Viskositas Cairan Barbagai Larutan

VISKOSITAS CAIRAN BARBAGAI LARUTAN

I. TUJUAN

1. Menentukan viskositas cairan dengan metoda Ostwald

2. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari percobaan viskositas berbagai

larutan dengan metode Ostwald.

3. Mengetahui hubungan antara viskositas dengan fluiditas waktu alir dari cairan

atau berbagai larutan

II. DASAR TEORI

Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan

yang berbeda. Tingkat kekentalan setiap zat cair tersebut berbeda-beda. Pada umumnya, zat

cair tuh lebih kental dari zat gas.

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 energi

tertentu. Sesuai hukum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energi

yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh faktor 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 relatif dan volume

molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan untuk proses awal aliran.

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.

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.

3. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan

dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan

viskometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di

sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi.

Penurunan konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar

memadat. Hal ini disebut aliran sumbat.

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

III. ALAT DAN BAHAN

Alat :

- Viskometer Oswald 1 buah

- Termostat 1 buah

- Stopwatch 1 buah

- Pipet ukur 25 ml 1 buah

- Pipet filler 1 buah

- Piknometer atau neraca Westphal 1 buah

Bahan :

- CCl4 5 ml

- Aseton 5 ml

- Etanol 5 ml

- Air suling sebagai cairan pembanding

IV. CARA KERJA

Viskometer yang bersih digunakan dan diletakkan dalam termostat pada posisi

vertikal. Sejumlah tertentu cairan (5 ml) dipipet ke dalam reservoir A, sehingga secara

bertahap cairan itu akan menuju ke reservoir B, sehingga hanya tersisa setengah pada

reservoir A. Dengan bantuan alat ball filler, cairan dihisap dari lubang pada bagian

reservoir B hingga melewati sedikit batas m. Biarkan cairan bergerak bebas, dihitung

waktu yang diperlukan cairan tersebut mengalir dari batas m ke n. Dicatat dan dilakukan

pengulangan sebanyak tiga kali. Dihitung massa cairan pada suhu yang bersangkutan

dengan piknometer dan neraca elektronik. Dilakukan hal yang sama dengan cairan yang

sama dengan cairan lainnya.

V. DATA PENGAMATAN

No. Jenis larutan Waktu dari m-n (sekon)Massa dalam

psikometer (gr)

Massa

psikometer

kosong (gr)

1 Air suling

I. 24,99

II. 24,82

III. 24,82

21,64 11,62

2 CCl4

I. 15,80

II. 16,38

III. 15,86

27,47 11,62

3 Aseton

I. 13,01

II. 12,58

III. 12,39

19,50 11,62

4 Etanol

I. 40,62

II. 40,85

III. 41,29

19,52 11,62

Ket :

- Massa psikometer kosong adalah 11,62

- Pengukuran dilakukan pada suhu 29℃

Massa psikometer kosong rata-rata =11,62

VI. PERHITUNGAN

PERHITUNGAN VISKOSITAS DAN FLUIDITAS CAIRAN

Cairan yang digunakan sebagai pembanding adalah air suling

Viskositas air suling (η0=1,005 cP )

Rapat massa air suling ρ0=1gr /cm3

ρair

ρzat

=

mV air

mV zat

↔V air=V zat

mair

V zat

×V zat

mzat

=mair

mzat

A. CCl4

Dik : η0=1,005 cP

ρ0=1gr /cm3

mair=21,64 g−11,62 g=10,62 g

mCCl4=27,47 g−11,62g=15,85 g

t air=24,99 s

tCCl4=15,80 s

Dit :

ρCCl4=…?

ηCCl4=…?

ϕCCl4=…?

