viskositas cairan barbagai larutan
DESCRIPTION
laporan praktikumTRANSCRIPT
VISKOSITAS CAIRAN BARBAGAI LARUTAN
I. TUJUAN
1. Menentukan viskositas cairan dengan metoda Ostwald
2. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari percobaan viskositas berbagai
larutan dengan metode Ostwald.
3. Mengetahui hubungan antara viskositas dengan fluiditas waktu alir dari cairan
atau berbagai larutan
II. DASAR TEORI
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan
yang berbeda. Tingkat kekentalan setiap zat cair tersebut berbeda-beda. Pada umumnya, zat
cair tuh lebih kental dari zat gas.
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat cair
yang lain. Salah satunya adalah viskositas. Viskositas merupakan tahanan yang dilakukan
oleh suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya. Sifat viskositas ini dimiliki oleh
setiap fluida, gas, atau cairan. Viskositas suatu cairan murni adalah indeks hambatan aliran
cairan. Aliran cairan dapat dikelompokan menjadi dua yaitu aliran laminar dan aliran
turbulen. Aliran laminar menggambarkan laju aliran kecil melalui sebuah pipa dengan garis
tengah kecil. Sedangkan aliran turbulen menggambarkan laju aliran yang besar dengan
diameter pipa yang besar. Penggolongan ini berdasarkan bilangan Reynoldnya.
Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar
lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk
mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya viskositas
dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, gaya tarik antar molekul dan ukuran
serta jumlah molekul terlarut. Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda
memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. 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 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 energi
tertentu. Sesuai hukum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energi
yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh faktor 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 atau ln
A merupakan tetapan yang sangat tergantung pada massa molekul relatif dan volume
molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan untuk proses awal aliran.
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer.
Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :
1. Viskometer kapiler / Ostwald
Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan
bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi
melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan
waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya
air) untuk lewat 2 tanda tersebut.
2. Viskometer Hoppler
Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan
sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya Archimides. Prinsip kerjanya adalah
menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang berisi zat
cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok
sampel.
3. Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan
dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan
viskometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di
sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi.
Penurunan konsentrasi ini menyebabkan 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
III. ALAT DAN BAHAN
Alat :
- Viskometer Oswald 1 buah
- Termostat 1 buah
- Stopwatch 1 buah
- Pipet ukur 25 ml 1 buah
- Pipet filler 1 buah
- Piknometer atau neraca Westphal 1 buah
Bahan :
- CCl4 5 ml
- Aseton 5 ml
- Etanol 5 ml
- Air suling sebagai cairan pembanding
IV. CARA KERJA
Viskometer yang bersih digunakan dan diletakkan dalam termostat pada posisi
vertikal. Sejumlah tertentu cairan (5 ml) dipipet ke dalam reservoir A, sehingga secara
bertahap cairan itu akan menuju ke reservoir B, sehingga hanya tersisa setengah pada
reservoir A. Dengan bantuan alat ball filler, cairan dihisap dari lubang pada bagian
reservoir B hingga melewati sedikit batas m. Biarkan cairan bergerak bebas, dihitung
waktu yang diperlukan cairan tersebut mengalir dari batas m ke n. Dicatat dan dilakukan
pengulangan sebanyak tiga kali. Dihitung massa cairan pada suhu yang bersangkutan
dengan piknometer dan neraca elektronik. Dilakukan hal yang sama dengan cairan yang
sama dengan cairan lainnya.
