,89 11,94) g

10 ml

= 0,995 g/ml

c. Sunlight

= g

v

= (21,81 11,94) g

10 ml

= 0,987 g/ml

Tabel Percobaan

Cairan m (gram) (g/ml) t (s)Air

30 C

40 C

50 C

Pikno + air

= 21,80 g 0,986

0,69

0,63

0,58

Sunlight

30 C

40 C

50 C

Pikno + sunlight

= 21,81 g 0,987

0,90

0,89

0,80

Gliserol

30 C

40 C

50 C

Pikno + gliserol

=21,89 g

0,995

0,82

0,78

0,70



2. Menghitung viskositas larutan

Tabel nilai viskositas air (o)

Suhu o30 C

40 C

50 C

0,7975 poisse

0,6529 poisse

0,5468 poisse

a. Menghitung viskositas dan fluiditas sunlight

Untuk suhu 30 C

= o . t .

to . o= 0,7975 poisse x 0,90 s x 0,987 g/ml

0,69 s x 0,986 g/ml

= 1,041 Poisse

= 1

= 1

1,041 poisse

= 0,022 Poisse1

Untuk suhu 40 C

= 0,629 poisse . 0,89 s . 0.987 g/ml

0.63 s x 0,986 g/ml

= 0,923 poisse

= 1

0,923 poisse

= 1,083 Poisse1

Untuk suhu 50 C

=0,5468 poisse x 0,80 s x 0,987 g/ml



0,58 s x 0,986 g/ml

= 0,755 Poisse

= 1

0,755 poisse

= 1,325 Poisse1

b. Menentukan Viskositas dan Fluida larutan Gliserol

Untuk suhu 30 C

= 0,7975 poisse x 0,82 s x 0,995 g/ml

0,69 s x 0,986 g/ml

= 0,956 Poisse

= 1

0,956 poisse

= 1,046 Poisse1

Untuk suhu 40 C

= 0,6529 poisse x 0,78 s x 0,995 g/ml

0,63 s x 0.986 g/ml

= 0,816 Poisse

= 1

0,816 poisse

= 1,225 Poisse1

Untuk suhu 50 C

= 0,5468 poisse x 0,70 s x 0,995 g/ml

0,58 s x 0,986 g/ml

= 0,666 Poisse

= 1



0,666 poisse

= 1,502 Poisse1

3. Regresi

x = 1/T

y = ln

a. Sunlight

- T = 30 C = 303 K

x = 1/T = 1/303 K = 3,3 x 10-3

y = ln = ln 1,041 = 0,04

- T = 40 C = 313 K = 3,2 x 10-3

y = ln = ln 0,923 = - 0,08

- T = 50 C = 323 K

x = 1/T = 1/323 K = 3,09 x 10-3

y = ln = ln 0,755 = - 0,28

Tabel Regresi untuk Larutan Sunlight

X y x.y x23,3 x 10-3

3,2 x 10-3

3,09x10-3

0,04

- 0,08

- 0,28

0,132.10-3

- 0,256.10-3

- 0,865.10-3

10,890.10-6

10,240.10-6

9,548.10-6x = 9,59.10-3 y = - 0,32 xy = -0,989.10-3 x2 = 30,678.10-6

X = 3,197.10-3

Y = - 0,107

B = n . xy - x . y

n (x) (x)

= 3 .(-0,989.10-3) (9,59.10-3 x -0.32)

3(30,678 x 106) (9,59.10-3)2

= 1528,701

A = y B.x



= -0,107 (1528,701) x (3,197.10-3)

