KALORIMETER

JURNAL PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Oleh

KELOMPOK 1

JANGKA RULIANTO

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2013

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Viskositas adalah sifat dari suatu zat fluida yang disebabkan adanya gesekan

antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kinetis pada zat cair tersebut.

Viskositas (kekentalan) dapat dianggap sebagai gesekan di bagisn dalam suatu

fluida. Karena adanya viskositas ini, maka untuk menggerakkan salah satu lapisan

fluida di atas lapisan lainnya, atau supaya satu permukaan dapat meluncur di atas

pemukaan lainnya bila diantara permukan-permukaan ini terdapat lapisan fluida

haruslah dikerjakan gaya.

Untuk mendapatkan viskositas (kekentalan) zat cair, dalam percobaan kali ini

bahan yang digunakan adalah bola besi. Bola besi ini dimasukkan ke dalam

tabung yang telah berisi oli dan minyak. Bola besi yang digunakan berbeda-beda

ukuran mulai dari yang diameter kecil sampai diameter besar. Kemudian

menghitung waktu tempuh yang dibutuhksn oleh boal besi daam zat cair.

Peranan viskositaa dalam kehidupan sehari-hari sangatlah banyak, misalnya

pada poengisian diesel dengan oli, pengentalan darah, dan yang lainnya.

Percobaan ini dilakukan jarena masih sedikitnya praktikan atau mahasiswa yang

kurang mengetahui dan memahami peangaplikasian konsep viskositas. Jadi

diharapkan setelah diadakan percobaan ini mahasiwa dapat lebih paham tentang

viskositas dan perhitunga dalam viskositas.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah praktikum viskositas kali ini adalah :

1. Bagaimana rapat massa pada bola dengan rapat massa pada zat cair?

2. Bagaimana hubungan antara kekentalan dengan kecepatan pada benda?

3. Bagaimana hubungan antara viskositas dengan kelajuan?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan praktikum viskositas ini adalah :

1. Mampu menentukan rapat massa pada bola dengan rapat massa pada zat

cair.

2. Mampu menentukan hubungan antara kekentalan dengan kecepatan pada

benda.

3. Mampu menentukan hubungan antara viskositas dengan kelajuan.

1.4 Manfaat

Adapun manfaat dari praktikum viskositas kali ini adalah praktikan atau

mahasiswa dapat mengerti dan memahami konsep viskositas (kekentalan) zat cair

dengan prinsip bola jath, serta dapat menerapkan dalam kehidupan sehari-hari ,

misalnya kejadian pad asaat memasukkan olu diesel, memasukkan barang ke

dalam wadah yang di beri minyak serata contoh lainnya adalah pengentslsn darah.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Viskositas suatu fluida adalah ukuran berapa besar tegangan geser yang

dibutuhkan untuk menghasilkan laju geser. Satuannya adalah satuan tegangan per

satuan laju geser, atau 𝑃𝑎 . 𝑑𝑒𝑡 dalam satuan SI. Satuan SI yang lain adalah

𝑁. 𝑑𝑒𝑡 𝑚2 ( 𝑘𝑔 𝑚 . det) sebuah fluida yang kental (voscous) contohnya seperti

aspal, memiliki nilai viskositas yang besar ( Heacht, 2006).

Apabila benda padat mengalami tegangan luncur, pada benda padat itu

terjadi suatu pergeseran dan tegangan-tegangan ini tidak bergantung pada

regangan luncur, melainkan berganutng pada cepatnya perubahan. Untuk cairan

yang mudah mengalir, misalnya air atau minyak tanah, tegangan luncurnya relatif

keciluntuk cepat perubahan regangan luncur tertentu, dan viskositasnya juga

relatif kecil. Dalam hal cairan seperti gliserin diperlukan teganagan luncur yang

lebih besar untuk cepat perubahan regangan luncur yang sama, dan viskositasnya

lebih besar pula ( Zemansky, 1962 ).

Tingkat kekentalan suatu fluida bergantung pada suhu, semakin tinggi

suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Selain itu kekentalan suatu

fluida atau lebih tepatnya koefisien viskositas juga bergantung pada jenis

fluidanya, gaya tarik antar molekul serta ukuran dan jumlah molekul terlarut

( Soedojo, 2008).

