PERCOBAAN F2VISKOSITAS FLUIDA

A. TUJUAN PRAKTIKUMMenentukan koefisien viskositas fluida encer dan kental.

B. ALAT DAN BAHANMetode I (viskosimeter oswald) Metode II ( Hk. Stoke )

1. Tabung viskosimeter Ostwald 1.Tabung kaca diameter sekitar 10 cm, tinggi sekitar 60cm dan 2 karet gelang2. Statip dan Klem

3. Stopwatch ( 2 buah ) 2. Densitometer dan Termometer4. Gelas ukur 3. Bola besi diameter sekitar 1 cm5. Termometer 4. Mistar dan Mikrometer sekrup6. Penghisap 5. Neraca dan Anak timbangan7. Air 6. Stopwatch ( 2 buah )8. Alkohol 7. Fluida ( gliserin dan olie )

C. DASAR TEORIFluida adalah zat yang dapat mengalir ( zalir ), yang dapat berupa gas atau pun zat

cair. Salah satu sifat yang dimiliki oleh fluida adalah viskositas. Viskositas merupakan sifat fluida yang menghambat fluida tersebut saat mengalir. Kadang – kadang viskositas ini diserupakan dengan kekentalan. Fluida yang kental ( viskos ) akan mengalir lebih lama dalam suatu pipa dari pada fluida yang kurang kental.

Sifat viskos ini sangat diperhatikan dalam perihal yang melibatkan aliran fluida maupun minyak pelumas mesin. Pelumas mesin berviskositas tinggi lebih baik digunakan dari pada yang bernilai rendah. Tetapi jika tinggi viskositasnya justru akan menghambat gerakan mesin tersebut.

Nilai koefisien viskositas suatu fluida sangat berpengaruh pada suhu. Pada suhu tinggi nilai koefisien viskositas itu akan menurun. Artinya, fluida itu akan semakin encer jika suhunya semakin tinggi. Tabel 1 memuat contoh nilai koefisien bebrapa fluida untuk berbagai suhu.

Fluida Suhu (°C ) Koefisien viskositas ŋ(mPa.s)

AIR0204060

1,801,000,850,60

DARAH 37 4,0Minyak mesin SAE 10 30 200

GLISERIN02060

10.0001.410

81UDARA 20 0.018

1

Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas fluida disebut viskosimeter. Paling tidak, ada 2 prinsip dasar/ metode pengukuran viskositas tersebut. pertama, metode pengukuran berdasarkan laju aliran fluida dalam pipa kapiler vertikal saat menempuh jarak tertentu. Alat yang digunakan sesuai dengan metode ini adalah viskosimeter ostwald yang asas kerjanya berdasarkan hukum Poiseuille.

Hukum Poiseuille dituliskan sebagai

∆P = 8 ɳL

π r4I v

dengan : P = tekananɳ = koefisien viskositas fluidaL= panjang pipa kapiler yang dilalui fluidaI v = laju aliran volume

Berdasarkan hukum Poiseuille, dengan viskosimeter Ostwald dapat ditentukan viskositas fluida jika h, α, L, dan V dapat diukur. Persamaan Poiseuille menjadi

ɳ= π h g α4

8 LVρt ( 1 )

dengan ρ = massa jenis cairan yang akan ditentukan viskositasnya; t = waktu pengaliran cairan dari tanda a samapi B; α = jejari pipa kapiler yang panjangnya L; h = jarak antara bola kecil dan besar.

Jika viskositas cairan ( dalam hal ini alkohol ) =c ρxtx dan viskositas air = c ρwtw maka viskositas alkohol ɳ x terhadap viskositas air ɳ w

adalah :

ɳ x=ρ x t x

ρw tw

x ɳw( 2 )

Koefisien viskositas air ditentukan melalui interpolasi data dari tabel pada suhu yang sesuai.

Perangkat percobaan viskosimeter ostwald digunakan untuk menentukan koefisien viskositas fluida, terutama yang encer. Fluida

yang kental sebaiknya tidak menggunakan peralatan ini karenawaktu yang dibutuhkan fluida kental untuk turun melalui pipakapiler jauh lebih lama dibandingkan dengan yang encer.

Gb. 1. Tabung viskosimeter Ostwald

Selain dengan viskosimeter Ostwald, mengukur koefisien viskositas fluida dapat menggunakan metode stokes, yakni menentukan koefisien viskositas melalui pengukuran laju terminal ( laju konstan) benda berbentuk bola dalam fluida yang akan diukur koefisien

2

A

B

A

B

viskositasnya yang dijatuhkan dari ats permukaan fluida.

Selama resultan gaya- gaya yang bekerja pada bola nol, maka bola mengalami laju terminal ( konstan ) dan berlaku rumus

ɳ=2 r2 g9 v

( ρ− ρ0 ) ( 3 )

dengan v = laju terminalρ = kerapatan bolaρ0 = kerapatan fluida

Jika jarak AB = h, waktu bola dari A ke B adalah t, diameter bola d dan massanya m, maka persamaan ( 3 ) akan menjadi

ɳ= ¿3 h [ m

πd−

d2 ρ0

6 ] ( 4 )

Perangkat percobaan viskosimeter ini lebih cocok digunakan untuk menentukan koefisien viskositas fluida yang kental. Contoh penggunaan peralatan ini adalah untuk mengukur koefisien viskositas gliserin, oli, atau minyak. Prinsip penghitungan berdasarkan pada kecepatan terminal bola dalam fluida, melalui data berupa waktu untuk menempuh jarak tertentu.