Jawab :

ρair

ρCCl4

=mair

mCCl4

1 g /cm3

ρCCl4

=10,62 g15,85 g

ρCCl4=1 g /cm3× 15,85

10,62 g

ρCCl4=1,4924

g

cm3

η=η0t × ρ

t 0 × ρ0

η=1,005 cP

15,80 s×1,4924g

cm3

24,99 s×1 g /cm3

η=0,9584 cP

ϕ=1η= 1

0,9584 cP=1,0434

Dengan cara yang sama diperoleh data sebagai berikut :

Percobaan ρCCl4ηCCl4

ϕCCl4

1 1,4924g

cm3 0,9482 cP 1,0546

2 1,4924g

cm3 0,9898 cP 1,0103

3 1,4924g

cm3 0,9584 cP 1,0434

η=η1+η2+η3

3=

( 0,9482+0,9898+0,9584 ) cP3

=0,9654 cP

ϕ=ϕ1+ϕ2+ϕ3

3=

(1,0546+1,0103+1,0434 )3

=1,0361

B. ASETON

Dik : η0=1,005 cP

ρ0=1gr /cm3

mair=21,64 g−11,62 g=10,62 g

maseton=19,50 g−11,62 g=7,88 g

t air=24,99 s

t aseton=13,01 s

Dit :

ρaseton=…?

ηaseton=…?

ϕaseton=…?

Jawab :

ρair

ρaseton

=mair

maseton

1 g /cm3

ρaseton

=10,62 g7,88 g

ρaseton=1 g/cm3 ×7,88 g

10,62 g

ρaseton=0,7419g

cm3

η=η0t × ρ

t 0 × ρ0

η=1,005 cP

13,01 s ×0,7419g

cm3

24,99 s× 1 g /cm3

η=0,3881 cP

ϕ=1η= 1

0,5018 cP=2,5766


Percobaan ρaseton ηaseton ϕaseton

1 0,7419g

cm3 0,3881 cP 2,5766

2 0,7419g

cm3 0,3779 cP 2,6462

3 0,7419g

cm3 0,3703 cP 2,7005

η=η1+η2+η3

3=

( 0,3881+0,3779+0,3703 ) cP3

=0,3787 cP

ϕ=ϕ1+ϕ2+ϕ3

3=

(2,5766+2,6462+2,7005 )3

=2,6411

C. ETANOL

Dik : η0=1,005 cP

ρ0=1gr /cm3

mair=21,64 g−11,62 g=10,62 g

metanol=19,52 g−11,62 g=7,9 g

t air=24,99 s

t etanol=40,62 s

Dit :

ρetanol=…?

ηetanol=…?

ϕetanol=…?

Jawab :

ρair

ρetanol

=mair

metanol

1 g /cm3

ρetanol

=10,62 g7,9 g

ρaseton=1 g/cm3 ×7,9 g

10,62 g

ρaseton=0,7438g

cm3

η=η0t × ρ

t 0 × ρ0

η=1,005 cP

40,62 s× 0,7438g

cm3

24,99 s×1 g /cm3

η=1,2150 cP

ϕ=1η= 1

1,2150 cP=0,8230


Percobaan ρetanol ηetanol ϕetanol

1 0,7438g

cm3 1,2150 cP 0,8230

2 0,7438g

cm3 1,2303 cP 0,8128

3 0,7438g

cm3 1,2435 cP 0,8041

η=η1+η2+η3

3=

(1,2150+1,2303+1,2435 ) cP3

=1,2296 cP

ϕ=ϕ1+ϕ2+ϕ3

3=

(0,8230+0,8128+0,8041 )3

=0,8113

RALAT KERAGUAN

A. CCl4

Viskositas CCl4

Percobaan η(cP) η(cP) (η−η )(cP) (η−η )2(cP)