Gaya gesekan antara permukaan padat dengan fluida medium dimana

benda itu bergerak akan sebanding dengan kecepatan relatif gerak benda itu

terhadap medium ini merupakan penemuan dari Sir George Stokes yang di kenal

dengan hukum Stokes. Berikut gambar dari hukum stokes :

Fs

Fa

V W

Gambar 2.1 Hukum Stokes

(Sumber : Soedojo, 2008)

Keterangan :

Fa = gaya archimedes (apung)

Fs = gaya stokes (hambat)

W = gaya berat

V = kecepatan

Apabila sebuah bola kecil bergerak dalam suatu fluida yang viskositasnya

nol, tekanan di sembarang titik pada permukaan bola yang searah dengan arah

gerak bola sehingga resultan gaya pada bola samadengan nol. Jika bola kecil di

jatuhkan pada fluida kental, maka akan timbul hambatanpada gerak bola tersebut.

Besaran yang mempengaruhi jari-jari bola r, kecepatan bola relatif terhadap fluida

𝑉 dan koefisien viskositas fluida 𝜂 . Dengan demikian resultan gaya stokes

dirumuskan :

𝐹 = 6 𝜂𝜋𝑟 𝑉 (2.1)

Ada tiga gaya yang bekerja pada gambar 2.1 , yaitu :

1. Berat bola itu sendiri (W) = massa (m) × gravitasi (g)

2. Gaya apung (Fa) dari zat cair (gaya ke atas / archimedes)

3. Gaya stokes (Fs) (arahnya ke atas)disebut pula gaya hambat.

( Yulianti, 1998).

Dimensi viskositas di tentukan dari hukum viskositas newton,

penyelesaian untuk viskositas 𝜂 :

𝜂 = 𝑇

𝑑𝑣𝑑𝑦

(2.2)

dan pemasukan dimensi-dimensi F L T untuk gaya, panjang, dan waktu.

𝑇 = 𝐹 . 𝐿−2

𝑉 = 𝐿 . 𝑇−1

𝑌 = 𝐿 (2.3)

( Pujiono, 1985).

Viskositas gas meningkat dengan suhu tetap , sedangakan viskositas cairan

berkurang dengan meningkatnya suhu. Perbedaan terhadap suhu tersebut dapat

diterangkan dengan menyimak penyebab-penyebab dari viskositas. Tahanan atau

fluida terhadap tegangan geser bergantung pada kohesinya dan pada laju

perpindahan momentum molekulnya. Caoran dengan molekul-molekul yang lebih

rapat dari pada gas , mempunyai gaya-gaya kohesi yang jauh lebih besar dari pada

gas. Kohesi nampaknya merupakan penyebab utana viskositas dalam cairan dan

karena berkurang dengan naiknya suhu, maka demikian pulalah dengan

viskositasnya ( Soedojo, 2008).

Pada umumya pengukuran koefisien viskositas fluida, khususnya cairan

adalah bergantung pada hambatan gerakan benda di dalam fluida, misalnya

mengukur kecepatan berputar silinder pada sumbunya bahwa silinder itu di dalam

cairan yang hendak ditentukan viskositasnya ( Soedojo, 2008).

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum viskositas

adalah:

1. Viskometer bola jatuh dengan perlengkapannya 1 set, digunakan untuk

mengukur viskositas zat cair.

2. Mikrometer, digunakan untuk mengukur diameter bola.

3. Stopwatch, digunakan untut mencatat waktu yang diperlukan bola untuk

menempuh jaraj dari titik (T) ke S1 S2 S3.

4. Neraca / timbangan, digunakan untuk menimbang ( mengetahui) massa

bola .

5. Benda padat berbentuk bola, digunakan untuk bahan pengukuran diameter

dan massa, serta sebagai bahan uji coba.

6. Mistar atau penjepit, digunakan untuk mengukur diameter tabung.

3.2 Desain Percobaan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum viskositas

adalah:

Q permukaan cairan

10 cm T

S1

S2

S3

Gambar 3.1 Viskometer

( Sumber : Purwandari, 2013 )

3.3. Langkah Kerja

Adapun langkah kerja percobaan viskometer ini adalah :

1. Diameter bagian dalam tabung di ukur.

2. Salah satu diameter bola kecil yang tersedia di ukur.

3. Massa bola kecil di timbang.

4. Kedudukan dari titik T dari tabung percobaan diperhatikan, di mana pada

kedudukan di titik T1 bola (𝜃) dianggan telah mencapai kecepatan

terminalanya.

