VISKOSITAS CAIRAN BERBAGAI LARUTAN Moslem.Blog: VISKOSITAS CAIRAN BERBAGAI LARUTAN

VISKOSITAS CAIRAN BERBAGAI LARUTAN

Saturday, May 21, 2011

VISKOSITAS CAIRAN BERBAGAI LARUTAN
       I.            TUJUAN PERCOBAAN
1.      Menentukan viskositas cairan dengan metode Ostwald.
2.      Mengetahui hubungan antara viskositas dengan fluiditas waktu alir dari cairan atau berbagai larutan.
3.      Mengetahui hubungan antara koefisien viskositas, massa jenis, dan waktu antara suatu cairan tertentu dengan cairan pembandingnya.
4.      Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari percobaan viskositas berbagai larutan dengan metode Ostwald.

    II.            DASAR TEORI
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 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 atau ln 
        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.
                    Untuk cairan tak terasosiasi, Batschinski mengemukakan persamaan empiric yang mengaitkan koefisien viskositas dengan volume jenis pada suhu yang sama sebagai :
                                 atau
                                b dan c adalah tetapan yang bergantung pada jenis zat cair dan V adalah volume jenis dalam cm9/g.
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 (Moechtar,1990).
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 (Moechtar,1990).
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 (Moechtar,1990).
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 (Moechtar,1990).


 III.            ALAT DAN BAHAN
a.       Alat-alat :
·         Viskometer Oswald                        1 buah
·         Termostat                                        1 buah
·         Pencatat waktu (stopwatch)           1 buah
·         Pipet ukur 25 ml                             1 buah
·         Pipet filter                                       1 buah
·         Piknometer atau neraca Westphal  1 buah
b.      Bahan-bahan :
·         Larutan CCl4            20 ml
·         Aseton                   20 ml
·         Etanol                    20 ml
·         Air suling              20 ml


 IV.            CARA KERJA












                                                  Gambar rangkaian

1.      Viscometer yang bersih dipergunakan.
2.      Viscometer dalam thermostat diletakkan pada posisi vertical.
3.      Pipet 5 ml cairan ke dalam reservoir A (lihat gambar) sehingga kalau cairan ini dibawa ke reservoir B dan permukaannya melewati garis m, reservoir A kira-kira masih terisi setengahnya.
4.      Dengan pengisap atau meniup bawa cairan B sampai sedikit diatas garis m. Kemudian cairan tersebut dibiarkan mengalir secara bebas. Waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dari m ke n dicatat. Pengerjaan ini dilakukan sebanyak 3 kali.
5.      Rapat massa cairan pada suhu yang bersangkutan ditentukan dengan piknometer atau neraca westphal.
6.      Pengerjaan 1 sampai 5 diatas diulang untuk cairan pembanding (air suling). Viskometer yang digunakan sama dengan viskometer sebelumnya yang telah digunakan.


    V.            DATA PENGAMATAN
1.      Aquadest
§  Massa piknometer kosong (50ml)   =  38,48 g
§  Massa piknometer + aquadest        =  88,78 g
§  Suhu aquadest                                =  29 oC
§  Waktu yang diperlukan                  =  I.    21,7 detik
                                                            II.  21,2 detik
                                                            III. 21,5 detik
2.      Etanol
§  Massa piknometer kosong (50ml)   =  38,48 g
§  Massa piknometer + etanol             =  78,18 g
§  Suhu etanol                                     =  31 oC
§  Waktu yang diperlukan                  =  I.    35,4 detik
                                                            II.  35,5 detik
                                                            III. 35,0 detik
3.      Aseton
§  Massa piknometer kosong (50ml)   =  38,48 g
§  Massa piknometer + aseton            =  78,12 g
§  Suhu aquadest                                =  28 oC
§  Waktu yang diperlukan                  =  I.    11,9 detik
                                                            II.  12,2 detik
                                                            III. 12,0 detik
4.      CCl4
§  Massa piknometer kosong (50ml)   =  38,48 g
§  Massa piknometer + CCl4               =  117,91 g
§  Suhu CCl4                                       =  31,5 oC
§  Waktu yang diperlukan                  =  I.    15,0 detik
                                                            II.  15,3 detik
                                                            III. 15,0 detik


