Viskosimeter

BAB I

PENDAHULUAN

            1.1.            Latar Belakang

Perbedaan sifat zat air ialah perbedaan tingkat kekentalan dari zat air tersebut. Kekentalan atau disebut viskositas merupakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Viskositas suatu fluida merupakan daya hambat yang disebabkan oleh gesekan antara molekul-molekul cairan yang mampu menahan aliran fluida sehingga dapat dinyatakan sebagai indikator tingkat kekentalannya. Nilai kualitatif dari viskositas dapat dihitung dengan membandingkan gaya tekan persatuan luas terhadap gradient kecepatan fluida. Viskosimeter merupakan alat untuk mengukur viskositas suatu zat cair.

Pada percobaan dihitung nilai viskositas pada beberapa pelarut. Sebuah bola dijatuhkan kedalam cairan yang akan dihitung angka kekentalannya. Bola mula-mula akan mengalami percepatan dikarenakan gaya beratnya, tetapi karena sifat kekentalan cairan, maka besar percepatannya akan semakin berkurang dan akhirnya nol. Dengan demikian, waktu yang dibutuhkan untuk bola melalui cairan tersebut tentu berbeda-beda karena gaya gesekan fluida yang berbeda-beda. Nilai viskositas cairan tersebut selanjutnya dihitung dan ditentukan angka viskositas.

            1.2.            Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan adalah untuk menentukan angka viskositas hoppler.

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan eat dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan lainnya mengalir secaa lambat. Cairan yang mengalir cepat seperti contohnya air, alkohol, dan bensin karena memiliki nilai viskositas kecil. Sedangkan cairan yang mengalir lambat seperti gliserin, minyak asto, dan madu karena mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas tidak lain menentukan kecepatan mengalirnya suatu cairan (Yazid, 2005).

Menurut bernoulli untuk cairan yang ideal, pada pipa-pipa kita harapkan tinggi permukaan  air sama. Trnyata tidak demikian hal nya  disini. Permukaan air pada pipa menurun  pada arah arus. perbedaan tinggi permukaan ini disebabkan oleh gaya gesek internal (dalam) yang terjadi antar lapisan –lapisan cairan yang  menyebabkan kehilangan  atau berkurangnya energi. Akibatnya terdapat distribusi kecepatan arus  menurut jarak terhadap sumbu pipa. Di tengah pipa terdapat kecepatan terbesar, yang makin berkurang kearah  dinding  dan menjadi nol  tepat pada dinding (Sarojo, 2002).

Viskositas (kekentalan) cairan akan menimbulkan gesekan antara bagian-bagianatau lapisan yang bergerak  satu terhadap  yang lain. Hambatan atau gesekan  yang terjadi di timbulkan oleh gaya kohesi  dalam zat cair . Sedangkan viskositas gas oleh gaya tumbukan yang terjadi antara molekul gas. Satuan SI untuk viskositas adalah N s/m² = Pa  s (pascal sekon). sedangkan  menurut cgs satuan viskositas adalah poise (1 poise= 0,1 Pa s) yang setara  dengan dyne  s/cm^2. Satu cairan mempunyai  viskositas absolut atau dinamik 1 poise , bila gaya 1 dyne  diperlukan untuk menggerakan  bidang seluas 1 cm²  pada kecepatan 1 cm/detik terhadap permukaan bidang datar sejauh 1cm . Viskositas sering dinyatakan  juga dalam sentripoise (1 poise =100 cp) (Yazid, 2005). 

           Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas :

1.      Suhu

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu 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 partikrl 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 member beban yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.

4.      Tekanan

Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan (Hariandja, 1994).

Sifat- sifat fluida, viskositas memerlukan perhatian yang terbesar dalam telaahan tentang aliran fluida. Viskositas adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tekanan geser oleh fluida tersebut. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tekanan geser berbanding lurus dengan viskositas (Sukardjo, 1997).

Secara umum,viskositas cairan dapat ditentukan dengan dua meode yaitu:

a.    Viskometet Ostwald

Metode ini ditentukan berdasarkan hukum Poisulle menggunakan alat viskometer oswaltd. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirkan cairan dalam pipa kapiler dari a ke b. Sejumlah cairan yang akan diukur viskositasnya dimasukkan kedalam viskometer yang diletakkan pada thermostat. Cairan kemudian diisap degan pompa kedalam bola csampai diatas tanda a. Cairan dibiarkan mengalir kebawah dan waktu yang  diperlukan dari a ke b dicatat menggunakan stopwatch. viskositas di hitung  sesuai persamaan poiseuille berikut:

t ialah waktu yang di perlukan cairan bervoulme V, yang mengalir melalui pipa kalpiler  dengan pangjang l dan jari-jari r.Tekanan P merupakan perbedaan tekanan aliran kedua ujung pipa viskometer dan besar nya diasumsikan sebanding dengan berat cairan (Yazid, 2005).

b.        Viskometer Hoppler

Pada viscometer 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 (seperti cairan misalnya), dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai bila gravitasi sama dengan fictional resistance medium .

    Berdasarkan hokum stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga : gaya gesek = gaya berat, gaya Archimedes :

 6π_rVmax         = 4/3 r³ (ρbola – ρcair) g

 Ŋ                    = { 2/g r³ (ρbola – ρcair) g } / Vmax

Vmax = h / t  (dimana : t = waktu jatuh bola pada ketinggian h).

c.         Viscometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar

Bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengan-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan gesekan yang tinggi disepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penemuan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebebkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat.

d.   Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampek yang ditempatkan di tengah-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 ( Letjien, 1987).

