tegangan permukaan ok (1).ppt

7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt

1/23

TEGANGAN PERMUKAAN

SIFAT CAIRAN :

volume tetap

Bentuk mengikuti tempatnya

memiliki fluiditaskerapatan agak besar

kompresibilitas kecil

energi geraknya translasi, rotasi, vibrasi

difusi agak cepat

memiliki gaya tarik-menarik antar molekulnya

memiliki tegangan permukaan.


2/23

FENOMENA TEGANGAN PERMUKAAN

Nyamuk di atas permukaan air

Silet dan jarum terapung di atas permukaan air

Deterjen membasahi pakaian

Alkohol dan antiseptik membasahi permukaan luka

Butir-butir tanah yang basah saling menempel

Tetesan air berbentuk bulat

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang =>permukaannya seolah ditutupi lapisan elastis => karenaadanya gaya tarik-menarik partikel sejenis di dalam zat cairsampai ke permukaan.


3/23

Di dalam cairan => molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis dengan

gaya yang sama ke segala arah => akibatnya tidak terdapat resultan gaya

yang bekerja pada masing-masing molekul.

Di permukaan cairan => molekul ditarik oleh molekul sejenisarah hanya ke samping dan ke bawahtidak ditarik oleh molekul di atasnya

di atas cairan fase uap.

Perbedaan gaya tarik

Ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan.

Gaya mengarah ke bawah

Cairan berkontraksi


4/23


5/23

Tegangan permukaan

permukaan cairan seolah ditutupi selaput elastis

zat cair berusaha membentuk luas permukaan minimum

bentuk bulat telur (sferik) Tegangan permukaan : gaya per satuan panjang pada

permukaan cairan yang melawan ekspansi dari luaspermukaan.

Usaha yang diperlukan untuk memperbesar satu satuan luaspermukaan cairan.

= F/d ( d = 2 l ) = penambahan luas

permukaan


6/23

Meniskus dan Sudut Kontak

Meniskus: gejala melengkungnya permukaan zat cair kettikabersentuhan dengan zat padat (dinding bejana).

Cekung => adhesi > kohesi => tepi permukaan cairancenderung naik.

Cembung => adhesi < kohesi => tepi permukaan cairanmelengkung ke bawah

Besarnya kecekungan & kecembungan permukaan cairan

ketika bersentuhan dengan zat padat => tergantung besarkecilnya sudut kontak yang terbentuk.

Sudut kontak: sudut yang dibentuk permukaan cairan yang

bersentuhan dengan permukaan bidangpadatan.


7/23

Cos = padat padat-cair

cair

Meniskus cekung => < 90o => cairan membasahi permukaan padatan

Meniskus cembung => > 90o => cairan tidak membasahi permukaanpadatan

Bahan Sudut kontak

Air kaca

Raksa kacaAir parafin

Kerosin - kaca

0o

140o

107o

26o


8/23

TEGANGAN PERMUKAAN BERBAGAI CAIRAN

Zat cair Suhu (oC) (dyne/cm)

Raksa

Air

Plasma darah

Darah

Gliserin

Minyak zaitun

Benzena

CCl4

Etanol

20

20

37

37

20

20

20

20

20

460

72,75

73,0

58,0

63,1

32,0

28,9

26,8

22,3

F kt f kt hi t


9/23

Faktor-faktor yang mempengaruhi teganganpermukaan

Jenis cairanCairan yang memiliki gaya tarik antar molekulnya besarbesar

SuhuJika suhu naikturun

Kenaikan suhu menyebabkan molekul-molekul cairan

bergerak cepatinteraksi antar molekul berkurang.

Pada suhu yang samalogam cair dan lelehan garam >

cairan


10/23

Zat terlarut tertentu

elektrolit, non elektrolitnaik

Contoh : gliserin, sukrosa

Surfaktan

Perluasan film dengan pembentukan gelembung/busa

Contoh : sabun, detergen, alkoholturun

Kemampuan membasahi benda

kecilkemampuan membasahi benda besar.

Contoh : air panas dan air sabun, alkohol.


11/23

Pengukuran Tegangan Permukaan

1. Metoda Kapiler

prinsip : bila sebatang pipa kapiler dimasukkan ke dalamzat cair, maka permukaan cairan dalam pipa kapiler dapatmengalami kenaikan atau penurunan.

Bila cairan membasahi bejana => cairan naik

Bila tidak membasahi bejana => cairan turun

Kapilaritas : proses naik turunnya cairan dalam pipa kapiler.

Akibat tegangan permukaan (permukaan cairan yg menyentuhdinding sepanjang keliling pipa)


12/23


13/23

Akibat tegangan permukaan

timbul gaya berlawanan

Besarnya gaya ke atas => F1= 2 r cos

Besarnya gaya ke bawah akibat berat cairan:

F2 = d V g (V = r2 h)

F2 = r2 h d g (d = rapatan cairan)

F1 = F2 (2 r cos = r2 h d g)

= r h d g

2 cos


14/23

Untuk cairan yang membasahi bejana => ~ 0

Persamaan menjadi => = r h d g

2

Untuk cairan yang tidak membasahi bejana=> cos ~negatif => h negatif, maka cairan ditekan dalam kapiler(menurun).