5. Ditentukan titik S1 yang jaraknya 40 cm di bawah titik T.

6. Bola dijatuhkan dan waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak dari

titik T ke titik S1 di catat. Dan di ulangi hingga tiga kali.

7. Point 5 dan 6 di ulangi dengan jarak (S) yang berbeda, yakni untuk S2 = 50

cm , S3 = 60 cm dengan diameter yang berbeda.

3.4 Analisis Data

Adapun metode analisis yang digunakan dalam percobaan viskometer ini

adalah :

Menentukan massa jenis benda 𝜌𝑏

∆𝑚𝑏 =1

2 𝑛𝑠𝑡

∆𝑟𝑏 =1

2 𝑛𝑠𝑡

𝜌𝑏 =𝑚𝑏

𝑉𝑏

𝑉𝑏 =4

3 𝜋 𝑟 𝑏3

∆𝑉𝑏 = ∑𝑉𝑏

∑𝑟𝑏 ( ∆𝑟𝑏)

∆𝜌𝑏 = 3

4 𝜋 𝑟 𝑏3 |∆𝑚𝑏 | +

𝛿𝑚𝑏

4 𝜋 𝑟 𝑏3 |∆𝑟𝑏 |

𝐼 = ∆𝜌𝑏

𝜌𝑏 × 100 %

𝐾 = 100% − 𝐼

𝐴𝑃 = 1 − 𝑙𝑜𝑔∆𝜌𝑏

𝜌𝑏

Menentukan kecepatan terminal

𝑉 =𝑠

𝑡

𝐼 = ∆𝑉𝑚

𝑉𝑚 × 100%

𝐾 = 100% − 𝐼

𝑉𝑚 = (𝑉𝑚 ± ∆𝑉𝑚 )

𝐴𝑃 = 1 − 𝑙𝑜𝑔∆𝑉𝑚

𝑉𝑚

∆𝑉𝑚 = 𝜕𝑉𝑚

𝜕𝑠

2

|∆𝑠|2 + 𝜕𝑉𝑚

𝜕𝑡

2

|∆𝑡|2

∆𝑉𝑚 = 𝜕𝑠 𝑡

𝜕𝑠

2

|0,68 × ∆𝑠|2 + 𝜕𝑉𝑚

𝜕𝑡

2

|∆𝑡|2

Menentukan kekentalan dari suatu fluida

𝐹𝑘 = 1 + 2,4𝑟

𝑅

∆𝑟 =1

2 𝑛𝑠𝑡

∆𝑅 =1

2 𝑛𝑠𝑡

∆𝐹𝑘 = 2,4

𝑅 ∆𝑟 +

2,4

𝑅 |∆𝑅|

𝜂 =2 𝑟2(𝜕𝑏 −𝜕𝑐 )

𝜕(𝑉𝑚 −𝐸𝑘)

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Adapun hasil dari percobaan viskositas ini adalah :

