laporan viscositas

HALAMAN PENGESAHAN

Laporan lengkap praktikum Kimia Fisik II dengan judul “Viscositas

Zat Cair” disusun oleh:

Nama : Nurrahmaniah

NIM : 091314035

Kelas : B

Kelompok : I (satu)

Telah diperiksa dan dikoreksi oleh Asisten/Koordinator Asisten, dan

dinyatakan diterima.

Makassar, Desember 2011

Koordinator Asisten

(Abdur Rahman Arif, S.Si)

Mengetahui,

Dosen Penanggung Jawab

(Dr. Moh. Wijaya, M.Si.)

Asisten

(Abdur Rahman Arif, S.Si.)

A. JUDUL PERCOBAAN

“Viscositas Zat Cair”

B. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan viscositas zat cair dengan viscosimeter Ostwald.

C. LANDASAN TEORI

Setiap fluida, gas atau cair memiliki sifat yang dikenal sebagai

viskositas, yang dapat didefinisikan sebagai tahanan yang dilakukan suatu

lapisan lainnya dalam suatu lapisan laminar. Pada aliran laminar, fluida

dalam pipa dianggap terdiri atas lapisan-lapisan molekul yang bergerak di

atas yang lainnya dengan kecepatan yang berbeda-beda. Lapisan

terdekat pada dinding mempunyai kecepatan nol, sedangkan lapisan di

tengah pipa mempunyai kecepatan paling tinggi (Tim Dosen Kimia Fisik,

2011:9).

Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan viscous. Suatu

bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dahulu menjadi

viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas

dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida

(Budianto, 2008:157).

Menurut Wikipedia (2010), viskositas adalah sebuah ukuran

penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan

shear. Biasanya diterima sebagai “kekentalan”, atau penolakan terhadap

penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada

aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan

fluid.

Aliran cairan dapat dikelompokkan ke dalam dua tipe. Yang

pertama adalah aliran “laminar” atau aliran kental, yang secara umum

menggambarkan laju aliran kecil melalui sebuah pipa dengan garis tengah

kecil. Aliran yang lain adalah aliran “turbulen”, yang menggambarkan laju

aliran yang besar melalui pipa dengan diameter yang lebih besar. Hal ini

lebih lanjut dikelompokkan menurut bilangan Reynoldnya, yaitu

RN=d ṽ Rη

di mana R adalah jari-jari pipa, d adalah kerapatan cairan, ṽ adalah

kecepatan rata-rata cairan sepanjang pipa dan η adalah koefisien

viskositas. Jika RN lebih besar dari 4000, alirannya turbulen dan jika lebih

kecil dari 2100 alirannya laminar.

Volume cairan yang lewat melalui suatu penampang melintang

tertentu per detik adalah:

V=π ( Δ p ) R2

8ηl

di mana Δ p adalah penurunan tekanan sepanjang l. Profil kecepatan

dalam aliran laminar adalah:

ṽ= Δ p4 ηl

(R¿¿2−r2)¿

di mana r adalah jarak dari sumbu pipa (Dogra, 2009:209-210).

Viskositas dapat diukur dengan beberapa cara. Dalam

“viskosimeter Ostwald”, waktu yang diperlukan oleh larutan untuk

melewati pipa kapiler dicatat, dan dibandingkan dengan sampel standar.

Metode ini cocok untuk penentuan [η], karena perbandingan viskositas

larutan dan pelarut murni, sebanding dengan waktu pengaliran t dan t*

setelah dikoreksi untuk perbedaan rapatan ρ dan ρ*,

ηη¿=

tt ¿ x

ρρ¿

Viskosimeter dalam bentuk silinder konsentris yang berotasi juga

digunakan untuk pengukuran viskositas. Tenaga putar pada silinder dalam

di monitor saat silinder luar dirotasikan, “viskosimeter drum berotasi” ini

mempunyai kelebihan dibandingkan jenis Ostwald yaitu: gradien geser

antara kedua silinder ini lebih sederhana daripada dalam pipa kapiler, dan

efek di bawah ini lebih mudah dipelajari (Atkins, 1993:242).