D. PROSEDUR PERCOBAANMetode I Viskositasmeter Ostwald

1. Memasang tabung viskosimeter yang telah bersih pada statip dan klem secara vertikal.

2. Memasukkan air sebanyak 6 ml ke dalam viskosimeter.3. Mengukur suhu air di tempat yang lain.4. Menghisap air dalam viskosimeter hingga permukaan di atas garis tanda A,

kemudian penghisap dilepaskan5. Saat permukaan fluida tepat berhimpit dengan garis A stopwatch 1 dihidupkan oleh

praktikan 1.6. Saat permukaan fluida tepat berhimpit dengan garis B stopwatch 2 dihidupkan oleh

praktikan 2.7. Selisih waktu kedua stopwatch merupakan waktu yang diperlukan fluida

menempuh jarak AB.8. Mengulangi langkah (3) hingga (7) beberapa kali, minimal 4 kali.9. Mengulangi langkah (1) hingga (8) dengan fluida lain (misal alkohol).10. Setelah dipakai, viskosimeter dibersihkan dengan alkohol kemudian ditutup dengan

peniup (blower).

Metode II Hukum Stokes1. Memasukkan fluida yang akan diukur koefisien viskositasnya ke dalam tabung.

3

2. Mengukur kerapatan fluida dengan densitometer.3. Mengukur suhu fluida dalam tempat lain.4. Menyiapkan sekitar 10-15 bola besi yang diameternya sama, kemudian menimbang

dan mengukur diameternya.5. Menetapkan dua posisi tali atas dan bawah berjarak 5-10 cm, dengan bagian atas

minimal 20 cm di bawah permukaan.6. Melepaskan bola diatas permukaan fluida (tidak terlau jauh dengan permukaan

fluida).7. Menghidupkan stopwatch 1 oleh praktikan 1 saat bola tepat dengan garis A.8. Menghidupkan stopwatch 2 oleh praktikan 2 saat bola tepat dengan garis B.9. Kemudian mematikan stopwatch secara bersama-sama oleh satu praktikan.10. Selisih waktu kedua stopwatch adalah waktu bola menempuh jarak AB.11. Selanjutnya, kecepatan terminal dapat dihitung melalui jarak antara kedua tali

dibagi dengan waktu yang dibutuhkan bola untuk menempuh jarak tersebut.12. Melakukan prosedur yang sama, minimal 4 kali.

E. DATA HASIL PENGAMATAN

Fluida Air pada suhu 280C dengan kerapatan 1 gr/cm3

Percobaan ke Stopwatch I Stopwatch II Selisih (t) Selisih2 (t2)

I 03.07 02.48 0.59 0.3481II 02.68 01.91 0.77 0.5929III 02.74 02.00 0.74 0.5476IV 02.70 01.87 0.83 0.6889V 04.92 04.21 0.71 0.5041VI 02.77 01.91 0.86 0.7396VII 02.12 01.26 0.86 0.7396VIII 02.17 01.35 0.82 0.6724IX 02.22 01.38 0.84 0.7056X 02.44 01.64 0.80 0.6400∑ 7.80 6.1788

Fluida Alkohol pada suhu 260C dengan kerapatan 0,8 gr/cm3

Percobaan ke Stopwatch I Stopwatch II Selisih (t) Selisih2 (t2)

I 05.84 04.78 1.06 1.1236II 04.66 03.56 1.10 1.2100III 03.91 02.84 1.07 1.1449IV 04.37 03.35 1.02 1.0404V 03.18 02.06 1.12 1.2544VI 03.24 02.13 1.11 1.2321VII 03.69 01.89 1.20 1.4400VIII 02.85 01.74 1.11 1.2321

4

IX 03.34 02.29 1.05 1.1025X 02.96 01.77 1.19 1.4161∑ 11.03 12.1961

Fluida Gliserin atau Olie pada suhu 23,01 ± 0,50C dengan kerapatan 0,890 gr/cm3 dengan

diameter bola 4.235 mm = 0.4235 cm dan massa bola 0,451 gr. Jarak antara 2 tali : 10 cm

Percobaan ke Diameter Bola Massa Bola t1 t2 ∆t

I 4.26 0.45 04.60 03.56 1.04II 4.25 0.46 06.26 05.46 0.80III 4.24 0.46 03.62 02.89 0.73IV 4.26 0.47 03.12 02.38 0.74V 4.23 0.45 06.71 05.83 0.88VI 4.24 0.45 02.33 03.26 0.93VII 4.23 0.45 03.10 01.99 1.11VIII 4.25 0.44 03.76 02.65 1.11IX 4.20 0.43 03.29 02.44 0.85X 4.19 0.43 06.16 .5.10 1.06∑ 42.35 4.51 9.25

5