BAB
I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang Masalah
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.
Suatu zat
memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukkan kedalamnya
mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan
padatan tersebut dengan zat cair. Sebagai contoh, apabila kita memasukkan
sebuah bola kecil kedalam zat cair, terlihatlah batu tersebut mula-mula turun
dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola
kecil tersebut pada saat tertentu mengalami sejumlah perlambatan hingga
mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil menjelaskan bahwa adanya
suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga kecepatan bola berubah.
Mula-mula akan mengalami percepatan yang dikarenakan gaya beratnya tetapi
dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya percepatannya akan semakin
berkurang dan akhirnya nol. Pada saat tersebut kecepatan bola tetap dan disebut
kecepatan terminal. Hambatan-hambatan dinamakan sebagai kekentalan
(viskositas). Akibaat viskositas zat cair itulah yang menyebabkan
terjadinya perubahan yang cukup drastic terhadap kecepatan batu.
Aliran
viskos, dalam berbagai masalah keteknikan pengaruh viskositas pada aliran
adaalh kecil, dan dengan demikian diabaikan. Cairan kemudian dinyatakan sebagai
tidak kental (invicid) atau seringkali ideal dan diambil sebesar nol. Tetapi
jika istilah aliran viskos dipakai, ini berarti bahwa viskositas tidak
diabaikan.
Untuk benda
homoogen yang dicelupkan kedalam zat cair ada tiga kemungkinan yaitu,
tenggelam, melayang, dan terapung.
Aplikasi viskositas dalam kehidupan
sehari-hari adalah :
1.
Mengalirnya darah dalam pembuluh
darah vena
2.
Proses penggorengan ikan (semakin
tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak goreng)
3.
Mengalirnya air dalam pompa PDAM
yang mengalir kerumah-rumah kita
4.
Tingkat
kekentalan oli pelumas
Oleh karena
itu percobaan ini dilakukan agar praktikan dapat mengukur viskositas berbagai
jenis zat cair. Karena semakin besar nilai viskositas dari larutan maka tingkat
kekentalan larutan tersebut semakin besar pula.
B.
Tujuan
Percobaan
1.
Mengetahui faktor-faktor yang
mempengaruhi viskositas
2.
Mengetahui macam-macam metode
pengukuran viskositas
3.
Mempelajari kegunaan dari alat
viskometer Ostwald dan piknometer
BAB II
KAJIAN TEORI
A.
Pengertian
Viskositas
Viskositas
adalah ukuran kekentalan suatu fluida yang menunjukkan besar kecilnya gesekan
internal fluida. Viskositas fluida berhubungan dengan gaya gesek antarlapisan
fluida ketika satu lapisan bergerak melewati lapisan yang lain. Pada zat cair,
viskositas disebabkan terutama oleh gaya kohesi antar molekul, sedangkan pada
gas, viskositas muncul karena tumbukan antarmolekul. Setiap fluida memiliki
besar viskositas yang berbeda yang dinyatakan dengan Ƞ. Viskositas
dapat dengan mudah dipahami dengan meninjau satu lapisan tipis fluida yang
ditempatkan di antara dua lempeng logam yang rata. Satu lempeng bergerak
(lempeng atas) dan lempeng yang lain diam (lempeng bawah). Fluida yang
bersentuhan dengan lempeng ditahan oleh gaya adhesi antara molekul fluida dan
molekul lempeng. Dengan demikian, lapisan fluida yang bersentuhan dengan
lempeng yang bergerak akan ikut bergerak, sedangkan lapisan fluida yang
bersentuhan dengan lempeng diam akan tetap diam.
Lapisan
fluida yang bergerak mempunyai kelajuan sama dengan kelajuan lempeng yang
bergerak, yaitu sebesar v. lapisan fluida yang diam akan menahan lapisan fluida
di atasnya karena adanya gaya kohesi. Lapisan yang ditahan itu menahan lapisan
di atasnya lagi dan seterusnya sehingga kelajuan setiap lapisan fluida bervariasi
dari nol sampai v. Untuk menggerakkan lempeng diperlukan gaya. Untuk
membuktikannya, dapat dicoba dengan menggerakan sebuah potongan kaca di atas
tumpahan sirup. Semakin kental fluida, semakin besar gaya yang diperlukan untuk
mendorong.
Gejala viskositas juga dapat diamati ketika
menjatuhkan sebutir kelereng ke dalam gelas kaca yang berisi minyak goreng,
maka kelereng tersebut akan mengalami perlambatan dalam geraknya. Ini terlihat
ketika kelereng jatuh lebih lambat saat berada di dalam minyak goreng dibandingkan
saat masih di udara (sebelum masuk minyak goreng). Perlambatan yang terjadi itu
karena adanya gesekan di dalam fluida. Ketika kelereng dijatuhkan ke dalam
minyak goreng, kelereng mengalami kecepatan yang suatu saat paling besar dan
tetap untuk selang waktu tertentu. Kecepatan itu disebut kecepatan batas. Saat
kelereng di dalam minyak goreng, kelereng mengalami tiga gaya, yaitu gaya
berat, gaya ke atas fluida, dan gaya gesekan fluida.
