Nyamuk dapat berdiri diatas air.

Jarum yang nya > air tidak akan tenggelam karena permukaan air seolah olah diliputi selaput tipis yang menahan jarum tersebut.

IV. ZAT CAIR

Cairan mempunyai volume tetap, hanya sedikit dipengaruhi tekanan.Rapat dan viskositas nya lebih besar dari gas.Dua cairan dapat bercampur sempurna, sebagian dan tidak bercampur.

Tegangan muka cairan

TEGANGAN PERMUKAAN

Gambar 3.1 : Serangga dipermukaan cairan.

Permukaan cairan

Gaya tarik menarik antar molekul

Gambar 3.2 : Gaya intermolekular dalam cairan

Mol A : mengalami gaya resultan yang mengarah kedalam cairan.Mol B : gaya yang ada salingMeniadakan.

Tegangan permukaan disebabkan molekul-molekul pada permukaan cairan mengalami gaya resultan yang mengarah kedalam cairan, molekul dalam cairan tidak mengalami gaya resultan tersebut.

B

A

Tegangan Permukaan : γ

Didefinisikan sebagai banyaknya kerja yang dibutuhkan untuk memperluas permukaan cairan sebanyak satu satuan luas.Satuan : N m-1 atau erg cm-2 atau dyne cm-1 (satuan cgs)

1 dyne cm-1 = 10-3 N m-1.

Tegangan permukaan yang dapat diukur a l :Permukaan cairan – gasPermukaan caira –cairan.

Cara Pengukuran sederhana : metode pipa kapiler.

Tabung kapiler dengan jari-jari : r, dimasukkanke dalam cairan yang akan diukur tegangan permukaannya.Permukaan cairan naik sampai gaya gravitasi = gaya keatas yang disebabkan tegangan permukaan.

Gaya tegangan permukaan yang bekerja disekeliling tabung kapiler(terjadi karena cairan bersentuhan dengan permukaan dinding tabung kapiler) = 2 π r cos θ θ : sudut kontak, cos θ : komponen vertikal .

Gambar 3.3 : Metode pipa kapiler

Gaya gravitasi (berat kolom cairan yang terletak diatas permukaan cairan) = π r2 h g.

: densitas cairang: konstanta gravitasi (981 cm/detik2).π r2 h: volume kolom cairan.

Pada keadaan seimbang : 2π r cos θ = π r2 h g

= ½ r h g / cos θ

Sudut kontak antara cairan dan permukaan gelas kecil sehingga cos θ ekivalen dengan 1.

= ½ r h g

Gaya kohesi : gaya intermolekular antara molekul-molekul cairan sejenis.

Gaya adhesi : gaya yang bekerja antara molekul cairan dengan molekul-molekul pada permukaan bahan.

Cairan dalam pipa kapiler : permukaan lebih tinggi, ada yang sebaliknya (pada air raksa) karena gaya kohesi lebih kuat dari gaya adhesi. Molekul air raksa cenderung untuk mengumpul dan tidak membasahi diding gelas permukaan air raksa pada pipa kapiler lebih rendah.

Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung : Meniskus adalah peristiwa mencekung atau

mencembungnya permukaan zat cair.

Meniskus cembung terjadi jika kohesi lebih besar dari pada adhesi (kohesi > adhesi). Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar dari pada kohesi (adhesi > kohesi).

Gambar 3.4 : Meniskus cekung dan cembung.

• Batas fase = daerah antar muka

• Antar muka terjadi antara fase padat dan cair atau fase cair dan fase cair.

• Antar muka antara fase cair maupun padat dengan udara disebut permukaan.

• Pada bagian permukaan dan antar muka ini terdapat gaya kohesi antara molekul dari zat yang sama dan gaya adhesi antara molekul dari zat yang berbeda.

• Gaya kohesi yang lebih besar dari gaya adhesi akan menghasilkan resultan gaya yang diimbangi oleh gaya lain yang berlawanan arah yang disebut dengan tegangan permukaan atau tegangan antarmuka.

Tegangan permukaan larutan :

Tegangan permukaan adalah gaya per satuan panjang yang harus diberikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam.

Sedangkan tegangan antarmuka adalah gaya per satuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur.

AA

B

B

ABγ

Bγ

Aγ

Aγ

Aγ

Aγ

Tegangan permukaan dari kebanyakan cairan turun hampir secara linear dengan naiknya suhu, yaitu dengan naiknya energi kinetik dari molekul tersebut.

Pada daerah temperatur kritisnya, tegangan permukaan suatu cairan menjadi nol.