V. DATA PENGAMATAN
No. Jenis larutan Waktu dari m-n (sekon)Massa dalam
psikometer (gr)
Massa
psikometer
kosong (gr)
1 Air suling
I. 24,99
II. 24,82
III. 24,82
21,64 11,62
2 CCl4
I. 15,80
II. 16,38
III. 15,86
27,47 11,62
3 Aseton
I. 13,01
II. 12,58
III. 12,39
19,50 11,62
4 Etanol
I. 40,62
II. 40,85
III. 41,29
19,52 11,62
Ket :
- Massa psikometer kosong adalah 11,62
- Pengukuran dilakukan pada suhu 29℃
Massa psikometer kosong rata-rata =11,62
VI. PERHITUNGAN
PERHITUNGAN VISKOSITAS DAN FLUIDITAS CAIRAN
Cairan yang digunakan sebagai pembanding adalah air suling
Viskositas air suling (η0=1,005 cP )
Rapat massa air suling ρ0=1gr /cm3
ρair
ρzat
=
mV air
mV zat
↔V air=V zat
mair
V zat
×V zat
mzat
=mair
mzat
A. CCl4
Dik : η0=1,005 cP
ρ0=1gr /cm3
mair=21,64 g−11,62 g=10,62 g
mCCl4=27,47 g−11,62g=15,85 g
t air=24,99 s
tCCl4=15,80 s
Dit :
ρCCl4=…?
ηCCl4=…?
ϕCCl4=…?
Jawab :
ρair
ρCCl4
=mair
mCCl4
1 g /cm3
ρCCl4
=10,62 g15,85 g
ρCCl4=1 g /cm3× 15,85
10,62 g
ρCCl4=1,4924
g
cm3
η=η0t × ρ
t 0 × ρ0
η=1,005 cP
15,80 s×1,4924g
cm3
24,99 s×1 g /cm3
η=0,9584 cP
ϕ=1η= 1
0,9584 cP=1,0434
Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut :
Percobaan ρCCl4ηCCl4
ϕCCl4
1 1,4924g
cm3 0,9482 cP 1,0546
2 1,4924g
cm3 0,9898 cP 1,0103
3 1,4924g
cm3 0,9584 cP 1,0434
η=η1+η2+η3
3=
( 0,9482+0,9898+0,9584 ) cP3
=0,9654 cP
ϕ=ϕ1+ϕ2+ϕ3
3=
(1,0546+1,0103+1,0434 )3
=1,0361
B. ASETON
Dik : η0=1,005 cP
ρ0=1gr /cm3
mair=21,64 g−11,62 g=10,62 g
maseton=19,50 g−11,62 g=7,88 g
t air=24,99 s
t aseton=13,01 s
Dit :
ρaseton=…?
ηaseton=…?
ϕaseton=…?
Jawab :
ρair
ρaseton
=mair
maseton
1 g /cm3
ρaseton
=10,62 g7,88 g
ρaseton=1 g/cm3 ×7,88 g
10,62 g
ρaseton=0,7419g
cm3
η=η0t × ρ
t 0 × ρ0
η=1,005 cP
13,01 s ×0,7419g
cm3
24,99 s× 1 g /cm3
η=0,3881 cP
ϕ=1η= 1
0,5018 cP=2,5766
Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut :
Percobaan ρaseton ηaseton ϕaseton
1 0,7419g
cm3 0,3881 cP 2,5766
2 0,7419g
cm3 0,3779 cP 2,6462
3 0,7419g
cm3 0,3703 cP 2,7005
η=η1+η2+η3
3=
( 0,3881+0,3779+0,3703 ) cP3
=0,3787 cP
ϕ=ϕ1+ϕ2+ϕ3
3=
(2,5766+2,6462+2,7005 )3
=2,6411
C. ETANOL
Dik : η0=1,005 cP
ρ0=1gr /cm3
mair=21,64 g−11,62 g=10,62 g
metanol=19,52 g−11,62 g=7,9 g
t air=24,99 s
t etanol=40,62 s
Dit :
ρetanol=…?
ηetanol=…?
ϕetanol=…?