Selain viskosimeter Ostwald, koefisien viskositas dapat diukur

dengan metode bola jatuh. Metode bola jatuh menyangkut gaya gravitasi

yang seimbang dengan gerakan aliran pekat, dan hubungannya adalah:

η=2 rb

2 (db−d ) g9v

di mana b merupakan bola jatuh atau manik-manik dan g adalah

konstanta gravitasi. Apabila digunakan metode perbandingan, kita

dapatkan:

η1η2

=( db−d1 ) t 1( db−d2 ) t 2

(Dogra, 2009:211).

Jika sebuah benda berbentuk bola dijatuhkan ke dalam fluida

kental, misalnya kelereng dijatuhkan ke dalam renang yang airnya cukup

dalam, nampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat. Tetapi beberapa

saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak

dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti bahwa di

samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang

bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya gesekan

yang disebabkan oleh kekentalan fluida.

Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekan fluida secara

empiris dirumuskan sebagai

Fs = 6πηrv

dengan η menyatakan koefisien viskositas, r adalah jari-jari bola kelereng,

dan v adalah kecepatan relatif terhadap fluida. Persamaan tersebut

pertama kali dijabarkan oleh Sir George Stokes tahun 1845, sehingga

disebut Hukum Stokes.

Dalam pemakaian eksperimen harus diperhitungkan beberapa

syarat antara lain:

1. Ruang tempat fluida jauh lebih luas dibanding ukuran bola

2. Tidak terjadi aliran turbulen dalam fluida

3. Kecepatan v tidak terlalu besar sehingga aliran fluida masih bersifat

laminar.

Sebuah bola padat memiliki rapat massa ρb dan berjari-jari r

dijatuhkan tanpa kecepatan awal ke dalam fluida kental memiliki rapat

massa ρf, di mana ρb>ρf. Telah diketahui bahwa bola mula-mula mendapat

percepatan gravitasi, namun beberapa saat setelah bergerak cukup jauh

bola akan bergerak dengan kecepatan konstan. Kecepatan yang tetap ini

disebut kecepatan akhir vT atau kecepatan terminal yaitu pada saat gaya

berat bola sama dengan gaya apung ditambah gaya gesekan fluida

(Budianto, 2008:158).

D. ALAT DAN BAHAN

1. Alat

a. Viskosimeter Ostwald 2 buah

b. Gelas kimia 600 mL, 1000 mL @ 1 buah

c. Kaki tiga dan kasa asbes @ 1 buah

d. Thermometer 100oC 2 buah

e. Stopwatch 2 buah

f. Pembakar spiritus 1 buah

g. Neraca analitik 1 buah

h. Piknometer 50 mL 1 buah

i. Pipet tetes 3 buah

j. Penjepit kayu 1 buah

k. Labu semprot 1 buah

l. Eksikator 1 buah

m.Oven 1 buah

n. Corong biasa 1 buah

2. Bahan

a. Aquadest (H3O+)

b. Etanol (C2H5OH)

c. Metanol (CH3OH)

d. Benzena (C6H6)

e. Tissue

f. Korek kayu

g. Es batu

E. PROSEDUR KERJA

a. Penentuan Berat Jenis

1. Membilas piknometer dengan sampel yang akan digunakan,

mengeringkannya di dalam oven dan mendinginkannya di dalam

eksikator.

2. Menimbang piknometer kosong yang telah kering dan mencatat

hasilnya.

3. Memasukkan aquadest ke dalam piknometer, kemudian menimbang

beratnya dan mencatat hasilnya.

4. Mengulangi perlakuan (1) sampai (3) dengan menggunakan etanol,

metanol, dan benzena.

5. Menghitung berat jenis masing-masing zat cair dengan:

berat jenis=berat piknometer isi−berat piknometer kosongvolume piknometer

b. Penentuan Viscositas Zat cair

1. Memasukkan aquadest ke dalam viskosimeter Ostwald melalui pipa

sebelah kanan. Mengusahakn agar permukaan cairan lebih rendah

dari b.

2. Memasukkan viskosimeter ke dalam penangas air yang dilengkapi

dengan termometer untuk mengukur suhunya. Suhu air yang

digunakan harus sama dengan suhu yang ditetapkan pada percobaan.

3. Pada suhu yang telah ditetapkan pada percobaan, menghisap cairan

melalui pipa sebelah kiri agar zat cair masuk ke dalam B hingga di atas

tanda a.

