Bab I.docx

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Tujuan Percobaan 1. Menerangkan arti viskositas suatu cairan 2. Menggunakan alat penentuan viskositas dan berat jenis untuk menentukan viskositas berbagai macam cairan 3. Mempelajari pengaruh temperature terhadap viskositas cairan 1.2

Viskositas

1.2.1 Pengertian Viskositas 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 (Kramer, 1996). 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 (Kramer, 1996). 1.2.2 Jenis – Jenis Viskositas Macam-macam viskositas menurut Kramer (1996): 1.

Viskositas dinamik, yaitu rasio antara shear, stress, dan shear rate. Viskositas dinamik disebut juga koefisien viskositas.

2.

Viskositas kinematik, yaitu viskositas dinamik dibagi dengan densitasnya. Viskositas ini dinyatakan dalam satuan stoke (St) pada cgs dan m²/s pada SI.

3.

Viskositas relatif dan spesifik, pada pengukuran viskositas suatu emulsi atau suspensi biasanya dilakukan dengan membandingkannya dengan larutan murni. 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.

1.2.3 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Viskositas Menurut Kartika (1990), viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor 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 Tekanan merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi viskositas

suatu cairan dikarenakan besar kecil nya tekanan mempengaruhi besar kecil nya viskositas suatu cairan.

1.2.4 Metoda penghitungan viskositas Untuk mengukur besarnya viskositas menggunakan alat viskometer. Menurut Soedojo (1986), berbagai tipe viskometer dikelompokkan menurut prinsip kerjanya yaitu: 1.

Tipe kapiler Pengukuran ini berdasarkan atas waktu yang diperlukan oleh cairan untuk

melewati sepanjang pipa kapiler pada voleme tertentu. Oswald viskometer adalah salah satu tipe viskometer kapiler yang sederhana. 2.

Office Type Tipe viskometer ini menggunakan kapiler yang pendek. Prinsip pengukuran

juga sama dengan tipe kapiler (berdasarkan waktu). Alat ini sangat simpel, murah, dan dapat digunakan secara cepat, dan digunakan untuk cairan newtonian maupun non newtonian. Alat yang dipakai disebut zhan viskometer. 3.

Viskometer Rotasi Pengukuran viskometer berdasarkan rotasi (putaran) dalam silinder. Alat

yang digunakan stormer viskometer dan Mac Michael tipe. Alat stormer viskometer banyak digunakan untuk mengukur viskositas susu kental manis, produk tomat dan lainnya. Prinsip alat ini berdasarkan atas waktu yang diperlukan. Air merupakan komponen penting dalam bahan makanan karena air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur serta cita rasa makanan. Viskositas air adalah 8.90 × 10−4 Pa•s atau 8.90 × 10−3 dyn•s/cm² pada suhu sekitar 25 °C.

1.2.5 Contoh Viskositas Beberapa Zat Tabel 1.1 Contoh viskositas berbagai zat. Nama Fluida

Temperatur

Viskositas

Densitas

deg. C

Poise

kg / liter

Akuades

25

0,911 x 10-2

1,027

Etanol

25

1,057 x 10-2

0,787

Asam asetat

25

1,132 x 10-2

1,050

Gliserol

25

749,38 x 10-2

1,257

(Sumber: Yaws, 1999)

1.2.6 Hubungan Viskositas dengan Fluida Viskometer merupakan peralatan yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu fluida. Model viskometer yang umum digunakan berupa viskometer bola jatuh, tabung (pipa kapiler ) dan sistem rotasi. Viskometer rotasi silinder sesumbu (concentric cylinder) dibuat berdasarkan 2 standar, sistem, dimana silinder bagian dalam berputar dengan silinder bagian luar diam dan sistem Couette dimana bagian luar silinder yang diputar sedangkan bagian dalam silinder diam. Fluida yang akan diukur ditempatkan pada celah diantara kedua silinder. Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis. Didalam fluida yang tidak diidealisir terdapat aktivitas molekuler antara bagianbagian lapisannya. Salah satu akibat dari adanya aktivitas ini adalah timbulnya

gesekan

internal

antara

bagian-bagian

tersebut,

yang

dapat

digambarkan sebagai gaya luncur diantara lapisan-lapisan fluida tadi. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan kecepatan bergerak lapisan-lapisan fluida tersebut. Bila pengamatan dilakukan terhadap aliran fluida makin mengecil ditempattempat yang jaraknya terhadap dinding pipa semakin kecil, dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa. Sedangkan kecepatan terbesar terdapat ditengah-tengah pipa aliran. Viskositas suatu fluida adalah sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya tahanan dalam fluida terhadap gesekan. Fluida yang mempunyai viskositas rendah, misalnya air mempunyai tahanan dalam terhadap gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan fluida yang mempunyai viskositas yang lebih besar (Burhanuddin, 2014). Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida (Budianto, 2008). 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 kuantitatif dari viskositas dapat dihitung dengan membandingkan gaya tekan per satuan luas terhadap gradien kecepatan aliran dari fluida. Prinsip dasar ini yang