1 0,9482

0,9654

−0,0172 2,9 ×10−4

2 0,9898 0,0244 5,9 ×10−4

3 0,9584 0,007 0,49 ×10−4

∑ (η−η )2 9,29 ×10−4

∆ η=√∑ (η−η )2

n (n−1 )=√ 9,29 ×10−4

3 (3−1 )=2,23 ×10−5cP

(η ± ∆ η )=(0,9654 ± 2,23 ×10−5 ) cP

Ralat nisbi=∆ ηη

×100 %=2,23×10−5

0,9654× 100 %=0,0023 %

Kebenaran praktikum=100 %−0,0023 %=99,99 %

Fluiditas CCl4

Percobaan ϕ ϕ (ϕ−ϕ ) (ϕ−ϕ )2

1 1,0546

1,0361

0,0185 3,4 × 10−4

2 1,0103 −0,0258 6,6 ×10−4

3 1,0434 0,0073 0,53 ×10−4

∑ (ϕ−ϕ )2 10,53 ×10−4

∆ ϕ=√∑ ( ϕ−ϕ )2

n (n−1 )=√ 10,53 ×10−4

3 (3−1 )=1,7 ×10−4 cP

(ϕ ± ∆ ϕ )=(1,0361 ± 1,7 ×10−4 ) cP

Ralat nisbi=∆ ϕϕ

×100 %=1,7× 10−4

1,0361×100 %=0,016 %


B. ASETON

Viskositas aseton


1 0,3881

0,3787

0,0094 8,8 ×10−5

2 0,3779 −0,0008 0,064 × 10−5

3 0,3703 -0,0084 7,05 ×10−5

∑ (η−η )2 15,914 × 10−5

∆ η=√∑ (η−η )2

n (n−1 )=√ 15,914 ×10−5

3 (3−1 )=2,6 ×10−5 cP

(η ± ∆ η )=(0,3787 ± 2,6 ×10−5 ) cP


×100 %=2,6 ×10−5

0,3787×100 %=0,006 %


Fluiditas aseton


1 2,5766

2,6411

−0,0645 4,1 ×10−3

2 2,6462 0,0051 0,26 ×10−3

3 2,7005 0,0594 3,5 ×10−3

∑ (ϕ−ϕ )2 7,86 ×10−3

∆ ϕ=√∑ ( ϕ−ϕ )2

n (n−1 )=√ 7,86 ×10−3

3 (3−1 )=1,31× 10−3 cP

(ϕ ± ∆ ϕ )=( 2,6411±1,31 ×10−3 ) cP


×100 %=1,31×10−3

2,6411×100 %=0,0004 %


C. Etanol

Viskositas aseton


1 1,2150

1,2296

−0,0146 2,13 ×10−4

2 1,2303 0,0007 0,0049 ×10−4

3 1,2435 0,0139 1,93 ×10−4

∑ (η−η )2 4,064 ×10−4

∆ η=√∑ (η−η )2

n (n−1 )=√ 4,064 × 10−4

3 (3−1 )=0,67 ×10−4 cP

(η ± ∆ η )=(1,2296 ± 0,67 ×10−4 ) cP


×100 %=0,67×10−4

1,2296× 100%=0,005 %


Fluiditas Etanol


1 0,8230

0,8113

0,0117 1,3 ×10−4

2 0,8128 0,0015 0,022 ×10−4

3 0,8041 −0,0072 5,1 ×10−4

∑ (ϕ−ϕ )2 6,42 ×10−4

∆ ϕ=√∑ ( ϕ−ϕ )2

n (n−1 )=√ 6,42 ×10−4

3 (3−1 )=1,07×10−4 cP

(ϕ ± ∆ ϕ )=( 0,8113± 1,07 ×10−4 ) cP


×100 %=1,07× 10−4

0,8113×100%=0,00013 %


VII. PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini yaitu mengenai viskositas cairan berbagai larutan.

Tujuan dari praktikum ini sendiri yaitu untuk menentukan nilai viskositas cairan dari

berbagai larutan. Larutan yang ditentukan viskositasnya yaitu CCl4, aseton, dan etanol

dengan air suling sebagai pembanding.

Dari percobaan, didapatkan bahwa masing-masing larutan tersebut mempunyai

kecepatan yang berebeda-beda untuk mengalir dalam viskometer. Untuk CCl4

kecepatannya yaitu (15,80 ; 16,38 ; 15,86) detik , pada aseton yaitu (13,01 ; 12,58 ;

12,39) detik, dan etanol yaitu (40,62 ; 40,85 ; 41,29) detik. Dapat dilihat bahwa yang

memiliki kecepatan aliran dalam viskositas yang paling lama adalah etanol. Dan

untuk air suling yang mana sebagai pembanding memiliki kecepatan aliran lebih besar

dari aseton yaitu (24,99 ; 24,82 ; 24,82)detik. Dari ketiga larutan, aseton

menghasilkan waktu yang paling cepat dibanding yang lainnya.