4. Membiarkan cairan mengalir melalui pipa kapiler kembali ke A.

mencatat waktu yang diperlukan (dengan stopwatch) untuk mengalir

dari a ke b.

5. Mengulangi perlakuan (1) sampai (4) dengan menggunakan etanol,

metanol, dan benzena.

6. Pengukuran dilakukan pada suhu 20oC, 40oC, dan 60oC.

F. HASIL PENGAMATAN

a. Penentuan Berat Jenis

1. Aquadest

Berat piknometer kosong : 29,9559 gram

Berat piknometer + aquadest : 79,9259 gram

Berat aquadest : 49,97009 gram

ρ H2O=massa H 2O

volume H2O=49,97009gram

50mL=0,9994 gr

mL

2. Etanol

Berat piknometer kosong : 29,9433 gram

Berat piknometer + etanol : 70,6585 gram

Berat etanol : 40,7152 gram

ρ C2H 5OH=massa C2 H 5OH

volumeC2H 5OH=40,7152 gram

50mL=0,8143 gr

mL

3. Metanol

Berat piknometer kosong :29,9554 gram

Berat piknometer + metanol :69,2377 gram

Berat metanol :39,2823 gram

ρ C H 3OH=massa C H 3OH

volumeC H 3OH=39,2823 gram

50mL=0,7856 gr

mL

4. Benzena

Berat piknometer kosong :29,9444 gram

Berat piknometer + benzena :73,4935 gram

Berat benzena :43,5491 gram

ρ C6H 6=massa C6 H 6

volumeC6H 6

=43,5491 gram50mL

=0,8709 grmL

b. Penentuan Viscositas Zat Cair

1. Suhu 20oC

Bahan Waktu (menit) Waktu (detik)

Aquadest 01.45 105

Etanol

Metanol

Benzena

01.49

01.25

01.23

109

85

83

2. Suhu 40oC


Aquadest

Etanol

Metanol

Benzena

01.24

01.43

01.16

01.16

84

103

76

76

3. Suhu 60oC


Aquadest

Etanol

Metanol

Benzena

01.19

01.32

01.13

01.11

79

92

73

71

G. ANALISIS DATA

a. Suhu 20oC

1. Etanol

Diketahui : η H2O : 1,009 senti poise

ρ H2O : 0,9994 gram/mL

ρ C2H5OH : 0,8143 gram/mL

t H2O : 105 sekon

t C2H5OH : 109 sekon

Ditanya : η C2H5OH …?

Penyelesaian:

η H 2O

η C2 H 5OH =

ρ H 2O x t H 2O

ρC2H 5OH x t C2H 5OH

1,009η C2 H 5OH =

0,9994grmL

x 105 s

0,8143grmL

x 109 s

1,009η C2 H 5OH =

104,93788,7587

η C2H5OH x 104,937 = 89,5575

η C2H5OH =89,5575104,937

= 0,8534 senti poise

2. Metanol



ρ CH3OH : 0,7856 gram/mL

t H2O : 105 sekon

t CH3OH : 85 sekon

Ditanya : η CH3OH …?

Penyelesaian:

η H 2O

η C H 3OH =

ρ H 2O x t H 2O

ρC H 3OH x t C H 3OH

1,009η C H 3OH =

0,9994grmL

x 105 s

0,7856grmL

x 85 s

1,009η C H 3OH = 104,937

66,776

η CH3OH x 104,937 = 67,3769

η CH3OH =67,3769104,937

= 0,642 senti poise

3. Benzena



ρ C6H6 : 0,8709 gram/mL

t H2O : 105 sekon

t C6H6 : 83 sekon

Ditanya : η C6H6 …?

Penyelesaian:

η H 2O

η C6 H 6

=ρ H 2O x t H 2O

ρC6 H 6 x t C6H 6

1,009η C6 H 6

=

0 ,9994grmL

x 105 s

0,8709grmL

x 83 s

1,009η C6 H 6

=104 ,93772,2847

η C6H6 x 104,937 = 72,9352

η C6H6 =72,9352104,937

= 0,695 senti poise

b. Suhu 40oC

1. Etanol




t H2O : 84 sekon

t C2H5OH : 103 sekon


Penyelesaian:

