Jurnal Kimia Fisika Kekentalan dan Tenaga Pengaktifan Aliran

Filed under: kimia kimia — Tinggalkan Komentar

28 April 2012

E:\Jurnal Kimia Fisika Kekentalan dan Tenaga Pengaktifan Aliran catatan

aldehida.htm

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Setiap zat cair mempunyai sifat kental dan koefisien kekentalan yang berbeda-

beda. Suatu zat cair memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang

dimasukan kedalamnya mendapat gaya tahanan yang diakibatkan peristiwa

gesekan antara permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Misalnya, apabila

kita memasukkan sebuah bola kecil kedalam zat cair, terlihatlah batu tersebut

mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya sampai

didasar zat cair. Hambatan-hambatan itulah yang kita namakan sebagai

kekentalan (viskositas). Akibat viskositas zat cair itulah yang menyebabkan

terjadinya perubahan terhadap kecepatan batu.

Praktikum kali ini mengamati akibat  perubahan kecepatan zat cair dengan

menggunakan dua metode yaitu metode Ostwald dan metode Hoppler, dari

perubahan inilah dapat ditentukan angka kental relatif suatu zat cair, dan tenaga

pengaktifan zat cait tarsebut.

 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Material Safety Data Sheet (MSDS)

MSDS Air

Air merupakan zat yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada

keadaan standart. Memiliki nama IUPAC Dihydrogen monoxide, Oxidane dan

memiliki rumus molekul H2O.  Sifat fisik dan sifat kimia air diantaranya adalah

massa molar 18.01528(33) g mol-1, densitas 1000 kg m-3, liquid (4 °C), 917 kg

m-3, titik leleh 0 °C, 32 °F (273.15 K), titik didih 100 °C, 212 °F (373.15 K),

bentuk molekul hexagonal, viskositas 0.001 Pa s at 20 °C, momen dipol 1.85 D,

dan kelarutan dalam air  larut dalam berbagai perbandingan.

MSDS Aseton

Aseton tau nama sistematisnyapropanon memiliki rumus molekul CH3COCH3.

Sifat fisik dan sifat kimia aseton diantaranya adalah massa molar 58,08 g/mol,

berat molekul 60.1 g/mol, densitas 0,79 g/cm³, titik leleh −94,9 °C (178,2 K),

titik didih 56,53 °C (329,4 K), viskositas  0,32 cP pada 20 °C, bentuk molekul

trigonal planar pada C = O, momen dipol 2,91 D, penampilan cairan tidak

berwarna, dan kelarutan dalam air  larut dalam berbagai perbandingan.

MSDS Alkohol

Alkohol berupa liquid memiliki bau harum menyerupai bau dari campuran

aseton dan etanol. Alkohol memiliki sifat fisik dan sifat kimia diantaranya pH

1% dalam air, titik didih 82.5°C (180.5°F), titik leleh -88.5°C (-127.3°F), suhu

kritis 235°C (455°F), tekanan uap 4.4 kPa (@ 20°C), kepadatan uap 2,07 (Udara

= 1), dan kelarutannya mudah larut didalam air, metanol dietil eter, n-octanol,

aseton, larut dalam larutan garam, dan larut dalam benzena.

 2.2 Landasan Teori

Kekentalan adalah suatu sifat sistem yang erat hubungannya dengan proses

aliran. Dua lapisan zat alir (zalir) masing – masing mempunyai luas A, jarak

kedua lapisan dy bergerak dengan arah yang sama dan mempunyai selisih

kecepatan dv,  kekentalan η didefinisikan sebagai berikut :

 

dimana, F adalah gaya gesek yang bersifat melawan aliran. Tanda negatip

menunjukkan bahwa arah gaya gesek berlawanan dengan arah kecepatan nisbi

dv (Tim Penyusun, 2011).

Viskositas suatu cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran

cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang

melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang

paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Viskositas ini

juga di sebut sebagai kekentalan suatu zat. Jumlah volume cairan yang mengalir

melalui pipa per satuan waktu adalah :

 

dimana :

η  = viskositas cairan

V = total volume cairan

t    = waktu yanf bibutuhkan untuk mengalir

P   = tekanan yang bekerja pada cairan

L   = panjang pipa

( Bird, 1993).

Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir daripada gas,

hingga cairan mempunyai koefisien viskositas yang lebih besar daripada gas.

Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas

cairan turun dengan naiknya temperatur. Koefisien viskositas gas pada tekanan

tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairann naik dengan

naiknya tekanan (Sukardjo, 1997).

