1

MODUL II

VISKOSITAS

Pada modul ini akan dijelaskan pendahuluan, tinjauan pustaka, metodologi

praktikum, dan lembar kerja praktikum.

I. PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai latar belakang praktikum viskositas dan

tujuan praktikum viskositas.

1.1 Latar Belakang

Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan antara

molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan-gesekan

inilah yang menghambat aliran zat cair. Besarnya kekentalan zat cair (viskositas)

dinyatakan dengan suatu bilangan yang menentukan kekentalan suatu zat cair. Hukum

viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang

tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas.

Viskositas adalah gesekan interval, gaya viskos melawan gerakan sebagai fluida

relatif terhadap yang lain. Viskositas adalah alasan diperlukannya usaha untuk

mendayung perahu melalui air yang tenang, tetapi juga merupakan suatu alasan mengapa

dayung bisa bekerja. Efek viskos merupakan hasil yang penting dalam pipa aliran darah.

Pelumasan bagian dalam mesin fluida viskos cenderung melekat pada permukaan zat

yang bersentuhan dengannya.

Diantara salah satu sifat zat cair adalah kental (viskos) dimana zat cair memiliki

kekentalan yang berbeda-beda materinya, misalnya kekentalan minyak goreng dengan

kekentalan oli. Dengan sifat ini zat cair banyak digunakan dalam dunia otomotif yaitu

sebagai pelumas mesin. Telah diketahui bahwa pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap mesin

membutuhkan kekentalan yang berbeda-beda.

Viskositas juga memiliki pengaruh besar dalam dunia manufaktur, sebagai

contohnya pengaruh putaran spindel, viskositas, dan variasi cairan pendingin terhadap

umur pahat HSS pada proses bubut konvensional. Pada dasarnya dimensi keausan

menentukan batasan umur pahat. Dengan demikian kecepatan pertumbuhan keausan

menentukan laju saat berakhirnya masa guna pahat. Untuk meminimalisir terjadinya

keausan tersebut, dapat digunakan sebuah cairan pendingin yang dapat mengontrol

2

temperatur dan membuang dengan cepat geram hasil pembubutan. Sehingga dapat

memperpanjang umur pahat.

Alat untuk mengukur viskositas terbagi dalam dua jenis yaitu ada jenis digital dimana

nama alatnya adalah viskometer dan jenis manual yaitu menggunakan tabung dan bola

besi pejal. Metode manual ini merupakan metode awal yang digunakan untuk mengukur

viskositas suatu cairan sebelum adanya viskometer.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dilakukannya praktikum mengenai viskositas adalah sebagai berikut:

1. Untuk memahami pengertian dari viskositas.

2. Untuk memahami jenis alat, prinsip, dan cara pengukuran alat viskositas.

3. Untuk dapat menganalisa viskositas suatu fluida dari data hasil pengukuran.

4. Untuk dapat membandingkan hasil pengukuran viskositas digital dan manual.

5. Untuk memahami aplikasi viskositas dalam industri.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini akan menjelaskan terkait dengan landasan teori yang mendukung berjalannya

praktikum viskositas serta fungsi-fungsi dari alat yang digunakan untuk mengukur

viskositas.

2.1 Pengertian Viskositas

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik

dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida),

viskositas adalah "ketebalan" atau "pergesekan internal". Oleh karena itu, air yang "tipis",

memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang "tebal", memiliki viskositas yang

lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga

pergerakan dari fluida tersebut.

Viskositas atau kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-

molekul yang menyusun suatu fluida (fluida itu zat yang dapat mengalir, dalam hal ini

zat cair dan zat gas). Viskositas adalah gaya gesekan internal fluida (internal = dalam).

Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika

fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi

(gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas

disebabkan oleh tumbukan antara molekul (Rian, 2013).

3

Jadi, viskositas adalah kekentalan suatu fluida yang disebabkan oleh adanya gaya

gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Viskositas juga disebut

sebagai ketahanan fluida jika menerima gaya dari luar.

ᶯ = 2𝑟2×𝑔 (𝜌𝑏− 𝜌𝑓)

9𝑣 (2-1)

Keterangan:

ᶯ = Viskositas (Pa.s)

r = Jari-jari benda (m)

g = Gravitasi bumi (m/s2)

𝜌𝑏 = Massa jenis benda (kg/m3)

𝜌𝑓 = Massa jenis fluida (kg/m3)

𝑣 = Kecepatan benda (m/s)

2.2 Jenis Viskositas

Viskositas alias kekentalan hanya ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil/nyata

itu fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air, sirup, oli, asap knalpot,

dan lain-lain. Fluida riil berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada

dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu

kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam pokok

bahasan fluida dinamis). Mirip seperti kita menganggap benda sebagai benda tegar,

padahal dalam kehidupan sehari-hari sebenarnya tidak ada benda yang benar-benar

tegar/kaku. (Rian, 2013).