4.1.1 Minyak

Bola Besar s1 = 40 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

142,8 0,074 0,009 (0,074±0,009) 13,3 % 86,7% 2

160 0,066 0,009 (0,066±0,009) 14,5% 85,5% 2

181,8 0,098 0,081 (0,098±0,081) 13,9% 86,1% 2

s2 = 50 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

161,2 0,065 0,009 (0,065±0,009) 5,5 % 94,5% 2

178,5 0,059 0,009 (0,059±0,009) 15,4% 84,6% 2

131,5 0,008 0,010 (0,008±0,010) 13,3% 86,7% 2

s3 = 60 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

120 0,088 0,010 (0,088±0,010) 13 % 87% 2

176,4 0,060 0,009 (0,060±0,009) 15,3% 84,3% 2

127,6 0,063 0,010 (0,063±0,010) 12,5% 87,5% 2

Bola Sedang s1 = 40 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

75,47 0,120 0,013 (0,120±0,013) 11,16 % 88,84% 2

30,53 0,298 0,015 (0,298±0,015) 5,03% 94,97% 2

29,6 0,245 0,060 (0,245±0,060) 2,5% 97,42% 2

s2 = 50 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

89,2 0,048 0,037 (0,048±0,037) 7,7 % 92,3% 2

113,6 0,038 0,010 (0,038±0,010) 36,3% 73,7% 2

29,6 0,039 0,025 (0,039±0,025) 6,5% 93,5% 2

s3 = 60 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

51,72 0,080 0,015 (0,080±0,015) 19,75 % 80,25% 2

120 0,360 0,003 (0,360±0,003) 18% 82% 2

90,9 0,047 0,024 (0,047±0,024) 15% 85% 2

Bola Kecil s1 = 40 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

160 0,030 0,009 (0,030±0,009) 31% 69% 2

85,1 0,010 0,013 (0,010±0,013) 13% 87% 2

142,8 0,105 0,013 (0,105±0,013) 12,3% 87,7% 2

s2 = 50 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

89,2 0,048 0,037 (0,048±0,037) 7,7 % 92,3% 2

113,6 0,038 0,010 (0,038±0,010) 26,3% 73,7% 2

100 0,043 0,011 (0,043±0,011) 25,5% 74,5% 2

s3 = 60 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

51,72 0,080 0,015 (0,080±0,015) 19,75 % 80,25% 2

120 0,360 0,003 (0,360±0,003) 18% 82% 2

90,9 0,047 0,024 (0,047±0,024) 15% 85% 2

Oli

Bola Besar s1 = 40 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

121,2 0,31 0,001 (0,31±0,001) 0,96% 99,24% 3

41,6 0,38 0,0018 (0,38±0,0018) 0,47% 99,53% 3

80,7 0,28 0,0011 (0,28±0,0011) 0,63% 99,53% 3

s2 = 50 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

74,6 0,21 0,0013 (0,21±0,0013) 0,65 % 99,35% 3

81,2 0,19 0,002 (0,19±0,002) 0,71% 99,29% 3

73,7 0,20 0,0016 (0,20±0,0016) 0,69% 99,31% 3

s3 = 60 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

75 0,212 0,0013 (0,212±0,0013) 0,64 % 99,36% 3

82,1 0,18 0,0014 (0,18±0,0014) 0,68% 99,32% 3

73,7 0,31 0,0018 (0,31±0,0018) 0,79% 99,21% 3

Bola Sedang s1 = 40 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

5,1 3,16 0,005 (3,16±0,005) 0,16% 99,84% 4

4,8 2,7 0,0026 (2,7±0,0026) 0,21% 99,89% 4

4,5 2,4 0,0028 (2,4±0,0028) 0,28% 99,72% 4

s2 = 50 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

5,22 3,07 0,0052 (3,07±0,0052) 0,17 % 99,83% 4

4,91 3,07 0,0039 (3,07±0,0039) 0,15% 99,85% 4

4,7 2,29 0,0028 (2,29±0,0028) 0,12% 99,88% 4

s3 = 60 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

5,05 3,17 0,016 (3,17±0,016) 0,52 % 99,46% 4

5,35 3,41 0,025 (3,41±0,025) 0,74% 99,26% 4

5,25 3,21 0,016 (3,21±0,016) 0,61% 99,39% 4

Bola Kecil s1 = 40 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

11,5 1,6 0,13 (1,6±0,13) 8,25% 91,8% 3

9,7 2,1 0,016 (2,1±0,016) 5,7% 94,3% 3

5,6 1,1 0,0021 (1,1±0,0021) 4,3% 95,7% 3

s2 = 50 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

10,9 2,1 0,001 (2,1±0,001) 2,53 % 97,47% 3

6,7 2,6 0,014 (2,6±0,014) 3,73% 96,9% 3

8,7 2,8 0,021 (2,8±0,021) 5,81% 94,14% 3

s3 = 60 cm

Vm 𝜂 ∆𝜂 𝜂 ± ∆𝜂 I K AP

8,9 2,001 0,001 (2,001±0,001) 4,01% 95,99% 3

7,8 2,06 0,020 (2,06±0,020) 5,09% 94,91% 3

6,7 2,008 0,031 (2,008±0,031) 6,12% 93,88% 3

4.2 Pembahasan

Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Viskositas

dapat berpengaruh pada formulasi sediaan-sediaan farmasi, misalnya pada sediaan

suspensi, tidak boleh terlalu kental (viskositas tinggi) sehingga menyebabkan

suspensi sulit dituangkan. Hal ini dapat menyebabkan distribusi zat aktif tidak

merata pada seluruh cairan dan keterimaan pasien juga rendah. Viskositas bola

bergantung pada waktu tempuh bola dan jenis bola yang digunakan.