Viskositas banyak digunakan dalam dunia teknik, terutama dalam
sistem pelumasan. Minyak pelumas mesin mencantumkan spesifikasi yang menyatakan
ukuran kekentalan pelumas dalam kemasan tersebut.
B.
Faktor yang
Mempengaruhi Viskositas
1.
Gaya intermolekuler
Viskositas
juga dihubungkan dengan adanya gaya intermolekuler pada cairan. Jika gaya
intermolekuler kuat, viskositas akan tinggi. Sebagai contoh, air mempunyai
viskositas yang lebih tinggi daripada metanol karena gaya intermolekuler air
lebih besar daripada metanol.
2. Temperatur
Kenaikan
temperatur menyebabkan penurunan viskositas. Hal ini menyebabkan kenaikan
energi kinetik rata-rata. Maka dari itu gaya intermolekuler dapat ditahan.
3. Ikatan
hidrogen
Cairan
dengan ikatan hidrogen yang kuat mempunyai viskositas lebih tinggi karena
peningkatan ukuran dan massa molekul. Sebagai contoh, gliserol dan asam sulfat
mempunyai viskositas yang lebih tinggi daripada air karena adanya ikatan
hidrogen yang lebih kuat.
C.
Jenis-jenis
Viskometer
Viskometer
merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu cairan,
dimana viskositas sendiri yaitu tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan
antara molekul-molekul yang satu dengan yang lainnya.
1. Viskometer
kapiler / Ostwald
Digunakan
untuk menentukan laju aliran kuat kapiler. Pada viskositas Ostwald yang diukur
adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir
melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri.
Cara kerja
Viskometer Ostwald :
·
Sebelum digunakan , viscometer
hendaknya di bersihkan terlebih dahulu
·
Letakkan viscometer pada posisi
vertical
·
Pipet cairan yang akan ditentukan
kekentalannya dimasukkan kedalam reservoir a sampai melewati garis reservoirnya
(kira-kira setengahnya)
·
Biarkan viscometer beberapa menit
dalam thermostat untuk menyeimbangkan atau mencapai suhu yang di kehendaki
·
Cairan dihisap melalui pipa b sampai
melewati garis m.reservoirnya
·
Cairan dibiarkan turun sampai garis
n
·
Catat waktu yang dibutuhkan cairan
untuk mengalir dari garis m ke n
2. Viskometer
Hoppler
Pada
viscometer hoppler yang diukur waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola untuk
melewati cairan pada jarak atau tinggi tertentu. Prinsip kerjanya adalah
menggelindingkan bola yang terbuat dari kaca. Karena gaya gravitasi benda yang
jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang besar sampai pada
kecepatan yang maksimum. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga
respirok sampel.
 |
|||
 |
3. Viskometer Cup and Bob
Prinsip kerjanya sampel
digeser dalam ruangan antara dinding 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
disepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi.
Penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar
memadat. Hal inidisebut aliran sumbat( Martin, 1993).
 |
|||
 |
|||
4. Viskometer
Cone and Plate
 |
Viscometer Cone/ Plate adalah alat ukur kekentalan
yang memberikan peneliti suatu instrumen yang canggih untuk menentukan secara
rutin viskositas absolut cairan dalam volume sampel kecil. Cone dan plate
memberikan presisi yang diperlukan untuk pengembangan data rheologi
lengkap.
Ada beberapa hal yang mempengaruhi akurasi dari alat
ini, misalnya:
1.
Dipakai pada cone dan plate
2.
ukuran sample
3.
waktu yang dibutuhkan untuk
memungkinkan sampel untuk menstabilkan pada pelat sebelum terbaca
4.
kebersihan kerucut dan plat
5.
jenis bahan, tinggi atau rendah
viskositas, ukuran partikel
6.
tipe cone, cone rentang yang lebih
rendah memberikan akurasi yang lebih tinggi
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
A. Waktu dan Tempat
Hari/tanggal : Jumat, 16 Mei 2014
Waktu : 08.00 WIB – selesai
Tempat : Laboratorium STTIF Bogor
B. Alat dan Bahan
|
1. Bahan
·
Minyak kelapa
·
Gliserin
·
Aquadest
|
2. Alat
·
Pipet tetes
·
Pipet volum
·
Erlenmeyer
·
Bulp
·
Gelas ukur
·
Gelas kimia
·
Piknometer
·
Viskometer ostwald
|
C. Cara Kerja
1. Penentuan Densiti Cairan
·
Ditimbang piknometer kosong bersih
dan kering (A).