η H 2O

η C2 H 5OH =

ρ H 2O x t H 2O


0,654η C2 H 5OH =

0,9994grmL

x 84 s

0,8143grmL

x103 s

0 ,654η C2 H 5OH =

83,949683,8729

η C2H5OH x 83,9496 = 54,8528

η C2H5OH =54,852883 ,9496

= 0,653 senti poise

2. Metanol




t H2O : 84 sekon

t CH3OH : 76 sekon


Penyelesaian:

η H 2O

η C H 3OH =

ρ H 2O x t H 2O


0,654η C H 3OH =

0,9994grmL

x 84 s

0,7856grmL

x76 s

0,654η C H 3OH = 83,9496

59,7056

η CH3OH x 83,9496 = 39,0474

η CH3OH =39 ,047483,9496

= 0,465 senti poise

3. Benzena



ρ C6H6 : 0,8709 gram/mL

t H2O : 84 sekon

t C6H6 : 76 sekon


Penyelesaian:

η H 2O

η C6 H 6

=ρ H 2O x t H 2O

ρC6 H 6 x t C6H 6

0 ,654η C6 H 6

=

0,9994grmL

x 84 s

0,8709grmL

x 76 s

0 ,654η C6 H 6

=83,949666 ,1884

η C6H6 x 83,9496 = 43,2872

η C6H6 =43 ,287283 ,9496

= 0,515 senti poise

c. Suhu 60oC

1. Etanol




t H2O : 79 sekon

t C2H5OH : 92 sekon


Penyelesaian:

η H 2O

η C2 H 5OH =

ρ H 2O x t H 2O


0,470η C2 H 5OH =

0,9994grmL

x 79 s

0,8143grmL

x 92 s

0,470η C2 H 5OH =

78 ,952674,9156

η C2H5OH x 78,9526 = 35,2103

η C2H5OH =35,210378 ,9526

= 0,446 senti poise

2. Metanol




t H2O : 79 sekon

t CH3OH : 73 sekon


Penyelesaian:

η H 2O

η C H 3OH =

ρ H 2O x t H 2O


0,470η C H 3OH =

0 ,9994grmL

x 79 s

0,7856grmL

x 73 s

0,470η C H 3OH = 78,9526

57 ,3488

η CH3OH x 78,9526 = 26,9539

η CH3OH =26,953978 ,9526

= 0,341 senti poise

3. Benzena



ρ C6H6 : 0,8709 gram/mL

t H2O : 79 sekon

t C6H6 : 71 sekon


Penyelesaian:

η H 2O

η C6 H 6

=ρ H 2O x t H 2O

ρC6 H 6 x t C6H 6

0,470η C6 H 6

=

0,9994grmL

x 79 s

0,8709grmL

x 71 s

0,470η C6 H 6

=78 ,952661,8339

η C6H6 x 78,9526 = 29,0619

η C6H6 =29,061978,9526

= 0,368 senti poise

H. PEMBAHASAN

Pada percobaan ini, untuk menentukan viskositas suatu zat cair,

digunakan metode Ostwald. Metode ini ditentukan berdasar pada hukum

Poiseulle dengan menggunkan viscosimeter Ostwald. Fluida/zat cair yang

digunakan pada percobaan yaitu aquadest, etanol, metanol, dan benzena.

Penetapannya dilakukan dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk

mengalirnya zat cair dalam pipa kapiler dari tanda a ke b. Zat cair yang

akan ditentukan viscositasnya dimasukkan ke dalam viscosimeter yang

ada dalam penangas air. Cairan kemudian dihisap sampai tanda a

melewati B, lalu dibiarkan mengalir ke bawah menuju A. Waktu yang

diperlukan oleh zat cair untuk mengalir dari a ke b dicatat menggunakan

stopwatch. Viscosimeter yang digunakan harus bebas dari gelembung

udara karena dapat mempengaruhi laju alir fluida.

Dari hasil perhitungan, diperoleh berat jenis air (aquadest), etanol,

metanol, dan benzena berturut-turut 0,9994; 0,8143; 0,7856; dan 0,8709

gr/mL. Hasil ini hampir sesuai dengan teori di mana menurut teori, berat

jenis air 1 gr/mL, etanol 0,78 gr/mL, metanol 0,79 gr/mL, dan benzena

0,9 gr/mL. Untuk etanol, berat jenis hasil percobaan berbeda cukup jauh

dengan teori, ini disebabkan karena faktor-faktor dari luar, misalnya suhu

dan pengeringan serta penimbangan piknometer beserta isinya yang

kurang maksimal.

