DOSEN PEMBIMBING : NILA TANYELA B,SSi, M.Si

NAMA & NIM : 1. EBIT FRISTA (111234005)

2. ELDI AMRRILAH (111234006)

3. ESTHER (111234007)

4. FAJAR AGUNG S (111234008)

KELAS/KELOMPOK : 1/II

TANGGAL PRATIKUM : 01 DESEMBER 2011

PROGRAM STUDI : D IV- TEKNIK PERANCANGAN DAN

KONSTRUKSI MESIN

JURUSAN : TEKNIK MESIN

-POLITEKNIK NEGERI BANDUNG-

1. JUDUL PRATIKUM : VISKOSITAS

2. TUJUAN :

- Dapat mengukur viskositas suatu zat cair dengan air sebagai pembanding dan pengaruhnya terhadap temperature dengan menggunakan Viskometer Oswald .

- Dapat mengukur viskositas beberapa macam sampel oli dengan menggunakan Viskometer 04-E.

3. TEORI :

Setiap fluida, gas atau cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai viskositas.

Beberapa pengertian viskositas:

Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan beberapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan.

Viskositas adalah ukuran kekentalan suatu cairan ( fluida ) yang terjadi karena adanya gaya gesek antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida.

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

Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai : Geseran dalam ( viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya.

Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut.

Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidah ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida. Suatu gaya F dikenakan pada bidang bagian atas yang menyebabkan

bergeraknya bidang atas dengan kecepatan konstan v, maka fluida dibawahnya akan membentuk suatu lapisan – lapisan yang saling bergeseran.Setiap lapisan tersebut akan memberikan tegangan geser (s) sebesar F/A yang seragam, dengan kecepatan lapisan fluida yang paling atas sebesar v dan kecepatan lapisan fluida paling bawah sama dengan nol. Maka kecepatan geser (g) pada lapisan fluida di suatu tempat pada jarak y dari bidang tetap, dengan tidak adanya tekanan fluida

*****Konsep Viskositas*****

Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. 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.

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu, dll.

Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.

Perlu diketahui bahwa viskositas alias kekentalan cuma ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil/nyata tuh fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air, sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya.

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).

Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon).

Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk si koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P).

Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P. Satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Perancis, almahrum Jean Louis Marie Poiseuille (baca : pwa-zoo-yuh).

1 poise = 1 dyn . s/cm2 = 10-1 N.s/m2

Fluida Temperatur (o C) Koofisien Viskositas

Air 0 1,8 x 10-3

20 1,0 x 10-3

60 0,65 x 10-3

100 0,3 x 10-3

Darah (keseluruhan) 37 4,0 x 10-3

Plasma Darah 37 1,5 x 10-3

Ethyl alkohol 20 1,2 x 10-3

Oli mesin (SAE 10) 30 200 x 10-3

Gliserin 0 10.000 x 10-3

20 1500 x 10-3

60 81 x 10-3

Udara 20 0,018 x 10-3

Hidrogen 0 0,009 x 10-3

Uap air 100 0,013 x 10-3

Tingkat kekentalan fluida dinyatakan dengan koefisien viskositas (h). Kebalikan dari Koefisien viskositas disebut fluiditas, , yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida.

Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik menarik antar molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang, maka sebelum sesuatu lapisan melewati lapisan lainnya diperlukan energy tertentu. Sesuai hokum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energy yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh factor e-E/RT dan viskositas sebanding dengan e-E/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas dinyatakan dengan persamaan empirik,

h = A e-E/RT

ln η = ln A- ( -∆Evis/RT ) A merupakan tetapan yang sangat tergantung pada massa molekul relative dan volume molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan untuk proses awal aliran.

Kebanyakan Viskometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat, maka viskositas dari cairan itu rendah (misalnya air) dan bila cairan mengalir lambat, maka dikatakan cairan itu viskositasnya tinggi (misalnya madu).

Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan adalah metoda kapiler dari Poiseuille. Pada metoda ini diukur waktu, t , yang diperlukan untuk volume tertentu cairan, V, untuk mengalir melalui pipa kapiler di bawah pengaruh tekanan penggerak, P, yang tetap. Dalam hal ini, untuk cairan yang mengalir dengan aliran laminer, persamaan Poiseuille dinyatakan sebagai

viskositas cairan

Q = V/t

P : tekanan pada cairan

R : jari-jari tabung

L : panjang pipa

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :

1. Viskometer kapiler / Ostwald

Viskosimeter Ostwald didasarkan pada persamaan viskositas poiseuille

ditemukan oleh Jean Louis Marie Poiseuille, persamaannya sebagai berikut :

= r 2 P π t               ket :   h = viskositas

                                        8 v i                     r = jari- jari kapiler

                                                                              P = tekanan hidrostatik

                                                                              t = waktu mengalir

                                                                              v = volume cairan

                                                                              i = panjang kapiler

= r 2 P 1 π t 1                        

          8 v i                                          

1 = P1 t1                                          

2 = P2 t2

Sehingga,  1 = r1 t1   

2 = r2 t2

2. Viskometer Bola Jatuh

Berdasarkan hukum Stokes dengan mengamati jatuhnya benda melaui medium

zat cair yang mempunyai gaya gesek yang makin besar bila kecepatan benda jatuh

makin besar.

                             

h =   r 2 ( d – dm ) g

                                     9 ( s/t ) ( 1+ 2,4 r/R )

ket :  h = viskositas cairan                        g = gaya gravitasi

         r = jari- jari bola                                s = jarak jatuh

         d = kerapatan bola                           t = waktu bola jatuh

         dm = kerapatan cairan                      R = jari-jari tabung viskosimeter

3. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat.

4.Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.

5. Viskotester VT-04E

Salah satu cara untuk menentukan viskositas suatu cairan lainnya, yaitu dengan Viscotester VT-04E yang terdiri dari

a. Main unit: bagian alat ukur utama yang memiliki bagian penunjuk skala harga viskositas.

b. AC Adaptor: komponen alat yang mengatur sumber arus listrik AC.c. Rotor: komponen alat yang mengukur sampel, VT-04E menggunakan 3

jenis rotor, yaitu:- Rotor no.3 untuk pengukuran dengan harga viskositas 0.3 dPa.s

sampai 13 dPa.s- Rotor no.1 untuk pengukuran dengan harga viskositas 3 dPa.s sampai

150 dPa.s

- Rotor no.2 untuk pengukuran dengan harga viskositas 100dPa.s sampai 3000 dPa.s

d. Cup/beaker: bejana untuk menampung sampele. Baterai: sumber arus pengganti arus ACf. Rotor extension: batang pengaduk tambahan apabila diperlukan

Klemp/stand

Jika harga viskositas belum diketahui, pengukuran menggunakan rotor disesuaikan dengan prosedur berikut: rotor no.2, no.1, kemudian no.3.

Gambar. Viscotester VT-04E

Viskositas cairan juga dapat ditentukan berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair, yaitu berdasarkan hukum Stokes. Dimana benda bulat dengan radius r dan rapat d, yang jatuh karena gaya gravitasi melalui fluida dengan rapat dm/db, akan dipengaruhi oleh gaya gravitasi sebesar :

F1 = 4/3 πr3 ( d-dm ) g

Perbedaan antara viskositas cairan dengan viskositas gas adalah sebagai berikut :

Jenis Perbedaan Viskositas Cairan Viskositas Gas

Gaya gesek Lebih besar untuk mengalir

Lebih kecil disbanding viskositas cairan

Koefisien viskositas Lebih besar Lebih kecil

Temperatur Temperatur naik,viskositas turun

Temperatur naik,viskositas naik

Tekanan Tekanan naik,viskositas naik

Tidak tergantung tekanan

4. ALAT DAN BAHAN :

ALAT:

1. VISKOMETER OSTWALD2. 1SET VISCOTESTER VT-04E3. PIKNOMETER4. TERMOSTAT1. PIPET FILLER2. GELAS UKUR3. BOTOL SEMPROT4. GELAS KIMIA5. TERMOMETER6. STOPWATCH

BAHAN :

