Viskositas dan Tenaga Pengaktifan Aliran


VISKOSITAS DAN TENAGA PENGAKTIFAN ALIRAN

BAB I. TUJUAN
1. Menentukan viskositas cairan dengan metoda Ostwald
2. Mempelajari pengaruh suhu terhadap viskositas cairan

BAB II. DASAR TEORI

Viskositas diartikan sebagai resistensi atau ketidakmauan suatu bahan untuk mengalir yang disebabkan karena adanya gesekan atau perlawanan suatu bahan terhadap deformasi atau perubahan bentuk apabila bahan tersebut dikenai gaya tertentu (Kramer, 1996).
Viskositas secara umum dapat juga diartikan sebagai suatu tendensi untuk melawan aliran cairan karena internal friction atau resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi bila bahan tersebut dikenai suatu gaya (Lewis, 1987). Viskositas biasanya berhubungan dengan konsistensi yang keduanya merupakan sifat kenampakan (appearance property) yang berhubungan dengan indera perasa. Konsistensi dapat didefinisikan sebagai ketidakmauan suatu bahan untuk melawan perubahan bentuk (deformasi) bila suatu bahan mendapat gaya gesekan (sheering fore). Gesekan yang timbul sebagai hasil perubahan bentuk cairan yang disebabkan karena adanya resistensi yang berlawanan yang diberikan oleh cairan tersebut dinamakan gaya irisan (sheering stress). Jika tenaga diberikan pada suatu cairan, tenaga ini akan menyebabkan suatu bentuk atau deformasi. Perubahan bentuk ini disebut sebagai aliran (Lewis, 1987).
Menurut Kartika (1990), viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu :

1) Suhu 
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

2) Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.

3) Berat molekul solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute, karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan sehingga akan menaikkan viskositasnya.

4) Tekanan
Viskositas berbanding lurus dengan tekanan, karena semakin besar tekanannya, cairan akan semakin sulit mengalir akibat dari beban yang dikenakannya. Viskositas akan bernilai tetap pada tekanan 0-100 atm.
Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :
a. Viskometer kapiler Ostwald
Viskositas dari cairan newton bisa ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika ia 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.
b. Viskometer Hoppler
Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek sama dengan gaya berat gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui tabung gelas yang hampir tikal berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel
c. Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viskometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi disepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat
d. Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecapatan dan sampelnya digeser didalam ruang semit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.
Metoda Ostwald merupakan suatu variasi dari metoda Poisseuille. Prinsip dari metode ini dapat dipelajari dari gambar 1. sejumlah tertentu cairan dimasukkan ke dalam A, kemudian dengan cara menghisap atau meniup, cairan dibawa ke B, sampai melewati garis m. Selanjutnya cairan dibiarkan mengalir secara bebas dan waktu yang diperlukan untuk mengalir bebas dan waktu yang diperlukan untuk mengalir dari garis ke n diukur. Pada proses pengaliran melalui kapiler C, tekanan penggerak tidak tetap dan pada setiap saat sama dengan h.g.ρ, dengan h adalah beda tinggi permukaan cairan pada kedua reservoir alat, g adalah percepatan gravitasi dan ρ adalah rapat massa cairan.
Gambar 1. Viskometer Ostwald
Karena pada metode ini selalu diperhatikan aliran cairan dari m ke n dan menggunakan viskometer yang sama, maka viskositas suatu cairan dapat ditentukan dengan membandingkan hasil pengukuran waktu t, rapat massa ρ cairan tersebut terhadap waktu to dan rapat massa ρo, cairan pembanding yang telah diketahui viskositasnya pada suhu pengukuran. Perbandingan viskositas kedua cairan dapat dinyatakan sebagai :
Dari persamaan (1), viskositas cairan dapat dihitung dengan merujuk pada viskositas cairan pembanding.
Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik antar molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang maka sebelum suatu lapisan molekul dapat melewati lapisan molekul lainnya diperlukan suatu energi tertentu. Sesuai dengan hukum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah moleul yang memiliki energi yang diperlukan untuk mengalir dihubungkan dengan faktor eE/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhe terhadap viskositas dinyatakan dengan persamaan empirik:

BAB III. ALAT DAN BAHAN
1. Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah:
a.       Viskometer Ostwald
b.      waterbach
c.       bulb
d.      Pencatat waktu atau stopwatch
e.       Pipet tetes
f.       gelas piala 100ml
g.      Piknometer atau neraca westphal
2. Bahan-bahan yang digunakan:
a.       Cairan yang akan ditentukan viskositasnya, yaitu: etanol dan minyak
b.      Air suling sebagai cairan pembanding
  
BAB IV. CARA KERJA
            Viskometer oswalt
Prosedur kerja yang kami lakukan sesuai modul prakikum adalah
1.      Viskometer digunakan yang bersih
2.      Sejumlah tertentu cairan minyak di pepet ke dalam reservoir A sehingga kalau cairan minyak ini di bawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m, reservoir A kira-kira masih terisi setengahnya
3.      Bawa cairan dengan di hisap ke B sampai sedikit di atas garis m
4.      Biarkan minyak menglir scara bebas, nyalakan timer tepat sewaktu cairan melewati garis m. Catat waktu yang di perlukan cairan minyak mengalir dari m ke n. Lakukan 3 kali
5.      Massa jenis di tentukan dengan pikno meter
6.      Ulangi percobaan diatas dengan menggunakan cairan etanol dan pembanding menggunakan air suling dengan viskometer yang sama.