= -4,993

Y = A + Bx

= -4,993 + 1528,701 x

b. gliserol

- T = 30 C = 303 K

x = 1/T = 1/303 K = 3,3 x 10-3

y = ln = ln 0,956 = -0,045

- T = 40 C = 313 K = 3,2 x 10-3

y = ln = ln 0,816 = - 0,203

- T = 50 C = 323 K

x = 1/T = 1/323 K = 3,09 x 10-3

y = ln = ln 0,666 = - 0,406

Tabel regresi untuk larutan gliserol

X y x.y x2

3,3 x 10-3

3,2 x 10-3

3,09 x 10-3

-0,045

- 0,203

- 0,406

-0,148.10-3

-0,649. 10-3

-1,255. 10-3

10,890.10-6

10,240. 10-6

9,548.10-6

x =

9,59.10-3 y = - 0,654 xy = - 2,5264. 10-

3

x2

=30,678.10-6

B = n . xy - x . y

n (x) (x)

= 3 .(-2,05264. 10-3) (9,59.10-3). (-0,654)

3 ( 30,678x 106 ) (9,59. 10-3 )2

= 1721,148

A = y B.x

= (-0,218) (1721,148) x (3,197. 10-3)



= -5,719

Y = A + Bx

= -5,719 + 1721,148 x

4. Menghitung Energi Ambang

Metode I

a.gliserol

E = B. R

= 1721,148 x 8,314 J/mol K

= 14309,62 J/mol

b.sunlight

E = B. R

= 1528,701 x 8,314 J/mol K

= 12709,62 J/mol

Metoda II

a.sunlight

- pada suhu 30 C

E = ( ln ln A ) R.T

= 0,04 (-4,993 ) x 8,314 J/mol K x 303 K

= 12678,84 J/mol

- Untuk suhu 40 C

E = ( ln ln A ) R.T

= -0,08 (-4,993) X 8,314 J/mol K x 313 K

= 12785,01 J/mol

- Untuk suhu 50 C

E = ( ln ln A ) R.T

= -0,28 (-4,993) x 8,314 J/mol K . 323 K

= 12656 J/mol

E rata-rata = 12678,84 + 12785,01 + 12656,39

3

= 12706,75 J/mol

b.gliserol



- Untuk suhu 30 C

E = ( ln ln A ) R.T

= -0,045 (-5,719) x 8,314 J/mol K x 303 K

= 14293,61 J/mol

- Untuk suhu 40 C

E = ( ln ln A ) R.T

= -0,203 (-5,719) x 8,314 J/mol K x 313 K

= 14354,19 J/mol

- Untuk suhu 50 C

E = ( ln ln A ) R.T

= -0,406 (-5,719) x 8,314 J/mol K x 323 K

= 14267,65 J/mol

E rata-rata = 14293,61 + 14354,19 + 14267,65

3

= 14305,15 J/mol



y = 1,528x - 4,993

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

3,05 3,1 3,15 3,2 3,25 3,3 3,35

ln

1/T. 10-3

Grafik 1/T Vs ln Sunlight

y = 1,721x - 5,719

-0,45

-0,4

-0,35

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

3,05 3,1 3,15 3,2 3,25 3,3 3,35

ln

1/T.10-3

Grafik 1/T Vs ln Gliserol



4.2 PembahasanSetelah dilakukannya praktiukum viskositas cairan sebagai

fungsi suhu terhadap beberapa sampel yaitu : gliserol dan sunlight, maka dari

data praktikum dapat dinyatakan bahwa nilai viskositas suatu cairan

berbanding terbalik dengan suhu, dimana semakin tinggi suhu yang diberikan

pada suatu fluida yang memiliki nilai viskositas tertentu, maka nilai

viskositasnya akan semakin kecil, begitu juga sebaliknya semakin rendah

suhu yang diberikan terhadap suatu fluida maka nilai viskositasnya akan

semakin besar.

Hal ini disebabkan karena dengan naiknya suhu, gaya-gaya

kohesi yaitu gaya tarik menarik partikel dalam suatu cairan, yang merupakan

penyebab utama viskositas cairan akan berkurang juga, selain itu karena

pengaruh suhu akan menyebabkan susunan partikel ataupun molekul yang

menyusun fluida tersebut menjadi renggang sehingga laju air atau kecepatan

akan bertambah pula.