Jawab :
ρair
ρetanol
=mair
metanol
1 g /cm3
ρetanol
=10,62 g7,9 g
ρaseton=1 g/cm3 ×7,9 g
10,62 g
ρaseton=0,7438g
cm3
η=η0t × ρ
t 0 × ρ0
η=1,005 cP
40,62 s× 0,7438g
cm3
24,99 s×1 g /cm3
η=1,2150 cP
ϕ=1η= 1
1,2150 cP=0,8230
Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut :
Percobaan ρetanol ηetanol ϕetanol
1 0,7438g
cm3 1,2150 cP 0,8230
2 0,7438g
cm3 1,2303 cP 0,8128
3 0,7438g
cm3 1,2435 cP 0,8041
η=η1+η2+η3
3=
(1,2150+1,2303+1,2435 ) cP3
=1,2296 cP
ϕ=ϕ1+ϕ2+ϕ3
3=
(0,8230+0,8128+0,8041 )3
=0,8113
RALAT KERAGUAN
A. CCl4
Viskositas CCl4
Percobaan η(cP) η(cP) (η−η )(cP) (η−η )2(cP)
1 0,9482
0,9654
−0,0172 2,9 ×10−4
2 0,9898 0,0244 5,9 ×10−4
3 0,9584 0,007 0,49 ×10−4
∑ (η−η )2 9,29 ×10−4
∆ η=√∑ (η−η )2
n (n−1 )=√ 9,29 ×10−4
3 (3−1 )=2,23 ×10−5cP
(η ± ∆ η )=(0,9654 ± 2,23 ×10−5 ) cP
Ralat nisbi=∆ ηη
×100 %=2,23×10−5
0,9654× 100 %=0,0023 %
Kebenaran praktikum=100 %−0,0023 %=99,99 %
Fluiditas CCl4
Percobaan ϕ ϕ (ϕ−ϕ ) (ϕ−ϕ )2
1 1,0546
1,0361
0,0185 3,4 × 10−4
2 1,0103 −0,0258 6,6 ×10−4
3 1,0434 0,0073 0,53 ×10−4
∑ (ϕ−ϕ )2 10,53 ×10−4
∆ ϕ=√∑ ( ϕ−ϕ )2
n (n−1 )=√ 10,53 ×10−4
3 (3−1 )=1,7 ×10−4 cP
(ϕ ± ∆ ϕ )=(1,0361 ± 1,7 ×10−4 ) cP
Ralat nisbi=∆ ϕϕ
×100 %=1,7× 10−4
1,0361×100 %=0,016 %
Kebenaran praktikum=100 %−0,016 %=99,98 %
B. ASETON
Viskositas aseton
Percobaan η(cP) η(cP) (η−η )(cP) (η−η )2(cP)
1 0,3881
0,3787
0,0094 8,8 ×10−5
2 0,3779 −0,0008 0,064 × 10−5
3 0,3703 -0,0084 7,05 ×10−5
∑ (η−η )2 15,914 × 10−5
∆ η=√∑ (η−η )2
n (n−1 )=√ 15,914 ×10−5
3 (3−1 )=2,6 ×10−5 cP
(η ± ∆ η )=(0,3787 ± 2,6 ×10−5 ) cP
Ralat nisbi=∆ ηη
×100 %=2,6 ×10−5
0,3787×100 %=0,006 %
Kebenaran praktikum=100 %−0,006 %=99,99 %
Fluiditas aseton
Percobaan ϕ ϕ (ϕ−ϕ ) (ϕ−ϕ )2
1 2,5766
2,6411
−0,0645 4,1 ×10−3
2 2,6462 0,0051 0,26 ×10−3
3 2,7005 0,0594 3,5 ×10−3
∑ (ϕ−ϕ )2 7,86 ×10−3
∆ ϕ=√∑ ( ϕ−ϕ )2
n (n−1 )=√ 7,86 ×10−3
3 (3−1 )=1,31× 10−3 cP
(ϕ ± ∆ ϕ )=( 2,6411±1,31 ×10−3 ) cP
Ralat nisbi=∆ ϕϕ
×100 %=1,31×10−3
2,6411×100 %=0,0004 %
Kebenaran praktikum=100 %−0,0004 %=99,99 %
C. Etanol
Viskositas aseton
Percobaan η(cP) η(cP) (η−η )(cP) (η−η )2(cP)
1 1,2150
1,2296
−0,0146 2,13 ×10−4
2 1,2303 0,0007 0,0049 ×10−4
3 1,2435 0,0139 1,93 ×10−4
∑ (η−η )2 4,064 ×10−4
∆ η=√∑ (η−η )2
n (n−1 )=√ 4,064 × 10−4
3 (3−1 )=0,67 ×10−4 cP
(η ± ∆ η )=(1,2296 ± 0,67 ×10−4 ) cP
Ralat nisbi=∆ ηη
×100 %=0,67×10−4
1,2296× 100%=0,005 %
Kebenaran praktikum=100 %−0,005 %=99,99 %
Fluiditas Etanol
Percobaan ϕ ϕ (ϕ−ϕ ) (ϕ−ϕ )2
1 0,8230
0,8113
0,0117 1,3 ×10−4
2 0,8128 0,0015 0,022 ×10−4
3 0,8041 −0,0072 5,1 ×10−4
∑ (ϕ−ϕ )2 6,42 ×10−4
∆ ϕ=√∑ ( ϕ−ϕ )2
n (n−1 )=√ 6,42 ×10−4
3 (3−1 )=1,07×10−4 cP