·
Diisi piknometer dengan airnsampai
batas kemudian ditimbang (B).
·
Dihitung bobot air 
·
Hal yang sama dilakukan terhadap
minyak kelapa dan gliserin sebanyak tiga kali.
2. Penentuan Viskositas
·
Dibersihkan viskometer ostwald 2-3
kali.
·
Dipipet 5mL aquadest dan dimasukkan
ke dalam viskometer ostwald.
·
Ditarik menggunakan bulp sampai air
mencapai garis A.
·
Dilepas cairan dan dihitung waktu
cairan dari titik A sampai titik B.
·
Dilakukan kembali perlakuan di atas
dengan mengganti air oleh gliserin dan minyak kelapa.
BAB IV
HASIL DAN
PEMBAHASAN
A. Hasil Percobaan
1. Penentuan Densiti
|
Sampel
|
Bobot pikno+sampel
|
Bobot pikno
|
p
|
d
|
|
Aquadest
|
78,5 gram
|
28,9 gram
|
0,9920
|
0,9982
|
|
Minyak kelapa
|
74,0 gram
|
28,9 gram
|
0,9020
|
0,9092
|
|
Gliserin 25%
|
81,3 gram
|
28,9 gram
|
1,0480
|
1,0564
|
|
Gliserin 50%
|
82,9 gram
|
28,9 gram
|
1,0800
|
1,0887
|
|
Gliserin 75%
|
87,5 gram
|
28,9 gram
|
1,1720
|
1,1814
|
|
Gliserin 100%
|
89,3 gram
|
28,9 gram
|
1,2080
|
1,2177
|
Dengan rumus :
ρ =
(bobot pikno + sampel) – bobot pikno kosong
Volume pikno (50 ml)
d
= ρ sampel
ρ air
2.
Penentuan
Viskositas
|
Sampel
|
T1
|
T2
|
T3
|
T (rata-rata)
|
μ
|
|
Aquadest
|
1,00
|
0,69
|
0,66
|
0,78
|
0,0080
|
|
Minyak kelapa
|
27,53
|
25,75
|
27,25
|
26,84
|
0,2507
|
|
Gliserin 25%
|
0,64
|
0,61
|
0,55
|
0,6
|
0,0065
|
|
Gliserin 50%
|
2,73
|
2,52
|
2,42
|
2,55
|
0,0285
|
|
Gliserin 75%
|
3,12
|
3,34
|
3,77
|
3,14
|
0,0413
|
|
Gliserin 100%
|
6,13
|
8,88
|
9,82
|
8,27
|
0,1034
|
Perhitungan
di atas dihitung dengan rumus :
μa = da.ta μs
= μa . ds.ts
μs = ds.ts da.ta
μa = 0,008 poise
Dengan
Hitungan , sebagai berikut :
 μs
Aquadest = ds.ts × μa
da.ta
 = 0,9092 x 0,78 x 0,008
0,9982 x 26,84
= 0,1525
|
 μs
minyak kelapa = ds.ts × μa
da.ta
 = 0,9092 x 26,84
x 0,008
0,9982
x 0,78
= 0,2507
|
 μs
gliserin 25% = ds.ts × μa
da.ta
 = 1,0564 x 0,6 x
0,008
0,9982 x 0,78
= 6,5 x 10-3
|
|
μs gliserin 50% = ds.ts × μa
 da.ta  = 1,0887 x 2,55 x
0,008
0,9982 x 0,78
= 0,0285
|
 μs
gliserin 75% = ds.ts × μa
da.ta
 = 1,1814 x 3,14 x 0,008
0,9982 x 0,78
= 0,0413
|
 μs
gliserin 100% = ds.ts × μa
da.ta
 = 1,2177 x 8,27 x
0,008
0,9982 x 0,78
= 0,1034
|
B. Pembahasan
Cara
penentuan harga kekuatan dalam percobaan ini menggunakan metode Ostwald yang
mana prinsip kerjanya berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu
cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh
berat cairan itu sendiri. Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas disebut
viscometer.
Piknometer
adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis atau densitas dari
fluida. Piknometer terdiri dari 3 bagian, yaitu : tutup pikno, lubang, dan
gelas atau tabung ukur. Satuan yang digunakan, biasanya massa dalam satuan
gram, volume dalam satuan mL = cm3. Jadii satuan P adalah dalam g /
cm3.