dipergunakan untuk menghitung viskositas secara eksperimen menggunakan metode putar, yaitu dengan memasukkan penghambat ke dalam fluida dan kemudian diputar. Semakin lambat putaran penghambat tersebut maka semakin tinggi nilai viskositasnya (Warsito, dkk., 2012). Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahanbahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gayagaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai: Geseran dalam (viskositas) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut. Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidak ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida. Suatu gaya F dikenakan pada bidang bagian atas yang menyebabkan bergeraknya bidang atas dengan kecepatan konstan v, maka fluida dibawahnya akan membentuk suatu lapisan-lapisan yang saling bergeseran. Setiap lapisan tersebut akan memberikan tegangan geser (s) sebesar F/A yang seragam, dengan kecepatan lapisan fluida yang paling atas sebesar v dan kecepatan lapisan fluida paling bawah sama dengan nol. Maka kecepatan geser (g) pada lapisan fluida di suatu tempat pada jarak y dari bidang tetap, dengan tidak adanya tekanan fluida (Burhanudin, 2014). Koefisien viskositas secara umum diukur dengan dua metode : 

Metode Viskometer Ostwald

Viskometer Ostwald adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengalirnya sejumlah tertentu cairan dicatat, dan η dihitung dengan hubungan :

Umumnya koefisien viskositas dihitung dengan membandingkan laju aliran cairan dengan laju aliran koefisien viskositasnya diketahui. Hubungan itu adalah :



Metode Bola jatuh

Metode bolajatuh menyangkut gaya gravitasi yang seimbang dengan gerakan aliran pekat, dan hubungannya adalah :

dimana b merupakan bola jatuh atau manik-manik dan g adalah konstanta gravitasi. Apabila digunakan metode perbandingan, kita dapatkan :

1.2.7 Pengertian Densitas Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air) (Suyitno, 1988). Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama (Suyitno, 1988).

1.2.8 Metoda Penghitungan Densitas Densitas suatu cairan dapat dihitung dengan menggunakan alat yang bernama piknometer. Penggunaan piknometer sebagai parameter dalam penghitungan densitas suatu cairan memiliki tingkat keakuratan yang tinggi,

selain itu penggunaan piknometer dalam penghitungan densitas pada praktek nya tidak menyulitkan (Suyitno, 1988). Sistematika pemakaian piknometer dapat dimulai dengan menimbang berat dari piknometer, selanjutnya piknometer yang telah diisi dengan cairan yang akan ditentukan densitasnya ditimbang, berat piknometer yang berisi cairan kemudian dikurangkan dengan berat piknometer kosong, dan dibagi dengan volume dari piknometer tersebut. Penghitungan densitas dengan menggunakan piknometer dapat ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut : Densitas =

(𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑝𝑖𝑘𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 + 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙) − 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑝𝑖𝑘𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 𝑘𝑜𝑠𝑜𝑛𝑔 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑖𝑘𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟

1.2.9 Contoh Densitas Beberapa Zat Tabel 1.2 Contoh densitas berbagai zat Cairan

Temperatur -t(oC)

Densitas -ρ(kg/l)

Akuades

25

1,027

Etanol

25

0,787

Asam asetat

25

1,050

Gliserol

25

1,257 (Sumber: Yaws, 1999).

DAFTAR PUSTAKA Budianto, A. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair dengan Menggunakan

Regresi

Linier

Hukum

Stokes.

http://jurnal.sttn-

batan.ac.id/wpcontent/uploads/2008/12/12-anwar157-166.pdf Dogra, S. K. 2009. Kima Fisik dan Soal-soal. Jakarta : UI Press. Kartika, B. 1990. Metoda-Metoda Penentuan Viskositas suatu zat. Bandung: Penerbit ITB. Kramer. 1996. Fisika Untuk SMA. Jakarta: Erlangga. Milama, Burhanudin. 2014. Panduan Praktikum Kimia Fisika 2. Jakarta : UIN P.IPA FITK-Press. Soedojo, P. 1986. Asas-asas Ilmu Fisika. Yogyakarta: Penerbit Gajah Mada University Press. Suyitno. 1988. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Warsito, dkk. 2012. Desain dan Analisis Pengukuran Viskositas dengan Metode Bola Jatuh Berbasis Sensor Optocoupler dan dan Sistem Akuisisinya pada Komputer. http://ejournal.unri.ac.id/index.php/JN/article/viewFile/839/832 Yaws, Carl Y. 1999. Chemical Properties Handbook: Physical, Thermodinamic, Environmental, Transport, Safety And Healt Related Properties For Organic And Inorganic Chemicals. Texas: Lamar University Beaumont.