Viscositas cairan menurun seiring meningkatnya suhu. Hal ini

disebabkan karena pada suhu tinggi molekul-molekul zat cair semakin

aktif bergerak sehingga saling bertumbukan satu dengan yang lainnya.

Dengan terjadinya tumbukan tersebut, jarak antar molekul semakin jauh

(merenggang) dan mengakibatkan berat jenis (kerapatan) semakin kecil.

Karena berat jenisnya rendah, maka zat cair tersebut semakin ringan dan

lebih mudah mengalir, sehingga viscositasnya pun rendah.

Koefisien viscositas yang diperoleh dari percobaan berturut-turut

pada suhu 20oC yaitu etanol 0,853; metanol 0,653; dan benzena 0,446.

Pada suhu 40oC, etanol 0,642; metanol 0,465; dan benzena 0,341, dan

pada suhu 60oC, etanol 0,695; metanol 0,515; dan benzena 0,368. Hasil

yang diperoleh sesuai dengan teori di mana viscositas cairan menurun

dengan meningkatnya suhu.

I. PENUTUP

1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa viscositas

cairan dapat ditentukan dengan viscosimeter Ostwald. Adapun koefisien

viscositas yang diperoleh untuk etanol pada suhu 20oC, 40oC, dan 60oC

berturut-turut 0,853; 0,653; dan 0,446; metanol 0,642; 0,465; dan 0,341;

benzena 0,695; 0,515; dan 0,368. Viscositas suatu zat cair dipengaruhi

oleh suhu, berat jenis, dan luas penampang pipa kapiler pada

viscosimeter.

2. Saran

Diharapkan kepada praktikan selanjutnya agar lebih teliti pada saat

penimbangan berat piknometer untuk memperoleh berat jenis zat cair

yang kemudian dibandingkan dengan teori. Selain itu, lebih teliti pada saat

mengamati suhu dan waktu ketika penggunaakn viscosimeter agar hasil

yang diperoleh dapat disesuaikan dengan teori.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W. 1993. Kimia Fisika Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair dengan Menggunakan Regresi Linear Hukum Stokes. Yogyakarta: STTN-BATAN

Dogra. 2009. Kimia Fisika dan Soal-soal. Jakarta: UI-Press

Tim Dosen Kimia Fisik. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Fisik II. Makassar: Laboratorium Kimia FMIPA UNM

Wikipedia. 2010. Viskositas. Online (http://wikipedia_viskositas.html). Diakses pada 06 Desember 2011

LAMPIRAN JAWABAN PERTANYAAN

1. Apa yang dimaksud dengan viscositas?

Jawab:

Viscositas merupakan tahanan yang dilakukan suatu fluida terhadap

lapisan lainnya dalam suatu aliran laminar.

2. Sebutkan cara-cara yang dapat digunakan untuk menentukan

viscositas cairan. Jelaskan secara singkat!

Jawab:

a. Metode transpirasi/kapiler yang dikembangkan oleh Poiseulle. Pada

metode ini, gas dialirkan melalui pipa kapiler dengan panjang tertentu

di mana beda tekanan pada kedua ujungnya diukur.

b. Berdasarkan hokum Stokes. Pada percobaan bola maksimum terjadi

kesetimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat.

3. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi viscositas!

Jawab:

a. Massa jenis

Semakin tinggi massa jenis, viscositas semakin besar.

b. Suhu

Semakin tinggi suhu, viscositas semakin rendah.

c. Luas penampang pipa kapiler

Semakin luas penampang pipa kapiler, viscositas semakin rendah.

4. Jelaskan pengaruh suhu terhadap viscositas!

Jawab:

Viscositas cairan menurun seiring meningkatnya suhu. Hal ini

disebabkan karena pada suhu tinggi molekul-molekul zat cair semakin

aktif bergerak sehingga saling bertumbukan satu dengan yang lainnya.

Dengan terjadinya tumbukan tersebut, jarak antar molekul semakin jauh

(merenggang) dan mengakibatkan berat jenis (kerapatan) semakin

kecil. Karena berat jenisnya rendah, maka zat cair tersebut semakin

ringan dan lebih mudah mengalir, sehingga viscositasnya pun rendah.

laporan viscositas

Documents