Untuk perhitungan akurat => faktor koreksi r/3 untuk h Sehingga persamaan menjadi :

= r (h+r/3)(dc-dg) g

2

Dengan metode perbandingan, zat laindapatdihitung dengan persamaan :

1/ 2 = d1h1/ d2h2


15/23

2. Metode Wihelmy

Prinsip : berdasarkan gaya yang diperlukan untuk menarik pelattipis dari permukaan cairan.

Alat berupa lempeng tipis dari kaca, platina atau mika dilengkapineraca.

Pelat digantungkan pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan

ke dalam cairan. Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakanuntuk melepas pelat daripermukaan cairan dicatat.

Saat pelat terlepas => F = W + 2 l

Tegangan permukaan : = F W

2l

Sudut kontak ~ 0, pengaruh ujung lempengdiabaikan.


16/23

3.Metode Tekanan Gelembung Maksimum

Prinsip : adanya perbedaan tekanan pada kedua sisi

permukaan cairan yang lengkung(tekanan pada sisicekung > tekanan pada sisi cembung).

Sebuah gelembung gas berbentuk bola berada dalam cairan.

Ketika pertama tekanan diberikan, jari-jari gelembung sangatbesar

Ketika gelembung mengembang, jari-jari mengecil sampaiminimum ( r gelembung = r tabung gelas)

Bila P terus diberikan, r gelembung membesar kembalihingga gelembung lepas dari tabung gelas dan naik kepermukaan cairan.

Tekanan maksimum disebabkan perbedaan tekanan padakedua sisi gelembung dan tekanan hidrostatik (bergantung

ketinggian tabung gelas dalam cairan).


17/23

Pmaks = 2 /r + g h (o)

r = jari-jari tabung gelas

h = jarak ujung tabung gelas dari permukaan

cawan

= massa jenis cairan

o= massa jenis uap cairan

4. Metode Cincin Du Nouy

Prinsip : gaya yang dibutuhkan untukmengangkat cincin dari permukaan cairan.

Dapat digunakan juga untuk mengukur antara

cairan-cairan (mis : benzena-air, minyak-air).

Untuk mengukur cairan-cairan,cincin harus


18/23

Mis : Benzena-air => cincin platina (hidrofilik)Air karbon tetraklorida = > cincin platina

harus ditekan

Gaya diukur dengan jalan mencelupkan cincin yangdigantung pada lengan neraca.

Cincin diangkat perlahan-lahan sampai meninggalkancairan (harus diperhatikan cairan yang di bawahbenar-benar membasahi cincin).

Sudut kontak nol bila digunakan cincin platina.= F

4r(-a)2 = (4b/2) (1/R2) ( F/4r ((

1

2) ) + c

a = 0,725 b = 0,09075 m-1dt2

c = 0,04534 1,679 r/R.1= massa jenis cairan di bawah

2=

massa jenis cairan di atas


19/23


20/23

EFEK TEGANGAN PERMUKAAN

Jarum terapung di atas permukaan airagar tidak tenggelam,

maka gaya berat W harus diimbangi komponen gaya yang arahnyake atas.

2l cos = m g

Beberapa jenis serangga dapat berjalan di atas air kaki serangga

yang terapung berbentuk bola, maka bekerja di semua titik di

sekitar lingkarandengan jari-jari r, sehingga I = keliling lingkaran=

2 r.

2 r cos = m g


21/23

Perbedaan tekanan bagian dalam dan bagian luar gelembung sabun :

Tekanan bagian dalam > bagian luar

Gelembung sabun berbentuk bolamendapat tekanan P

Gaya yang diterimaPr2

Gaya diimbangi oleh tegangan permukaan 2 buah dindinggelembung :

Pr2 = 4r

P = 4/r

Untuk gelembung udara dalam cairan1 lapisan

P = 2 /r


22/23


23/23

1. Sebuah pipa kapiler dengan diameter 0,67 mm dimasukkan

ke dalam zat cair yang mempunyai rapatan 1,92 g/cm3. Bila

kenaikan cairan dalam kapiler 1,5 cm dan sudut kontak zat

cair dengan dinding kapiler adalah 37oC.

Hitung tegangan permukaan zat cair !

2. Kenaikan air dan benzena dalam kapiler yang sama masing-masing adalah 9,9 dan 4,5 cm. Jika pada 20oC tegangan

permukaan air 72,75 dyne/cm, rapatan air dan benzena

masing-masing adalah 0,9982 dan 0,8785 g/cm3.

Hitung :

a. benzena

b. jari-jari pipa kapiler !

tegangan permukaan ok (1).ppt

Documents