(ϕ ± ∆ ϕ )=( 0,8113± 1,07 ×10−4 ) cP
Ralat nisbi=∆ ϕϕ
×100 %=1,07× 10−4
0,8113×100%=0,00013 %
Kebenaran praktikum=100 %−0,00013 %=99,99 %
VII. PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini yaitu mengenai viskositas cairan berbagai larutan.
Tujuan dari praktikum ini sendiri yaitu untuk menentukan nilai viskositas cairan dari
berbagai larutan. Larutan yang ditentukan viskositasnya yaitu CCl4, aseton, dan etanol
dengan air suling sebagai pembanding.
Dari percobaan, didapatkan bahwa masing-masing larutan tersebut mempunyai
kecepatan yang berebeda-beda untuk mengalir dalam viskometer. Untuk CCl4
kecepatannya yaitu (15,80 ; 16,38 ; 15,86) detik , pada aseton yaitu (13,01 ; 12,58 ;
12,39) detik, dan etanol yaitu (40,62 ; 40,85 ; 41,29) detik. Dapat dilihat bahwa yang
memiliki kecepatan aliran dalam viskositas yang paling lama adalah etanol. Dan
untuk air suling yang mana sebagai pembanding memiliki kecepatan aliran lebih besar
dari aseton yaitu (24,99 ; 24,82 ; 24,82)detik. Dari ketiga larutan, aseton
menghasilkan waktu yang paling cepat dibanding yang lainnya.
Dari perhitungan yang telah dilakukan, dapat dibuktikan bahwa semakin banyak
waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka viskositas cairan
tersebut semakin besar pula. Dengan kata lain, waktu yang diperlukan oleh suatu
cairan untuk mengalir sebanding atau berbanding lurus dengan viskositasnya. Adapun
cairan yang memiliki viskositas yang paling besar adalah etanol dengan rata-ratanya
1,7661 cP, sedangkan CCl4 rata-rata viskositasnya adalah 1,6981 cP dan yang paling
kecil adalah aseton yaitu 0,5137 cP. Nilai viskositas menunjukkan nilai kekentalan
suatu zat. Semakin besar viskositas maka semakin kental zat tersebut, sebaliknya
semakin kecil viskositas maka semakin encer zat tersebut. Sedangkan nilai
fluiditasnya berbanding terbalik dengan viskositas, makin besar viskositas makin
rendah fluiditas cairan tersebut (makin kental), begitu pula sebaliknya.
Nilai fluiditas tertinggi adalah aseton dengan rata-rata yaitu 2 ,6411 , kemudian
CCl4 dengan nilai fluiditas rata-rata yaitu 1,0361 , dan yang paling rendah yaitu etanol
dengan nilai fluiditas rata-rata adalah 0,8113. Dari data tersebut dapat dikatakan
bahwa larutan atau cairan yang paling kental adalah etanol karena memiliki nilai
fluiditas yang rendah dan larutan yang encer adalah aseton karena memiliki nilai
fluiditas tinggi. Cairan yang memiliki viskositas yang paling besar adalah etanol
dengan rata-ratanya 1,2296 cP, sedangkan CCl4 rata-rata viskositasnya adalah
0,9654 cP dan yang paling kecil adalah aseton yaitu 0,3787 cP.