Dari perhitungan yang telah dilakukan, dapat dibuktikan bahwa semakin banyak

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

1,7661 cP, sedangkan CCl4 rata-rata viskositasnya adalah 1,6981 cP dan yang paling

kecil adalah aseton yaitu 0,5137 cP. Nilai viskositas menunjukkan nilai kekentalan

suatu zat. Semakin besar viskositas maka semakin kental zat tersebut, sebaliknya

semakin kecil viskositas maka semakin encer zat tersebut. Sedangkan nilai

fluiditasnya berbanding terbalik dengan viskositas, makin besar viskositas makin

rendah fluiditas cairan tersebut (makin kental), begitu pula sebaliknya.

Nilai fluiditas tertinggi adalah aseton dengan rata-rata yaitu 2 ,6411 , kemudian

CCl4 dengan nilai fluiditas rata-rata yaitu 1,0361 , dan yang paling rendah yaitu etanol

dengan nilai fluiditas rata-rata adalah 0,8113. Dari data tersebut dapat dikatakan

bahwa larutan atau cairan yang paling kental adalah etanol karena memiliki nilai

fluiditas yang rendah dan larutan yang encer adalah aseton karena memiliki nilai

fluiditas tinggi. Cairan yang memiliki viskositas yang paling besar adalah etanol

dengan rata-ratanya 1,2296 cP, sedangkan CCl4 rata-rata viskositasnya adalah

0,9654 cP dan yang paling kecil adalah aseton yaitu 0,3787 cP.

Berdasarkan hasil yang diperoleh percobaan ini telah sesuai dengan literatur

yaitu etanol yang memiliki viskositas yang paling besar sehingga merupakan cairan

yang paling kental dan aseton merupakan cairan yang paling encer. Dan dapat

dikatakan bahwa praktikum pada percobaan viskositas ini berhasil.

VIII. KESIMPULAN1. Nilai viskositas menunjukkan nilai kekentalan suatu zat. Semakin besar viskositas

maka semakin kental zat tersebut, sebaliknya semakin kecil viskositas maka

semakin encer zat tersebut.

2. Makin besar viskositas makin rendah fluiditas cairan tersebut (makin kental),

sedangkan makin rendah viskositas makin besar fluiditas cairan tersebut (makin

encer)

3. Kecepatan aliran dalam viskositas dari yang tercepat adalah aseton, CCl4, dan

yang paling lama adalah etanol

4. Nilai fluiditasnya berbanding terbalik dengan viskositas (ϕ=1η

).

5. Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa etanol memiliki viskositas yang paling

besar sehingga merupakan cairan yang paling kental dan aseton merupakan cairan

yang paling encer.

6. Dari ketiga larutan, aseton menghasilkan waktu yang paling cepat dibanding yang

lainnya.

7. Nilai fluiditas tertinggi adalah aseton dengan rata-rata yaitu 2 ,6411 , kemudian

CCl4 dengan nilai fluiditas rata-rata yaitu 1,0361 , dan yang paling rendah yaitu

etanol dengan nilai fluiditas rata-rata adalah 0,8113.

8. Cairan yang memiliki viskositas yang paling besar adalah etanol dengan rata-

ratanya 1,2296 cP, sedangkan CCl4 rata-rata viskositasnya adalah 0,9654 cP dan

yang paling kecil adalah aseton yaitu 0,3787 cP.

DAFTAR PUSTAKA

Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Jakarta : Universitas Indonesia Press

http://yudistywn.wordpress.com/2009/12/01/aliran-laminer-dan-turbulen/

http://ginaangraeni10.wordpress.com/about/

Tim laboratorium kimia fisika. 2012. Penuntun Praktikum Kimia Fisik II. Universitas

udayana : Bukit Jimbaran

http://ginaangraeni10.wordpress.com/about/

http://yudistywn.wordpress.com/2009/12/01/aliran-laminer-dan-turbulen/

LAMPIRAN

Pertanyaan :

1. Apakah yang dimaksud dengan bilangan Raynold dan bagaimanakah

hubungannya dengan aliran laminer?

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 :

RN=dvRη

R : jari-jari pipa

d : kerapatan cairan

v : kecepatan rata-rata cairan sepanjang pipa

η : 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.

η=2 r b2 (dh−d ) g

gv

Dimana :

b adalah bola jatuh

g adalah gaya grafitasi

v adalah volume

Viskositas Cairan Barbagai Larutan

Documents

Transcript of Viskositas Cairan Barbagai Larutan