Pengaruh suhu pada tegangan permukaan diberikan oleh persamaan Eotvas :

dengan g = tegangan permukaank = konstanta = densitas M = massa MolekulerTc = temperatur kritis

T = temperatur

3

2

c )M

ρ( T)(T kγ

Harga k bervariasi, umumnyak = 2,12, beberapa cairan k < 2,12.

Pengaruh Tekanan Peningkatan tekanan pada permukaan cairan meningkatkan tegangan permukaan.

Efek tersebut tidak besar terhadap tegangan permukaan.

Adanya pengotor dalam cairan :Kotoran yang cenderung berkumpul pada permukaan cairan dapat menurunkan tegangan permukaan.

Zat seperti deterjen, sabun, alkohol menurunkan tegangan permukaan air, sementara kotoran anorganik ada di sebagian besar cairan seperti NaCl cenderung meningkatkan tegangan permukaan air.

Methods for measuring surface and interfacial tension

1- Capillary rise method

2- Ring (Du Nouy) tensiometer

3- Drop weight method (Stalagmometer)

The choice of the method for measuring surface

and interfacial tension depend on:

Whether surface or interfacial tension is to be determined.

The accuracy desired

The size of sample.

Harga tegangan muka untuk beberapa cairan :(T = 20oC)

Zat cair (dyne/cm)

Air 72,8

Benzena 28,9

Etanol 22,3

Aceton 23,2

Kloroform 27,1

Air raksa 460,0

Viskositas Cairan

• Viskositas cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan alir cairan.

• Viskositas cairan lebih besar dari pada viskositas gas.

• Viskositas cairan akan turun dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas gas akan naik dengan naiknya suhu.

• Kenaikkan tekanan akan menaikkan viskositas cairan sedangkan untuk gas viskositasnya tidak tergantung tekanan gas tersebut.

Viskositas cairan : Persamaan Poiseuille

V L 8

t r P π η

4

V : volume cairan : viskositas cairant : waktur : jari-jari tabung kapiler dgn panjang LP : tekanan

Gambar 3.5 : Viskometer Ostwald

Untuk 2 cairan :

22

11

2

1

22

11

2

1

24

2

14

1

2

1

tρ

tρ

η

η

tP

tP

η

η

t r P π

V L 8x

V L 8

t r P π

η

η

Jika viskositas dan densitas cairan pembanding (1), densitas (2)diketahui maka viskositas (2) dapatdihitung. (t1 dan t2 hasil pengukuran)

Waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkanoleh berat cairan tersebut.

Sejumlah (V) tertentu cairan yang sudah diketahui viskositasnya dimadukkan dalam viskometer.Cairan dihisap melalui labu pengukur sampai permukaan cairan melewati batas “a”.Cairan dibiarkan turun sampai lewat batas “b”.Catat waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati “a-b”.

Ulangi untuk cairan yang belum diketahui viskositasnya.P adalah perbedaan tekanan antara dua ujung pipa U, besarnya diasumsikan sebanding dengan densitas cairan.

Hubungan antara suhu dan viskositas

/RT)E( visAeη

ΔEvis : energi aktivasi untuk aliran viskusT : suhu (K)A : konstanta R : kostanta gas ideal.

Viskositas dapat pula diukur dengan viskometer HOPPLER.Satuan : poise (P)1 poise = 1 dyne det cm-2 = 0.1 N det m-2 (satuan SI)

Viskositas cairan pada berbagai suhu (Poise) :

Cairan Suhu (oC)

0 10 20 30 40 50

Air 0,0179 0,013 0,0101 0,0080 0,0065 0,0055

Gliserin 105,9 34,4 13,4 6,29 2,89 1,41

Anilin 0,102 0,065 0,0044 0,0316 0,0237 0,0185

Bensin 0,0091 0,0076 0,0065 0,0056 0,0050 0,0044

Etanol 0,0177 0,0147 0,012 0,010 0,0083 0,007

DENSITAS (MASSA JENIS)

V

mρ Rumus yang digunakan :

: densitas dalam g/cm3 atau kg/m3

m : massaV : Volume.

Massa jenis relatif = Massa bahan / Massa air yang volumenya sama.Dengan asumsi massa jenis air murni = 1 g/cm3 = 1000 kg/m3.

= f(T) air murni pada 4oC = 1 g/cm3

ZAT PADAT

Zat padat : Mempunyai volume dan bentuk tetap.Molekul-molekul mempunyai kedudukan yang tetap.Gerakan molekul terbatas.

Bentuk : Kristal dan amorf.

Kristal : Struktur kristal tetap.Titik lebur pasti.

Amorf :Stuktur kristal tidak tetap.Titik leburnya dalam interval suhu.Dianggap cairan yang membeku terlambat dengan viskositas sangat besar