Berdasarakan praktikum yang telah dilakukan dan berdasarkan tabel hasil

di atas, dapat diketahui bahwa rapat massa (𝜌) dari benda atau bola lebih besar

dari pada massa zat cair ( dalam hal ini minyak dan oli ). Dalam percobaan

viskositas ini terdapat kekurangan yang terjadi sehingga hasil yang diperoleh tidak

begitu akurat, oleh karena itu agar mendekati nilai kebenaran atau mendekati nilai

sempurna. Melalui percobaan viskositas dapat diketahui bahwa laju benda dalam

fluida atau zat cair ditentukan oleh berbagai faktor, bukan hanya faktor nilai

viskositas, tetapi juga dipengaruhi oleh massa benda, jari-jari benda, serta

kecepatan benda. Selain itu juga massa jenis mempengauruhi pada proses ini.

Nilai viskositas yang diperoleh d engan nilai kelajuan berbanding terbalik,

jika kecepatan benda semakin besar atau semakin cepat maka viskositas akan

semakin kecil. Dan sebaiknya jika kelajuan semakin kecil maka nilai viskositas

akan semakin besar. Pada percobaan ini diperoleh hasil bahwa kecepatan benda di

dalam minyak lebih besar jika dibandingkan dengan kecepatan benda di dalam oli.

Dengan melihat ini dapat diperoleh kesimpulan bahwa kekentalan pada oli lebih

besar dari pada nilai kekentalan pada minyak.

Semakin besar angka viskositas atau kekentalan pada suatu fluida , maka

akan semakin lambat pada suati zat cair atau fluida tersebut. Dan sebaliknya jika

angka atau nilai kekentalan atau viskositas pada sebuah zat cair kecil, maka benda

akan melaju dengan kecepatan yang tinggi di dalam suatu fluida.

Dari perhitungan yang dilakukan dapat dibuktikan bahwa semakin banyak

waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka viskositas cairan

tersebut semakin besar pula. Hsl ini berarti waktu yang diperlukan oleh suatu

cairan untuk mengalir sebanding atau berbanding lurus dengan viskositasnya.

BAB 5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan percobaan viskositas ini adalah :

1. Rapat massa pada bola lebih besar rapat massa pada zat cair atau fluida.

2. Semakin tinggi nilai atau angka viskositas pada suatu zat cair maka akan

semakin kecil atau semakin lambat kecepatan pada suatu benda di dalam

zat cair tersebut.

3. Melalui percobaan yang dilakukan dapat diketahui bahw nilai viskositas

yang diperoleh dengan nilai kelajuan berbanding terbalik.

5.2 Saran

Adapun saran dalam melakukan percobaan viskositas ini adalah sebelum

melakukan praktikum diharapkan praktikan memahami materi dan konsep tentang

viskositas. Selanjutnya praktikan diharapkan lebih teliti dalam melakukan

percobaan dan untuk memperoleh kepastian yang benar-benar teruji

kebenarannya, percobaan dapat dilakukuan secara berulang.

DAFTAR PUSTAKA

Heacht, E. 2006. Teori dan Soal-Soal Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.

Purawandari, E. 2013. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar I. Jember: Universitas

Jember.

Pujiono, A. 1985. Mekanika Fluida. Jakarta: Erlangga.

Soedojo, P. 2008. Fisika Dasar. Yogyakarta: Andi.

Yulianti, N. 1997. Fisika Dasar Petunjuk Praktikum. Jember: Universuats Jember.

Zemansky, M. 1962. Fisika Untuk Universitas I Mekanika Panas. Jakarta:

Trimitra Mandiri.