Kekentalan mempunyai hubungan dengan sifat sistem yang lain, misalnya 

temperatur.   Pengaruh   temperatur  terhadap   kekentalan zat cair

persamaannya sebagai berikut :

dimana a dan E adalah tetapan, sehingga

E adalahtenaga pengaktifan aliran, yang harganya dapat ditentukan dengan cara

membuat grafik ln hlawan 1/T. Ada berbagai cara untuk menentukan kekentalan

zat cair. Adapun prinsip cara yang digunakan adalah berdasarkan hukum

Stokes, yaitu “Gaya gesek yang bersifat menahan gerakan bola di dalam

medium adalah 6phrv, dengan r dan v adalah jejari dan kecepatan bola” (Tim

Penyusun, 2011).

Viskometer ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah

tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang

disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Percobaan sebenarnya, sejumlah

tertentu cairan ( misalnya 10 cm3, bergantung pada ukuran viskmeter ) dipipet

ke dalam viskometer. Cairan kemudian di isap melalui labu pengukur dari

viskometer sampai perrmukaan cairan lebih tinggi dari pada batas ”a”. Cairan

kemudian dibiarkan turun. Permukaan cairan turun melewati batas ”a”,

stopwatch mulai dinyalakan dan  ketika cairan  melewati batas ”b”, stopwatch

dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara ”a”

dan ”b” dapat ditentukan. Tekanan P merupakan perbedaan tekan antra kedua

ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis cairan.

 

Berdasarkan Hukum Haagen Poisseuille adalah :  dimana

maka didapatkan persamaan :

          dimana :

P = tekanan hidrostatis

r = jejari kapiler

t = waktu alir zat cair sebanyak volume (v) dengan beda tinggi (h)

L = Panjang kapiler

( Ir. Respati, 1981).

Viskositas ini yang di ukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola

logam untuk melewati cairan setnggi tertentu. Suatu benda karena andanya

gravitasi akan jatuh melaui medium yang berviskositas (seperti cairan misalnya)

dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum.

Kecepatan maksimum akan tercapai bila gravitas sama dengan frictional

resistance medium. Besarnya frictional resistance untuk benda berbentuk bola

dapat dihitung dengan menggunakan hukum stokes sebagai berikut :

 

dimana :

=  frictional resistance

r         = jari-jari

η        =  viskositas

v        = kecepatan

(m – mo)g

 

Pada kesetimbangan, gaya ke bawah (m – mo)g  sama dengan frictional

resistance sehingga :

 

dimana :

m            = massa bola

m0              = massa cair yang di pindahkan logam

g            = konstanta gravutasi

η             = viskositas

Berdasrkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi

keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip

kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui tabung

gelas yang hampir tikal berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola

merupakan fungsi dari harga resiprok sampel (Bird, 1993).

 

BAB 3. METODLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Vikosimeter ostwaltz

Piknometer berthermometer 1

Corong gelas

Gelas

3.1.2 Bahan

Air

Aseton

Alkohol

Zat X

 

3.2 Prosedur Percobaan

1. Cara Ostwald

a. Tentukan rapat zat cair dengan piknometer

b. Alat dibrsihkan betul -betul dengan asam pencuci dan dikeringkan dengan

pompa

c.   Isi dengan air secukupnya, air dinaikkan lebih tinggi dari tanda paling atas,

saat itu stopwatch dihidupkan.  Demikiari pula setelah tanda paling bawah

Stopwatch dimatikan, sehingga waktu alir dapat ditentukan.  Ulangi 3 kali untuk

zat lain, yaitu :alcohol,  Aseton dan X

 

2. Cara Hoppler

a. . Tentukan rapat bola (lihat kotak) dan rapat zat cair dengan piknometer.

b.  Masukkan bola ke dalam tabung miring yang telah diisi aquades.  Setelah

tanda paling atas, hidupkan Stopwatch setelah melewati tanda paling bawah,

Stopwatch dimatikan sehingga waktu jatuh dapat ditentukan. Ulangi 3 kali.

c. Tabung dibalik,, lakukan seperti percobaan 2b.

d.  Percobaan b sampai dengan c dilakukan untuk zat cair lain yaitu : Air,

Alkohol, Aseton, dan zat X

Catatan :

Tabel harga kekentalan air pada berbagai suhu

t° h Poise t° h Poise t° h Poise

25

26

27

28

29

0,8937

0,8737

0,8545

0,8360

0,8100

31

32

33

34

35

0,7840

0,7679

0,7523

0.7371

0,7225

36

37

38

39

40

0,7085

0,6947

0,6814

0,6685

0,6540