BAB III

METODOLOGI  PERCOBAAN

1.             

2.             

3.             

            3.1.            Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah falling ball viskosimeter, stopwatch dan kelereng.

Bahan yang digunakan adalah etanol dan H₂O.

            3.2.            Skema Kerja

Disediakan larutan-larutan yang akan dipakai. Selanjutnya dihubungkan alat falling ball visosimeter dengan controlled temperature bath dan dihidupkan. Disetel controlled temperature bath untuk mendapatkan suhu yang dikehendaki. Tabung bagian dalam dari falling ball viscosimeter dibersihkan dengan aquadest, kemudian bilas dengan larutan yang akan diuji. Setelah salah satu bagian ditutup, dimasukkan larutan yang diperiksa hingga penuh. Bola selanjutnya dimasukkan dan ditutup. Didiamkan selama 15 menit agar suhu dalam falling ball viscosmeter menjadi rata. Dicatat waktu bola jatuh dalam hal ini pada saat permukaan bola bagian bawah tepat berada pada garis batas hingga garis bawah. Diulangi perobaan tersebut sebanyak lima kali. Terakhir, ditentukan density larutan sampel dengan menggunakan wasphalt balance.

BAB IV

DATA HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1.            Data Hasil Pengamatan

Tabel 4.1. Data Hasil Pengamatan

No	Sampel	Waktu (detik)	Waktu rata-rata (detik)
1	Air	20,1 21,8 21,7	21,2
2	Etanol	22,9 23,1 24,4	23,46

4.2.             Pembahasan

Secara umum, viskositas merupakan ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Viskositas dapat didefinisikan sebagai indeksi hambatan aliran cairan. Kekentalan adalah salah satu sifat khusus pada cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir atau banyaknya zat terlarut. Terdapat beberapa cairan yang dapat mengalir dengan cepat yang memiliki viskositas yang kecil dan sebaliknya, terdapat juga beberapa cairan yang tidak dapat mengalir dengan cepat yang memiliki viskositas yang besar. Oleh karena itu, viskositas menyatakan kecepatan pengaliran suatu zat cair. Viskositas dapat diukur dengan menggunakan alat khusus yang bernama viskosimeter. Viskosimeter adalah alat yang digunakan untuk menghitung nilai viskositas zat cair.

Viskositas suatu cairan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, konsentrasi, tekanan, serta massa jenis atau densitas.. Hubungan antara konsentrasi dengan viskositas adalah berbanding lurus dimana semakin tinggi konsentrasi, maka semakin tinggi juga viskositas suatu cairan. Selain konsentrasi, faktor yang mempengaruhi viskositas adalah tekanan dimana semakin besar tekanan, maka semakin besar juga nilai viskositas suatu cairan. Massa jenis juga mempengaruhi viskositas suatu cairan dimana semakin besar massa jenis, maka viskositas menjadi semakin besar.

Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan dalam menentukan viskositas suatu cairan yaitu metode viscosimeter hoppler, viscosimeter cup and bob, dan viscosimeter cone and plate. Metode viscosimeter cup and bob adalah metode yang prinsip kerjanya yaitu dengan menggeser sampel dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis di tengah-tengah. Metode viscosimeter cone and plate pula dilakukan dengan cara menempatkan sampel di tengah-tengah papan kemudian dinikkan hingga posisi di bawah kerucut lalu kerucut digerakkan oleh motor dengan kecepatan bervariasi dan sampelnya digeser di dalam ruang sempit antara papan yang diam dan kemudian kerucut berputar.

Percobaan yang dilakukan ini menggunakan metode viscosimeter hoppler yaitu dengan mengukur waktu yang dibutuhkan oleh bola untuk melalui cairan sampai mencapai dasarnya. Suatu benda seperti bola sebagaimana yang digunakan dalam percobaan ini akan melewati cairan ke arah bawah karena adanya gaya gravitasi dan bola tersebut akan melewati medium berviskositas tertentu dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Sampel yang digunakan adalah air dan etanol. Dapat diamati waktu yang ditempuh bola untuk mencapai dasar tabung air adalah sebesar 21,20 detik sedangkan untuk melewati etanol sebesar 23,46 detik.

Berdasarkan waktu yang telah diamati tersebut, dapat disimpulkan bahwa viskositas etanol lebih besar daripada viskositas air sehingga waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai dasar tabung etanol lebih besar daripada air. Viskositas relatif yang diperoleh dari percobaan ini adalah 0,8731.

BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1.        Viskositas etanol lebih  besar dari pada viskositas air.

2.        Viskositas relatif yang diperoleh adalah sebesar 0,8731.

DAFTAR PUSTAKA

Bird, T. 1987. Penuntun Praktikum Kimia Fisik Untuk Universitas. Terjemahan Dari Experiments In Physical Chemistry, Oleh Kwee Letjien. Gramedia, Jakarta.

Sarojo, G. 2002. Seri Fisika Dasar Mekanika. Salemba Teknika, Jakarta.

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika I . Rineka Cipta. Jakarta.

White, Frank M. 1994. Mekanika Fluida. Terjemahan dari Fluid Mechanics, Oleh Hariandja. Erlangga, Jakarta.

Yazid, Estien. 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedis. Andi Offset, Yogyakarta.