BAB 1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Setiap zat cair mempunyai sifat kental dan koefisien kekentalan yang berbeda-beda. Suatu zat cair memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukan kedalamnya mendapat gaya tahanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Misalnya, 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. Hambatan-hambatan itulah yang kita namakan sebagai kekentalan (viskositas). Akibat viskositas zat cair itulah yang menyebabkan terjadinya perubahan terhadap kecepatan batu.

Praktikum kali ini mengamati akibat  perubahan kecepatan zat cair dengan menggunakan dua metode yaitu metode Ostwald dan metode Hoppler, dari perubahan inilah dapat ditentukan angka kental relatif suatu zat cair, dan tenaga pengaktifan zat cait tarsebut.

 

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Material Safety Data Sheet (MSDS)

  • MSDS Air

Air merupakan zat yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada keadaan standart. Memiliki nama IUPAC Dihydrogen monoxide, Oxidane dan memiliki rumus molekul H2O.  Sifat fisik dan sifat kimia air diantaranya adalah massa molar 18.01528(33) g mol-1, densitas 1000 kg m-3, liquid (4 °C), 917 kg m-3, titik leleh°C, 32 °F (273.15 K), titik didih 100 °C, 212 °F (373.15 K), bentuk molekul hexagonal, viskositas 0.001 Pa s at 20 °C, momen dipol 1.85 D, dan kelarutan dalam air  larut dalam berbagai perbandingan.

  • MSDS Aseton

Aseton tau nama sistematisnya propanon memiliki rumus molekul CH3COCH3. Sifat fisik dan sifat kimia aseton diantaranya adalah massa molar 58,08 g/mol, berat molekul 60.1 g/mol, densitas 0,79 g/cm³, titik leleh −94,9 °C (178,2 K), titik didih 56,53 °C (329,4 K), viskositas  0,32 cP pada 20 °C, bentuk molekul trigonal planar pada C = O, momen dipol 2,91 D, penampilan cairan tidak berwarna, dan kelarutan dalam air  larut dalam berbagai perbandingan.

  • MSDS Alkohol

Alkohol berupa liquid memiliki bau harum menyerupai bau dari campuran aseton dan etanol. Alkohol memiliki sifat fisik dan sifat kimia diantaranya pH 1% dalam air, titik didih 82.5°C (180.5°F), titik leleh -88.5°C (-127.3°F), suhu kritis 235°C (455°F), tekanan uap 4.4 kPa (@ 20°C), kepadatan uap 2,07 (Udara = 1), dan kelarutannya mudah larut didalam air, metanol dietil eter, n-octanol, aseton, larut dalam larutan garam, dan larut dalam benzena.

 

2.2 Landasan Teori

Kekentalan adalah suatu sifat sistem yang erat hubungannya dengan proses aliran. Dua lapisan zat alir (zalir) masing – masing mempunyai luas A, jarak kedua lapisan dy bergerak dengan arah yang sama dan mempunyai selisih kecepatan dv,  kekentalan η didefinisikan sebagai berikut :

 

dimana, F adalah gaya gesek yang bersifat melawan aliran. Tanda negatip menunjukkan bahwa arah gaya gesek berlawanan dengan arah kecepatan nisbi dv (Tim Penyusun, 2011).

Viskositas suatu cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Viskositas ini juga di sebut sebagai kekentalan suatu zat. Jumlah volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu adalah :

 

dimana :

η  = viskositas cairan

V = total volume cairan

t    = waktu yanf bibutuhkan untuk mengalir

P   = tekanan yang bekerja pada cairan

L   = panjang pipa

( Bird, 1993).

Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir daripada gas, hingga cairan mempunyai koefisien viskositas yang lebih besar daripada gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas cairan turun dengan naiknya temperatur. Koefisien viskositas gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairann naik dengan naiknya tekanan (Sukardjo, 1997).