Viskositas fluida yang berbeda dapat dinyatakan secara kuantitatif oleh koefisien

viskositas. Berikut ini adalah tabel viskositas untuk berbagai fluida:

Tabel 2.1 Koefisien Viskositas untuk Berbagai Fluida

Fluida Temperatur (℃) Koefisien Viskositas, ᶯ (Pa.s)

Air 0 1,8 × 10-3

20 1,0 × 10-3

100 0,3 × 10-3

Oli Mesin (SAE 10) 30 200 × 10-3

Udara 20 0,018 × 10-3

Hidrogen 0 0,009 × 10-3

Uap Air 100 0,013 × 10-3

Sumber: Giancoli (2001)

4

2.3 Alat Ukur Viskositas Manual

Alat ukur viskositas manual yang sering digunakan adalah dengan menggunakan

viskometer bola jatuh (Hopper). Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola yang

terbuat dari besi melalui tabung gelas yang berisi zat cair. Berdasarkan hukum stoke yaitu

pada saat kecepatan bola maksimum, terjadi kesetimbangan sehingga gaya gesek sama

dengan gaya berat Archimedes (D. Young, 2002).

Mempelajari gerak bola yang jatuh ke dalam fluida, walaupun hanya untuk

mengetahui bahwa adanya gaya kekentalan pada sebuah bola tertentu didalam suatu

fluida tertentu berbanding dengan kecepatan relatifnya. Bila fluida sempurna yang

viskositasnya nol mengalir melewati sebuah bola, atau apabila sebuah bola bergerak

dalam suatu fluida yang diam, gari-garis arusnya akan berbentuk suatu pola yang simetris

sempurna di sekeliling bola itu. Tekanan terhadap sembarang titik permukaan bola yang

menghadap arah alir datang tepat sama dengan tekanan terhadap titik lawan. Titik tersebut

pada permukaan bola menghadap kearah aliran, dan gaya resultan terhadap bola itu nol

(Sudarjo, 2008).

Gambar 2.1 Alat Ukur Viskometer Manual

2.4 Pengertian Viskometer

Viskometer adalah alat yang dipergunakan untuk mengukur viskositas atau

kekentalan suatu larutan. Kebanyakan viskometer mengukur kecepatan dari suatu cairan

mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat maka viskositas

cairan itu rendah (misalnya cair) dan bila cairan itu mengalir lambat maka dikatakan

viskositasnya tinggi (misalnya madu). Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju

aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Ini merupakan salah satu cara yang

paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas.

5

Viskometer merupakan peralatan yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu

fluida. Model viskometer yang umum digunakan berupa viskometer bola jatuh, tabung

(pipa kapiler), dan sistem rotasi. Viskometer rotasi silinder sesumbu (concentric cylinder)

dibuat berdasarkan 2 standar sistem, dimana silinder bagian dalam berputar dengan

silinder bagian luar diam dan sistem Couette dimana bagian luar silinder yang diputar

sedangkan bagian dalam silinder diam. Fluida yang akan diukur ditempatkan pada celah

diantara kedua silinder.

Jadi viskometer adalah alat untuk mengukur kekentalan suatu fluida berdasarkan

kecepatan alir fluida tersebut. Nilai viskositas didapatkan dengan cara mengalirkan fluida

yang akan diukur viskositasnya dengan demikian, hambatan yang mengalami benda

pemutar atau dialiri akan diketahui dan menunjukkan besar viskositas fluida tersebut.

2.5 Bagian-Bagian Viskometer Digital

Gambar 2.2 Bagian Mesin Viskometer

Tabel 2.2 Fungsi Bagian Mesin Viskometer

No. Nama Bagian Fungsi

1. LCD Screen Menampilkan set up dan hasil data

2. Operating panel Mengontrol dan memasukkan perintah operasi

3. Elevation adjustment screw Mengatur ketinggian penyangga viskometer

4. Rotor connector Menghubungkan rotor dengan spindle

5. Rotor Mengaduk serta mendeteksi viskositas dan suhu

6. Protection rack for rotor Memberi jarak ruang gerak rotor dengan permukaan wadah,

7. Support stand Menyangga badan viskometer agar dapat berdiri tegak

1

2

3

4

6

7

6

Salah satu bagian dari alat viscometer adalah rotor. Rotor akan dipasang dan

berputar di dalam fluida, terdapat 4 jenis rotor dengan kegunaan yang berbeda bergantung

pada estimasi viskositas dari sebuah fluida itu sendiri. Dalam penentuan pemilihan rotor

dan kecepatan diperlukan tabel, berikut ini adalah tabel yang digunakkan untuk

menetukan rotor beserta kecepatan (rpm) untuk mengukur viskositas fluida:

Tabel 2.3 Tabel Rotor Range dan Viskositas

Rotor

Range

Viskositas

0 1 2 3 4

0.3 / 2x104 10x104 40x104 200x104

0.6 / 1x104 5x104 20x104 100x104

1.5 / 4x103 2x104 8x104 40x104

3 / 2x103 1x103 4x104 20x104

6 100 1x103 5x103 2x104 10x104

12 50 500 2.5x103 1x104 5x104

30 20 200 1x103 4x103 2x104

60 10 100 500 2x103 1x104

Sumber: Manual Book Viskometer

7

III. METODOLOGI PRAKTIKUM

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai prosedur praktikum dan juga cara penggunaan

alat untuk mengukur viskositas.