Metode pengukuran
viskositas terdiri dari piknometer kapiler / Ostwald pada metode ini viskositas
ditetntukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan uji untuk lewat
antara dua tanda ketika ia mengalir karena gravitasi, melalui satuan tabung
kapiler vertical. Waktu alir dari cairan yang diuji, dibandingkan dengan waktu
yang dibutuhkan bagi suatu cairan yang viskositasnya sudah diketahui, biasanya
air, untuk lewat antara dua tanda tersebut. Jika ŋ1 dan ŋ2 maing-masing adalah
viskositas dari cairan yg tidak diketahui dan cairan standar, p1 dan p2
adalah kerapatan dari masing-masing cairan, t1 dan t2 masing-masing adalah
waktu alir dalam detik. Viskosimeter Hoppler, pada viskositas ini yang diukur
adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola logam untuk melewati cairan
setinggi tertentu. Suatu benda karena adanya gravitasi akan jatuh melalui
medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai
kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai bila gravitasi sama dengan
frictional resistance medium. Viscometer cup dan Bob, prinsip kerjanya sampel
digeser dalam ruangan antara dinding 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
disepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penemuan konsentrasi.
Penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat.
Hal ini disebut aliran summbat. Viscometer corner dan plate, cara pemakaiannya
adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga
posisi dibawah kerucut-kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan
dan sampelnya digeser didalam ruang sempit antara papan yang diam dan kemudian
kerucut yang berputar.
Dari
percobaan pengukuran densitas zat cair didapatkan nilai rata-rata aquades 0,9982, gliserin 25%
1,0564, gliserin 50% 1,0887, gliserin
75% 1,1814 , gliserin 100% 1,2177
dan minyak kelapa
0,9092. Selain itu
didapatkan juga hasil pengukuran viskositas larutan aquades sebesar 0,0080, gliserin
25% 0,0065, gliserin 50% 0,0285, gliserin
75% 0.0413 , gliserin 100% 0,1304 dan minyak kelapa
0,93.
Jelas
terlihat bahwa viskositas yang tertinggi terdapat pada minyak kelapa yang
terkecil terdapat pada air. Artinya minyak kelapa merupakan larutan yang paling
kental.
Dalam
percobaan terdapat beberapa bahan yang digunakan yaitu Air, rumus molekulnya H2O,
densitasnya 1000 kg m-3, liquid (4oC), 917 kg m-3,
solid, titik didih 100oC, 212oF (373,15oK),
viskositasnya 0,001 pa/s ∆t 20o. merupakan jenis senyawa liquid yang
tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau pada keadaan standar. Minyak kelapa,
memiliki titik didih tinggi, viskositas tinggi, bersifat polar, dan pada suhu
kamar bentuknya cair. Sedang gliseril adalah bahan tambahan yang biasanya
dipakai untuk membuat obat. Kerapatan yang didapat dari percobaan adalah
aquades sebesar 0,9920, gliserin
25% 1,0480, gliserin 50% 1,0800, gliserin
75% 1,1720 , gliserin 100% 1,2080 dan minyak
kelapa 0,9020.
Dalam
percobaan ini terdapat beberapa faktor kesalahan yaitu alat-alat yang kurang
bersih, sehingga didapatkan hasil yang kurang maksimal, begitu juga dalam menggunakan
stopwatch yang kurang tepat, sehingga hasilnya pun kurang maksimal.
BAB V
PENUTUP
A.
Simpulan
1. Faktor-faktor
yang mempengaruhi viskositas yaitu suhu, tekanan, konsentrasi larutan, dan
berat molekul solute.
2. Metode
pengukuran viskositas yaitu viscometer kapiler/Ostwald, viscometer
Hoppler, viscometer cup dan bob, dan viscometer cone dan plate.
3. Kegunaan
dari viscometer Ostwald adalah alat yang digunakan untuk mengukur waktu yang
dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat 2 tanda ketika mengalir karena
gravitasi melalui pipa kapiler viscometer Ostwald. Dan kegunaan piknometer
adalah suatu alat yang digunakan untuk nilai massa jenis atau densitas fluida
B.
Saran
Pada
percobaan viskositas zat cair, terdapat berbagai macam metode. Seperti
viscometer Hoppler, viscometer cup dan Bob, dan viscometer cone dan plate. Jadi
hendaknya asisten tidak hanya menggunakan metode viscometer Ostwald saja,
tetapi metode yang lain juga. Agar pengetahuan praktikan bertambah.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, Tony.
1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : PT Gramedia
Dudgale.
1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga
Respati, H.
1981. Kimia Dasar Terapan Modern. Jakarta : Erlangga
Streeter,
Victol L dan E. Benjamin While. 1996. Mekanika Fluida Edisi Delapan jilid I.
Jakarta : Erlangga
While,
Frank.M. 1988. Mekanika Fluida edisi ke-2 jilid I. Jakarta : Erlangga
Purwoko. Efendi. 2007. Fisika: SMA/MA Kelas XI.
Jakarta: Yudhistira.