Dari sampelyang dilakukan pengujian baik itu gliserol ataupun

sunlight, kecepatan alir dari gliserol lebih cepat dibandingkan sunlight setelah

dipengaruhi suhu yang ditambahkan. Hal ini juga dapat dilihat dari massa

jenis masing-masing sampel tersebut, dimana setelah dilakukan perhitungan

bahwa massa jenis gliserol lebih besar dibandingkan massa jenis sunlight.

Hal ini berarti viskositas sunlight lebih kecil dibandingkan gliserol sehingga

menyebabkan laju air sunlight lebih cepat dibandingkan gliserol.

Di samping itu selain menentukan viskositas, kita juga dapat

menentukan fluiditas. Dimana fluiditas berbanding terbalik dengan viskositas,

semakin tinggi nilai viskositas cairan, maka fluiditasnya akan semakin kecil

begitu juga sebaliknya. Semakin kecil viskositas cairan, maka fluiditasnya

akan semakin besar pula.



V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Setelah dilakukannya praktikum viskositas sebagai fungsi suhu,

dapat disimpulkan :

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu.

Semakin tinggi suhu maka viskositas semakin kecil

Begitu juga sebaliknya semakin rendah suhu maka viskositasnya

semakin besar.

Sedangkan waktu yang dibutuhkan untuk mengalir akan semakin

cepat dengan bertambahnya suhu, karena molekul penyusun cairan

tersebut menjadi renggang.

Fluiditas berbanding terbalik dengan viskositas.

Semakin tinggi viskositas , maka fluiditasnya akan semakin kecil begitu

juga sebaliknya.

Persamaan regresi sunlight

y = -4,993 + 1528,701 X

Persamaan regresi gliserol

y = -5,719 + 1721,148 X

5.2 SaranSetelah melakukan praktikum ini, kami menyarankan kepada

praktikan selanjutnya agar :

Memahami cara kerja sebelum melakukan praktikum ini.

Berhati-hati dalam pembacaan skala stopwatch.

Suhu percobaan diperhatikan jangan sampai naik atau turun.

Hati-hati dalam pengguaan alat viskometer Ostwald.

Lebih teliti dalam menghitung waktu alir dari setiap cairan.

Teliti dalam pengenceran, usahakan agar cairan yang diencerkan

homogen dengan air secara sempurna.



JAWABAN PERTANYAAN

1. Bilangan Reynold adalah bilangan sejati yang

harga numeriknya tetap sama untuk sembarangan sistem satuan yang

ada.

Bilangan Reynold berhubungan dengan aliran laminer yaitu apabila

bilangan Reynold memiliki 0 2000 menunjukan bahwa arus yang berasal

dari zat cair itu adalah arus laminer.

Penentuan lain dari viskositas adalah :

Dengan metoda Stokes atau bola jatuh. Pada metode ini bola dijatuhkan

kepada cairan yang akan ditentukan viskositasnya, setelah gerak bola

tersebut memiliki kecepatan c, ukur waktu jatuhnya yang telah ditentukan

sebelumnya. Dalam metode ini ada tiga gaya yang bekerja :

- Gaya berat bola jatuh

- Gaya apung dari bola

- Gaya gesek

Dari ketiga gaya tersebut didapatkan persamaan untuk menentukan

viskositas cairan tersebut :

= 2/9 r . g ( o)

v

Dimana : = Viskositas cairan

r = Jari jari bola

g = Gaya grafitasi

v = Kecepatan

= Rapat massa cairan



DAFTAR PUSTAKA

Sukardjo, Dr. 1989. Kimia Fisika I. Yogyakarta: FMIPA IKIP

Sears, zemansky. 1991. Kimia Fisika untuk Universitas. Bandung : Bina

Cipta.

Bird, Tonny. 1993. Kimia Fisika untuk Universitas. Jakarta: Gramedia

Pustaka Umum.


88464157 viskositas cairan sebagai fungsi suhu

Documents