1. ALKOHOL2. ASETON3. AQUADEST4. OLI

5. CARA KERJA

A. Menentukan Berat Jenis menggunakan Piknometer

a. Timbang Piknometer kosong, catat data penimbangannya

b. Isi piknometer dengan aquadest yang sudah diukur suhunya sampai penuh,

tutup sampai airnya meluber, timbang, catat

c. Isi Piknometer dengan sampel yang lain, lakukan langkah no.2

B. Menentukan Viskositas menggunakan Viskometer Ostwald

1. Simpan Viskometer Ostwald dalam thermostat. Viskometer dijepit dengan

klemp pada statif

2. Masukan aquadest kedalam Ostwald, kemudian isap aquadest memakai

pipet filler sampai melewati garis a pada pipa kapiler

3. Biarkan aquadest mengalir, pada saat permukaan aquadest tepat sejajar

dengan garis a hidupkan stopwatch. Catat waktu yang diperlukan sampai

cairan melewati garis b, ulangi hingga 3x

C. Mengukur Viskositas menggunakan Viskotester VT-04E

1. Peganglah viskotester dan pasangkan pada klemp. Gunakan sekrup dibawah

klemp untuk membuat posisi Main Unit horizontal, untuk mengeceknya

dengan melihat posisi water pas ( gelembung air pada display ). Posisi

water pas berada di tengah menunjukan posisi main unit sudah horizontal

2. Tempelkan rotor yang sesuai untuk sampel dengan memutar sekrup rotor

pada bagian bawah main unit berlawanan arah jarum jam

3. Meletakan rotor di tengah-tengah beaker dan mengisinya dengan cairan

sampel hingga permukaan cairan tepat pada penunjuk batas sampel pada

rotor, aturlah agar jarak ujung rotor dengan dasar beaker kira-kira 15 mm

4. Ubahlah klemp pengunci jarum pada main unit ke arah yang berlawanan

5. Set power on

6. Ketika rotor berputar, jarum penunjuk viskositas bergerak ke arah kanan

dan menunjukan viskositas cairan sampel, bacalah meter viskositas selama

rotor masih berputar dan jarum penunjuk stabil

7. Jika pengukuran selesai, set power off kemudian setelah jarum penunjuk

meter kembali ke awal, kembalikan posisi klemp pengunci jarum kea rah

yang berlawanan lagi.

8. Lepaskan rotor lebih dulu dengan hati-hati kemudian pindahkan ke beaker

Flowchart Kerja

Penentuan Berat Jenis menggunakan Piknometer

Penentuan Viskositas dengan Ostwald

Penentuan Viskositas dengan Viscotester

Timbang Pignometer (kosong)

ALKOHOL PIKNOMETERDari percobaan tersebut dapat

ditentukan massa jenis (), massa isi, dan

Catat waktu alir (t) masing-masing larutan dari batas garis sampai batas tertentu

Catat massanya

ALKOHOL

ASETON

AIR

Pasang viscotester pada klem dan pasang rotor yang dapat membaca sampel pada viscotester tersebut

Ukur suhu sambil memperhatikan perubahan skala pada viscotester

Bilas pignometer dengan aquadest kemudian keringkan

Lakukan percobaan diatas untuk sample oli Fastron dan sample oli Prima XP (25°,30°,35°,40°,45o )

Cekam Viskometer Oswald Pada Rahang statif

Masukan masing-masing sampel pada Viskometer Oswald

Hitung T sampel dengan Stopwatch dari a sampai b

6. DATA PENGAMATAN

VISKOMETER OSWALD

A. Penentuan berat jenis dengan piknometer1. Penentuan volume piknometer Berat piknometer kosong = 43 gram Berat piknomoter + air = 82,2 gram Berat air = 39,2 gram Suhu air = 24,4° C ρ air pada suhu tersebut = 0,76 g/ml (data ini didapat dari handbook)

Volume Piknometer adalah: ρair = massaair

volumepikno

volume pikno = massaair

ρair = 51,57ml

2. Penentuan berat jenis sampleBerat piknometer kosong = 43 gramVolume piknometer = 51,029 ml

Jenis Sampel Berat pikno + isi (g)

Berat isi / sample (g)

Suhu (OC)

Alkohol 72,4 29,4 29,4Aseton 76,9 33,9 33.9

Berat jenis (ρ) sampel:a. ρ alkohol : 0,576 g/mlb. ρ aseton : 0.664 g/ml

B. Penentuan viskositas dengan Ostwald

Sampel Waktu alir (detik)

Air 108Alkohol 213Aseton 228

η air = ρ air t air

η sampel ρ sampel t sampel

Data η air dan ρ air pada suhu pengukuran didapat dari hand book.Viskositas sampel1. η alcohol = 1,91 cp2. η aseton = 2,31 cp3. η Aquadest = 1,12 cp

VISCOTESTER VT-04E

No Jenis Sampel Variasi Suhu (0C)

Viscositas (dPa.s)

Rotor

1 Prima XP SAE 20W – 50 API service SJ/CF

Suhu normal (27oC)

4,8 3

40 2,8 345 2,1 3

7. DAFTAR PUSTAKA1. Daniel et al., “Experiments in Physical Chemistry”, ed.7,19702. J.M. Wilson, “Experiments in Physical Chemistry”, ed.2,19783. Instruction manual viscotester VT-04E Rion., LTD4. www.google.com