Kekentalan mempunyai hubungan dengan sifat sistem yang lain, misalnya  temperatur.   Pengaruh   temperatur  terhadap   kekentalan zat cair persamaannya sebagai berikut :

dimana a dan E adalah tetapan, sehingga

E adalah tenaga pengaktifan aliran, yang harganya dapat ditentukan dengan cara membuat grafik ln h lawan 1/T. Ada berbagai cara untuk menentukan kekentalan zat cair. Adapun prinsip cara yang digunakan adalah berdasarkan hukum Stokes, yaitu “Gaya gesek yang bersifat menahan gerakan bola di dalam medium adalah 6phrv, dengan r dan v adalah jejari dan kecepatan bola” (Tim Penyusun, 2011).

Viskometer ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan ( misalnya 10 cm3, bergantung pada ukuran viskmeter ) dipipet ke dalam viskometer. Cairan kemudian di isap melalui labu pengukur dari viskometer sampai perrmukaan cairan lebih tinggi dari pada batas ”a”. Cairan kemudian dibiarkan turun. Permukaan cairan turun melewati batas ”a”, stopwatch mulai dinyalakan dan  ketika cairan  melewati batas ”b”, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara ”a” dan ”b” dapat ditentukan. Tekanan P merupakan perbedaan tekan antra kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis cairan.

 

Berdasarkan Hukum Haagen Poisseuille adalah :  dimana

maka didapatkan persamaan :

          dimana :

P = tekanan hidrostatis

r = jejari kapiler

t = waktu alir zat cair sebanyak volume (v) dengan beda tinggi (h)

L = Panjang kapiler

( Ir. Respati, 1981).

Viskositas ini yang di ukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola logam untuk melewati cairan setnggi tertentu. Suatu benda karena andanya gravitasi akan jatuh melaui medium yang berviskositas (seperti cairan misalnya) dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai bila gravitas sama dengan frictional resistance medium. Besarnya frictional resistance untuk benda berbentuk bola dapat dihitung dengan menggunakan hukum stokes sebagai berikut :

 

dimana :

=  frictional resistance

r         = jari-jari

η        =  viskositas

v        = kecepatan

 

 

(m – mo)g

 

Pada kesetimbangan, gaya ke bawah (m – mo)g  sama dengan frictional resistance sehingga :

 

dimana :

m            = massa bola

m0              = massa cair yang di pindahkan logam

g            = konstanta gravutasi

η             = viskositas

Berdasrkan 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 hampir tikal berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel (Bird, 1993).

 

BAB 3. METODLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

  • Vikosimeter ostwaltz
  • Piknometer berthermometer 1
  • Corong gelas
  • Gelas

3.1.2 Bahan

  • Air
  • Aseton
  • Alkohol
  • Zat X

 

3.2 Prosedur Percobaan

1. Cara Ostwald

a. Tentukan rapat zat cair dengan piknometer

b. Alat dibrsihkan betul -betul dengan asam pencuci dan dikeringkan dengan pompa

c.   Isi dengan air secukupnya, air dinaikkan lebih tinggi dari tanda paling atas, saat itu stopwatch dihidupkan.  Demikiari pula setelah tanda paling bawah Stopwatch dimatikan, sehingga waktu alir dapat ditentukan.  Ulangi 3 kali untuk zat lain, yaitu :alcohol,  Aseton dan X

 

2. Cara Hoppler

a. . Tentukan rapat bola (lihat kotak) dan rapat zat cair dengan piknometer.

b.  Masukkan bola ke dalam tabung miring yang telah diisi aquades.  Setelah tanda paling atas, hidupkan Stopwatch setelah melewati tanda paling bawah, Stopwatch dimatikan sehingga waktu jatuh dapat ditentukan. Ulangi 3 kali.

c. Tabung dibalik,, lakukan seperti percobaan 2b.

d.  Percobaan b sampai dengan c dilakukan untuk zat cair lain yaitu : Air, Alkohol, Aseton, dan zat X

Catatan :

Tabel harga kekentalan air pada berbagai suhu

h Poise

h Poise

h Poise

25

26

27

28

29

0,8937 0,8737 0,8545 0,8360 0,8100

31

32

33

34

35

0,7840 0,7679 0,7523 0.7371 0,7225

36

37

38

39

40

0,7085 0,6947 0,6814 0,6685 0,6540