 VI.            PERHITUNGAN
1.      Menentukan massa jenis cairan.
1.1.   Diketahui bahwa massa jenis dari air sebesar 1 g/ml.
1.2.   Etanol
Diketahui    :    Massa piknometer kosong           =  38,48 g
                        Massa piknometer + etanol          =  78,18 g
                        Massa etanol                                =  39,70 g
                        r air                                             =  1 g/ml
                        Massa air                                      =  50,30 g
Ditanya       :    r etanol = ?
Jawab          :   
1.3.   Aseton
Diketahui    :    Massa piknometer kosong           =  38,48 g
                        Massa piknometer + aseton         =  78,12 g
                        Massa aseton                               =  39,64 g
                        r air                                             =  1 g/ml
                        Massa air                                      =  50,30 g
Ditanya       :    r aseton = ?
Jawab          :   

1.4.   CCl4
Diketahui    :    Massa piknometer kosong           =  38,48 g
                        Massa piknometer + CCl4            =  117,91 g
                        Massa CCl4                                  =  79,43 g
                        r air                                             =  1 g/ml
                        Massa air                                      =  50,30 g
Ditanya       :    r CCl4 = ?
Jawab          :   

2.      Menentukan viskositas dan fluiditas berbagai cairan.
2.1.      Etanol
·         Pengulangan pertama
Pada = 21,47 s dan = 35,4 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 35,4 s
                     r air = 1 g/ml
                     r etanol = 0,7892 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h etanol = ?
                     f etanol = ?
Jawab        :


·         Pengulangan kedua
Pada = 21,47 s dan = 35,5 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 35,5 s
                     r air = 1 g/ml
                     r etanol = 0,7892 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h etanol = ?
                     f etanol = ?
Jawab        :

·         Pengulangan ketiga
Pada = 21,47 s dan = 35,0 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 35,0 s
                     r air = 1 g/ml
                     r etanol = 0,7892 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h etanol = ?
                     f etanol = ?
Jawab        :

·        

2.2.      Aseton
·         Pengulangan pertama
Pada = 21,47 s dan = 11,9 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 11,9 s
                     r air = 1 g/ml
                     r aseton = 0,7881 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h aseton = ?
                     f aseton = ?
Jawab        :

·         Pengulangan kedua
Pada = 21,47 s dan = 12,2 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 12,2 s
                     r air = 1 g/ml
                     r aseton = 0,7881 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h aseton = ?
                     f aseton = ?
Jawab        :

·         Pengulangan ketiga
Pada = 21,47 s dan = 12,0 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 12,0 s
                     r air = 1 g/ml
                     r aseton = 0,7881 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h aseton = ?
                     f aseton = ?
Jawab        :

·        

2.3.      CCl4
·         Pengulangan pertama
Pada = 21,47 s dan = 15,0 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 15,0 s
                     r air = 1 g/ml
                     r CCl4 = 1,5791 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h CCl4 = ?
                     f CCl4 = ?
Jawab        :

·         Pengulangan kedua
Pada = 21,47 s dan = 15,3 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 15,3 s
                     r air = 1 g/ml
                     r CCl4 = 1,5791 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h CCl4 = ?
                     f CCl4 = ?
Jawab        :

·         Pengulangan ketiga
Pada = 21,47 s dan = 15,0 s.
Diketahui  :  = 21,47 s
                     = 15,0 s
                     r air = 1 g/ml
                     r CCl4 = 1,5791 g/ml
                     h air = 1,005 cp
Ditanya     :  h CCl4 = ?
                     f CCl4 = ?
Jawab        :




VII.            RALAT KERAGUAN
A.    ETANOL
Viskositas etanol
Percobaan
(cP)
(cP)
(cP)
(cP)
1.
1,3077
1,3041
3,6 x 10-3
12,96 x 10
2.
1,3115
7,41 x 10-3
54,91 x 10
3.
1,2930
-11,1x 10-3
123,21 x 10
191,08 x 10



Fluiditas etanol
Percobaan
(-)
(-)
1.
0,7647
0,7669
-2,2 x 10
4,84 x 10
2.
0,7625
-4,4 x 10
19,36 x 10
3.
0,7734
6,5 x 10
42,25 x 10
(-)
66,45 x 10


B.  ASETON
Viskositas aseton
Percobaan
(cP)
(cP)
(cP)
(cP)
1.
0,4390
0,4439
-4,9 x 10
24,01 x
2.
0,4500
6,1 x 10
 37,21 x
3.
0,4427
-1,2 x 10
 1,44 x
62,66 x



Fluiditas aseton
Percobaan
(-)
(-)
1.
2,2779
2,2530
24,9 x 10
620,01 x
2.
2,2222
-30,8 x 10
948,64 x
3.
2,2589
5,9 x 10
34,81 x
(-)
1603,46 x



C. 
Viskositas
Percobaan
(cP)
(cP)
(cP)
(cP)
1.
1,1087
1,0422
66,5 x 10
4,42 x 10
2.
0,9092
-133 x 10
17,69 x 10
3.
1,1087
66,5 x 10
4,42 x 10
285,3 x 10