3.1 Diagram Alir Praktikum

Berikut adalah diagram alir dari praktikum viskositas manual.

Gambar 3.1 Diagram Alir Praktikum Viskositas Manual

8

Berikut adalah diagram alir dari praktikum viskositas digital.

Gambar 3.2 Diagram Alir Praktikum Viskositas Digital

9

3.2 Prosedur Praktikum

Dibawah ini akan dijelaskan prosedur praktikum viskometer menggunakan alat

manual dan digital.

Manual

Berikut ini merupakan prosedur untuk melakukan praktikum viskositas dengan

menggunakan viskometer manual:

1. Menyiapkan bahan berdasarkan jenisnya masing-masing satu jenis bahan tersedia

dalam satu gelas.

2. Memasukkan masing-masing bahan kedalam dua tabung ukur dengan volume 1 liter

yang telah disediakan.

3. Memasukkan bola ke dalam dua fluida sebanyak 10 kali replikasi dengan mencatat

waktu jatuhnya bola hingga ke dasar tabung.

4. Mencatat hasil waktu pada worksheet.

Digital

Keterangan:

1. Terdapat 2 jenis fluida yang akan digunakan, masing-masing fluida memiliki 2

perlakuan suhu, yakni suhu ruang dan dingin.

2. Rotor dan kecepatan yang digunakan:

a. Sabun

1) Suhu Sedang: Rotor 3 (30 rpm)

2) Suhu Dingin: Rotor 2 (6 rpm)

b. Minyak

1) Suhu Sedang: Rotor 1 (12 rpm)

2) Suhu Dingin: Rotor 2 (60 rpm)

Berikut ini merupakan prosedur untuk melakukan praktikum viskositas dengan

menggunakan viskometer digital:

1. Menyiapkan bahan berdasarkan jenisnya masing-masing satu jenis bahan tersedia

dalam dua gelas.

2. Memasukkan masing-masing bahan kedalam gelas beaker sebanyak 250 ml.

3. Menyiapkan peralatan viskometer dengan rotor yang sesuai dengan jenis bahan.

4. Memasangkan rotor yang akan digunakan sesuai dengan jenis bahan.

5. Menyalakan alat viskometer digital.

10

6. Menekan OK lalu memasukkan nomor rotor dan besar kecepatan (rpm) ke dalam

alat.

7. Menurunkan rotor hingga tercelup ke dalam fluida yang digunakan.

8. Menekan OK.

9. Mencatat hasil viskositas, presentase viskositas dan suhu fluida.

10. Mengulangi dengan jenis fluida dengan rotor dan rpm yang berbeda.

IV. LEMBAR KERJA PRAKTIKUM

Pada bab ini terdapat gambaran umum praktikum, tabel hasil pengukuran viskositas

menggunakan viskometer serta tabung dan bola, dan analisis hasil pengukuran viskositas.

4.1 Gambaran Umum Praktikum

Berikut ini adalah penjelasan mengenai benda kerja yang dilakukan pengukuran

massa jenisnya sebagai berikut.

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

11

4.2 Tabel Hasil Pengukuran Viskositas Menggunakan Viskometer

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Viskositas menggunakan Viskometer

Bahan Perlakuan Rotor Rpm Suhu (0C) Data Viskositas

(Mpa.s)

Persentase

(%)

Hasil Viskositas

(Mpa.s)

Sabun

Dingin 2 6

Sedang 3 30

Minyak

Dingin 2 60

Sedang 1 12

4.3 Tabel Hasil Pengukuran Viskositas Menggunakan Tabung dan Bola

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Viskositas Menggunakan Tabung dan Bola

Bahan

Waktu (s)

Replikasi Rata-rata

Waktu dari 10

Replikasi

Viskositas

(Mpa.s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sabun

Minyak

4.4 Analisis Hasil Pengukuran Viskositas

Analisis yang didapat dari hasil pengukuran viskositas kedua cairan tersebut yaitu:

1. Jika menggunakan viskositas digital apakah ada pengaruh suhu terhadap viskositas

cairan? Jelaskan jika ada pengaruhnya!

2. Apakah ada perbedaan viskositas jika diukur dengan kecepatan (rpm) yang berbeda?

3. Apakah ada perbedaan antara pengukuran kekentalan suatu fluida berdasarkan digital

dengan manual? Jika ada apa penyebabnya?

4. Pada pengukuran viskositas manual, jelaskan hubungan antara waktu tempuh bola

dengan kekentalan suatu cairan!

5. Contoh pengaplikasian di industri menurut anda?

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

12

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................