Berdasarkan hasil yang diperoleh percobaan ini telah sesuai dengan literatur
yaitu etanol yang memiliki viskositas yang paling besar sehingga merupakan cairan
yang paling kental dan aseton merupakan cairan yang paling encer. Dan dapat
dikatakan bahwa praktikum pada percobaan viskositas ini berhasil.
VIII. KESIMPULAN1. Nilai viskositas menunjukkan nilai kekentalan suatu zat. Semakin besar viskositas
maka semakin kental zat tersebut, sebaliknya semakin kecil viskositas maka
semakin encer zat tersebut.
2. Makin besar viskositas makin rendah fluiditas cairan tersebut (makin kental),
sedangkan makin rendah viskositas makin besar fluiditas cairan tersebut (makin
encer)
3. Kecepatan aliran dalam viskositas dari yang tercepat adalah aseton, CCl4, dan
yang paling lama adalah etanol
4. Nilai fluiditasnya berbanding terbalik dengan viskositas (ϕ=1η
).
5. Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa etanol memiliki viskositas yang paling
besar sehingga merupakan cairan yang paling kental dan aseton merupakan cairan
yang paling encer.
6. Dari ketiga larutan, aseton menghasilkan waktu yang paling cepat dibanding yang
lainnya.
7. Nilai fluiditas tertinggi adalah aseton dengan rata-rata yaitu 2 ,6411 , kemudian
CCl4 dengan nilai fluiditas rata-rata yaitu 1,0361 , dan yang paling rendah yaitu
etanol dengan nilai fluiditas rata-rata adalah 0,8113.
8. Cairan yang memiliki viskositas yang paling besar adalah etanol dengan rata-
ratanya 1,2296 cP, sedangkan CCl4 rata-rata viskositasnya adalah 0,9654 cP dan
yang paling kecil adalah aseton yaitu 0,3787 cP.
DAFTAR PUSTAKA
Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Jakarta : Universitas Indonesia Press
http://yudistywn.wordpress.com/2009/12/01/aliran-laminer-dan-turbulen/
http://ginaangraeni10.wordpress.com/about/
Tim laboratorium kimia fisika. 2012. Penuntun Praktikum Kimia Fisik II. Universitas
udayana : Bukit Jimbaran
LAMPIRAN
Pertanyaan :
1. Apakah yang dimaksud dengan bilangan Raynold dan bagaimanakah
hubungannya dengan aliran laminer?
2. Sebutkan cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan !
berikan penjelasan singkat !
Jawab :
1. Bilangan Reynold merupakan suatu tetapan yang menjadi ukuran apakah suatu
aliran merupakan aliran turbulen atau laminer. Hubungannya dengan aliran
laminar adalah apabila nilai bilangan Reynold suatu cairan lebih kecil dari 2100
(RN<2100), maka cairan tersebut memiliki aliran laminar.
Dimana nilai bilangan Reynold dapat ditentukan dengan persamaan :
RN=dvRη
R : jari-jari pipa
d : kerapatan cairan
v : kecepatan rata-rata cairan sepanjang pipa
η : viskositas
2. Cara lain yang dapat digunakan adalah dengan metode bola jatuh. Metode ini
menyangkut gaya gravitasi yang seimbang dengan gerak alirannya pekat. Dimana
benda yang jatuh mempunyai kecepatan yang semakin besar, namun juga
diimbangi dengan besarnya gaya gesek, saat setimbang kecepatan benda jatuh
tetap.
η=2 r b2 (dh−d ) g
gv
Dimana :
b adalah bola jatuh
g adalah gaya grafitasi
v adalah volume