Fluiditas
Percobaan
(-)
(-)
1.
0,9020
0,9679
-0,0659
43,43 x 10-4
2.
1,0997
0,1318
173,71 x 10-4
3.
0,9020
-0,0659
43,43 x 10-4
(-)
260,57 x 10-4



VIII.            PEMBAHASAN

Dari hasil pengamatan, didapatkan bahwa masing-masing cairan mempunyai kecepatan yang berbeda untuk mengalir dalam viscometer, yaitu untuk etanol dibutuhkan waktu (35,4 ; 35,5 ; 35,0) detik, aseton membutuhkan waktu (11,9 ; 12,2 ; 12,0) detik, dan CCl4 membutuhkan waktu (15,0 ; 15,3 ; 15,0) detik. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa cairan yang memerlukan waktu paling banyak untuk mengalir dalam viscometer adalah etanol dan yang memerlukan waktu paling sedikit adalah aseton, sedangkan air suling yang digunakan sebagai cairan pembanding memerlukan waktu yang lebih banyak dari aseton dan CCl4, yaitu (21,7 ; 21,2 ; 21,5) detik.
Dengan mengukur waktu alir dari tiap-tiap cairan, maka viskositas cairan-cairan tersebut dapat dihitung dengan membandingkannya dengan viskositas aquades dengan rumus :
Dari perhitungan yang telah dilakukan, dapat dibuktikan bahwa semakin bnyak 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 1.304 cp, sedangkan CCl4 rata-rata viskositasnya adalah 1,0422 cp, dan yang paling kecil adalah aseton yaitu 0,4439 cp.
Fluiditas merupakan kebalikan dari viskositas, dimana semakin besar fluiditas maka viskositasnya semakin kecil dan cairan semakin encer sehingga waktu yang diperlukan untk mengalir semakin sedikit. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai fluiditas rata-rata dari etanol adalah 0,7669, rata-rata fluiditas aseton 2,2530 dan rata-rata fluiditas untuk CCl4 0,9679. Karena dari ketiga ciran yang diuji nilai viskositas etanol paling besar, maka etanol mempunyai kekentalan yang paling tingi serta fluiditas yang paling kecil. Sedangkan karena nilai viskositas dari aseton paling kecil maka aseton mempunyai kekentalan yang paling kecil (paling encer) dan fluiditas yang paling besar. Hal ini dapat disebabkan oleh semakin kental suatu cairan, maka besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu, sehingga waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir menjadi semakin besar, begitu pula sebaliknya.

 IX.            KESIMPULAN
1.      Viskositas suatu cairan dapat diukur dengan viscometer, misalnya dengan viscometer Oswald.
2.      Rata-rata nilai viskositas dari masing-masing larutan adalah
·         Etanol        = 1,304 cp
·         Aseton       = 0,4439 cp
·         CCl4          = 1,0422 cp
3.      Rata-rata nilai viskositas dari masing-masing larutan adalah
·         Etanol        = 0,7669
·         Aseton       = 2,2530
·         CCl4          = 0,9679
4.      Etanol memiliki besaran viskositas yang paling tinggi dan besaran fluiditas yang paling rendah, sedangkan aseton memiliki besaran viskositas yang paling rendah dan fluiditas yang paling tinggi.
5.      Semakin besar viskositas suatu cairan, semakin lama waktu yang diperlukan cairan tersebut untuk mengalir.
6.      Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu.
7.      Setiap cairan memiliki niali viskositas yang berbeda-beda karena pengaruh jenis zat,komposisi campuran dan tekanan.

DAFTAR PUSTAKA

·         Chang, Raymond2005  Kimia Dasar Konsep-konsep Inti  Erlangga : Jakarta
·         Dogra, S  1990  Kimia Fisika dan Soal-soal  Universitas Indonesia : Jakarta
·         Sukarjo, Dr  1989  Kimia fisika  PT. Bina Aksara : Jakarta
·                                       Tim laboratorium kimia fisika  2010  Penuntun |Praktikum Kimia Fisik 2 Universitas udayana : Bali





LAMPIRAN

PERTANYAAN
1.      Apakah yang dimaksud dengan bilangan Reynold dan bagaimanakah hubungannya dengan aliran laminar?
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 :
                       
R : Jari-jari pipa
d : Kerapatan cairan
: Kecepatan rata-rata cairan sepanjang pipa
h : 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.
                                                     
Dimana : b adalah bola jatuh
                g adalah gaya gravitasi
                v adalah volume                      

0 comments:

Post a Comment

silahkan