percobaan f2

Copyright by Al Rizqi 2012 –

Percobaan F2

Viskositas Fluida

A. Tujuan

Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah sebagai berikut:

1. Menentukan koefisien viskositas fluida encer dan kental.

B. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang akan digunakan dalam percobaan ini

adalah sebagai berikut:

Fluida Encer Fluida Pekat

Alat

1. Tabung Viskometer Ostwald

2. Bola Karet Penghisap

3. Gelas Ukur 50 mL

4. Stopwatch (2 buah)

5. Statif

6. Klem

7. Termometer

Bahan

1. Air (Akuades)

2. Alkohol

Alat

1. Tabung kaca diamater 10 cm dan

tinggi 60 cm

2. 2 Karet Gelang

3. Densitometer

4. Termometer

5. Bola Besi Kecil (7 buah)

6. Mistar 1 m

7. Mikrometer Sekrup

8. Stopwatch (2 buah)

Bahan

1. Oli


C. Dasar Teori

Fluida adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan untuk berubah

bentuk secara kontinu apabila mengalami geseran atau mempunyai reaksi

terhadap tegangan geser sekecil apapun. Definisi lain dari fluida adalah fluida

merupakan zat yang dapat mengalir yang mempunyai partikel yang mudah

bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa.

Dalam keadaan diam atau dalam keadaan setimbang, fluida tidak

mampu menahan gaya geser yang bekerja padanya, dan oleh sebab itu fluida

mudah berubah bentuk tanpa pemisahan massa.

Contoh – contoh fluida adalah sebagai berikut:

1. Gas

Tidak mempunyai permukaan bebas, dan massanya selalu

berkembang mengisi seluruh volume ruangan, serta dapat

dimampatkan.

2. Cairan

Nempunyai permukaan bebas, dan massanya akan mengisi

ruangan sesuai dengan volumenya, serta tidak termampatkan.

Sifat - sifat yang dimiliki fluida yang paling penting adalah:

1). Kerapatan,

2). Bobot spesifik,

3). Berat Jenis,

4). Sifat kemampatan (kompresibilitas),

5). Tegangan permukaan,

6). Kapilaritas

7). Kekentalan (viskositas).


Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat

cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas

terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekul-molekul cairan.

Viskositas suatu cairan memiliki tingkatan yang berbeda mulai dari

yang paling kecil (encer) hingga yang paling besar (pekat). Rumus umum

untuk menghitung viskositas fluida adalah persaman Poiseuille sebagai

berikut:

Persamaan 1

dengan P : Tekanan

: Koefisien Viskositas Fluida

L : Panjang pipa kapiler yang dilalui fluida

v : Laju aliran volume

r : Jari – jari pipa

Koefisien viskositas fluida sendiri sangat dipengaruhi oleh suhu

karena semakin tinggi suhu, gerakan partikel fluida akan semakin tinggi

(energi kinetik meningkat) sehingga akan makin susah bagi partikel untuk

mempertahankan gaya tarik menarik antar partikel sejenis yang menghambat

gaya geser fluida tersebut yang menyebabkan viskositas akan semakin

menurun.

Dalam penentuan koefisien viskositas fluida encer, persamaan ini

dapat berlaku dengan akurat. Biasanya penentuan nilai dilakukan dengan

pengamatan laju alir fluida pada viskosimeter Ostwald.

Viskosimeter Ostwald adalah salah satu piranti untuk menghitung

viskositas fluida encer. Alat ini berbentuk tabung U dengan salah satu sisi

memiliki diameter pipa lebih kecil dibanding pipa lainnya. Perhatikan gambar

berikut:


Gambar 1: Viskosimeter Ostwald

(Sumber gambar: en.wikipedia.org)

Jarak A dan B dapat kita misalkan dengan h. Fluida pada piranti ini

akan disedot menggunakan bola karet penghisap hingga permukaan atas fluida

berada di atas garis A. Waktu alir fluida dari batas A hingga B dimisalkan

dengan t. Laju alir fluida dapat dimisalkan dengan v. Pada sisi diameter kecil,

terdapat pipa kapilaritas yang panjangnya dapat kita misalkan dengan L.

Seperti yang kita ketahui bahwa viskositas merupakan kekentalan

suatu fluida maka massa jenis fluida pasti mempengaruhi viskositasnya.


Dengan demikian, persamaan 1 dapat di tata-ulang menjadi persamaan

sebagai berikut:

Persamaan 2

Biasanya, untuk memudahkan perhitungan penentuan suatu viskositas

fluida encer, digunakan perbandingan fluida tersebut dengan fluida lain yang

telah diketahui nilai koefisien viskositasnya (melalui referensi). Menggunakan

perbandingan maka persamaan 2 akan menjadi:

Persamaan 3

Untuk menentukan nilai koefisien viskositas fluida pekat, viskosimeter

ostwald tidak disarankan untuk digunakan karena laju alir fluida pekat akan

sangat pelan. Pengukuran lain menggunakan laju terminal dianjurkan untuk

menentukan viskositas fluida pekat.

Laju terminal adalah laju dimana pada kecepatan konstan, gaya gesek

fluida (gaya stokes) beserta gaya apung fluida akan sama dengan gaya berat

suatu objek rigid yang mengalir didalam fluida tersebut. Perhatikan ilustrasi

pada halaman selanjutnya:


Gambar 2: Laju Terminal

Gaya stokes sendiri adalah gaya gesek yang diakibatkan oleh

viskositas suatu fluida yang diberikan kepada objek rigid tersebut. Gaya

stokes dapat ditulis dalam persamaan berikut:

Persamaan 4

Dengan adanya 2 gaya gesek pada objek, maka penurunan rumus laju

terminal adalah sebagai berikut:

∑ ( )

Indeks b adalah benda dan indeks f adalah fluida. Karena volume

fluida yang dipindahkan sama dengan volume objek maka Vb = Vf. Sehingga


dapat kita asumsikan Vb = Vf = V dan penurunan akan berlanjut sebagai

berikut:

( )

( )

( )

Dan perumusan koefisien viskositas fluida berdasarkan metode laju

terminal adalah sebagai berikut:

( )

Persamaan 5

Dalam percobaannya, bola besi (objek rigid) dengan diameter d dan

massa m akan mengalir didalam tabung berisikan fluida pekat yang sudah

dilengkapi oleh batas A dan B yang jaraknya dinyatakan dalam h dan waktu

yang diperlukan bagi objek untuk mengalir sepanjang h dinyatakan dalam t

sehingga persamaan 5 dapat dimodifikasi dengan penurunannya sebagai

berikut:

( )

( )

(

)


(

( )

)

(

)

(

)

Sehingga modifikasi persamaan 5 dinyatakan dalam persamaan 6

sebagai berikut:

(

)

Persamaan 6

Persamaan 3 dan 6 inilah yang akan menjadi dasar perhitungan fluida

encer dan pekat yang akan digunakan dalam percobaan ini.

percobaan f2

Documents