BAB V. DATA PENGAMATAN
Berikut ini adalah tabel hasil pengamatan kami
No
Jenis larutan
Waktu (S)
Massa jenis
1
Etanol
2:37
0,777
2
Etanol
40:12

3
Etanol
41:08

5
Rata-rata
41:19

6
Minyak
25:19:03
0,876
7
Minyak
25:18:19

8
Minyak
25:26:35

9
Rata-rata
1521,19

10
Air
26:80
0,959
11
Air
26:18

12
Air
26:25

13
Rata-rata
26:41


BAB VI. PERHITUNGAN

1.Massa Jenis = Berat Plnometer +Larutan-Piknometerkosong/Volume
a.       Massa jenis air = 25,16-15,57/10 =0,959gr/mol
b.      Massa jenis etanol = 23,34-15,57/10=0,77 gr/mol
c.       Massa jenis air= 24,33-15,57/10= 0,876gr/mol
2. viskositas = n/n0 =tp/t 0.p
a.       viskositas minyak= txpxn0/t0xp0
=(1521,19x0,777x0,0008): (26,41X0,959)
=0,042
b.      viskositas AIR= txpxn0/t0xp0
=(26,1x0,0,959x0,0008): (26,41X0,959)
=0,0008
c.       viskositas eetanol= txpxn0/t0xp0
=(41,19x0,876x0,0008): (26,41X0,959)
=0,001

BAB VII. PEMBHASAN
Praktikum kali ini bertujuan supaya mahasiswa mampu Menentukan viskositas cairan dengan metoda Ostwald, Mempelajari pengaruh suhu terhadap viskositas cairan hl ini di lakukan dengan cara Viskometer digunakan yang bersih Sejumlah tertentu cairan minyak di pepet ke dalam reservoir A sehingga kalau cairan minyak ini di bawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m, reservoir A kira-kira masih terisi setengahnya, Bawa cairan dengan di hisap ke B sampai sedikit di atas garis m, Biarkan minyak menglir scara bebas, nyalakan timer tepat sewaktu cairan melewati garis m. Catat waktu yang di perlukan cairan minyak mengalir dari m ke n. Lakukan 3 kali, Massa jenis di tentukan dengan pikno meter, Ulangi percobaan diatas dengan menggunakan cairan etanol dan pembanding menggunakan air suling dengan viskometer yang sama
Dan sesuai dengan teori yang telah kita bahas bahwa Metoda Ostwald merupakan suatu variasi dari metoda Poisseuille. Prinsip dari metode ini dapat dipelajari dengan sejumlah tertentu cairan dimasukkan ke dalam A, kemudian dengan cara menghisap atau meniup, cairan dibawa ke B, sampai melewati garis m. Selanjutnya cairan dibiarkan mengalir secara bebas dan waktu yang diperlukan untuk mengalir bebas dan waktu yang diperlukan untuk mengalir dari garis ke n diukur. Pada proses pengaliran melalui kapiler C, tekanan penggerak tidak tetap dan pada setiap saat sama dengan h.g.ρ, dengan h adalah beda tinggi permukaan cairan pada kedua reservoir alat, g adalah percepatan gravitasi dan ρ adalah rapat massa cairan.
Karena pada metode ini selalu diperhatikan aliran cairan dari m ke n dan menggunakan viskometer yang sama, maka viskositas suatu cairan dapat ditentukan dengan membandingkan hasil pengukuran waktu t, rapat massa ρ cairan tersebut terhadap waktu to dan rapat massa ρo, cairan pembanding yang telah diketahui viskositasnya pada suhu pengukuran. Perbandingan viskositas kedua cairan dapat dinyatakan sebagai 
Dari persamaan (1), viskositas cairan dapat dihitung dengan merujuk pada viskositas cairan pembanding.
Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik antar molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang maka sebelum suatu lapisan molekul dapat melewati lapisan molekul lainnya diperlukan suatu energi tertentu.
1.      adakah cara lain untuk menentukan viskositas?
Jawab ada yaitu dengan cara visjositas cone dan plate, cup dan bob dan viskositas hoppler.

Kesimpulan:hasil yang kami  peroleh adalah: viskositas minyak 0,042, viskositas air 0,0008, viskositas etanol 0,042.