LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

MASSA JENIS DAN VISKOSITAS

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Laporan Industri Proses yang diberikan oleh Ir. Ahmad Rifandi, MSc

Oleh

Rita Inayah NIM 131424025

Wynne Raphaela NIM 131424027

Kelas 1A – Teknik Kimia Produksi Bersih

PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

1

ABSTRAK

Massa jenis dan viskositas suatu fluida merupakan karakteristik atau sifat suatu fluida yang biasa digunakan untuk mengidentifikasi jenis atau apa fluida tersebut. Massa jenis dan nilai viskositas suatu fluida telah banyak diketahui dan dijadikan sumber acuan untuk menentukan sifat lainnya, diantaranya massa fluida, penentuan laju alir, dan lain-lain. Namun, nilai yang telah diketahui tersebut ingin dibuktikan oleh penulis apakah sama dengan literature yang selama ini digunakan tentang massa jenis dan viskositas suatu zat. Penentuan massa jenis dilakukan dengan membandingkan massa acairan terukur dengan volume pada piknometer. Sedangkan untuk menentukan viskositas dilakukan berdasarkan waktu mengalir cairan pada pipa kapiler viscometer Ostwald. Berdasarkan hasil praktikum, didapat nilai massa jenis dari air keran adalah 1 gram/cm3, air garam 1,032 gram/cm3, dan aquades 0,91 gram/cm3.

Sedangkan viskositas air keran sebagai acuan adalah 0,008 ρ cgs, air garam 0,0071 ρ cgs,

dan aquades 0,00815 ρ cgs. Kesimpulan dari praktikum ini adalah bahwa massa jenis dan

viskositas air keran, aquades dan air garam adalah mendekati literature.

Kata kunci : massa jenis, viskositas, air keran, aquades, air garam.

2

I. PENDAHULUANI.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari, sering digunakan beberapa macam fluida untuk berbagai

keperluan. Setiap fluida memiliki karakteristik masing-masing, karakteristik yang biasanya

digunakan dalam menentukan jenis fluida biasanya digunakan massa jenis atau pun

viskositasnya.

Massa jenis suatu benda (fluida) adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.

Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.

Dimana ada jenis fluida yang memiliki karakteristik kuantitas sedikit namun memiliki massa

yang berat. Contohnya adalah air raksa, air raksa memiliki massa per satuan volume (massa

jenis) sebesar 13,6 gram/cm3, bandingkan dengan air yang memiliki massa per satuan volum

(massa jenis) sebesar 1 gram/cm3. Artinya setiap 1 cm3 air raksa memiliki massa sebesar 13,6

gram air raksa, sedangkan air memiliki massa sebesar 1 gram. Ini menunjukkan bahwa

sesungguhnya air raksa memiliki karakteristik yang lebih kental dari pada air. Dan kekentalan

suatu fluida dinyatakan dengan viskositas.

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan

maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas adalah

"Ketebalan" atau "pergesekan internal". Oleh karena itu, air yang "tipis", memiliki viskositas

lebih rendah, sedangkan air raksa yang "tebal", memiliki viskositas yang lebih tinggi.

Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida

tersebut.

Massa jenis dan viskositas fluida yang sedemikian berbeda antar fluida lah yang mendasari

penulis untuk menentukan dan mencari massa jenis dan viskositas dari fluida tersebut dalam

praktikum Kimia Fisika.

3

1. 2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah, sebagai berikut :

-Menentukan massa jenis suatu zat dalam keadaan cair

-Menentukan viskositas suatu cairan

-Menghitung viskositas suatu cairan berdasarkan percobaan

4

1. 3. Dasar Teori

1. 3.1 Massa Jenis

Massa jenis/kerapatan suatu fluida dapat bergantung pada banyak factor seperti temperatur

fluida dan tekanan yang mempengaruhi fluida. Akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit

sehingga massa jenis suatu fluida dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Massa jenis

atau rapat massa (ρ) adalah suatu besaran turunan yang diperoleh dengan membagi massa

suatu benda atau zat dengan volumnya. Secara matematis massa jenis ditulis:

........................................................................................................ (1)

Keterangan:

ρ = massa jenis (g/cm3)

m = massa zat (gram)

V a= volume (cm3)

Satuan massa jenis dalam ‘CGS [centi-gram-sekon]‘ adalah: gram per sentimeter kubik

(g/cm3). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3)

Contoh Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3

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.

1. 3. 2 Viskositas

Fluida adalah zat yang dapat mengalir ( zalir ), yang dapat berupa gas atau pun zat cair. Salah

satu sifat yang dimiliki oleh fluida adalah viskositas. Viskositas merupakan sifat fluida yang

menghambat fluida tersebut saat mengalir. Kadang – kadang viskositas ini diserupakan

5

dengan kekentalan. Fluida yang kental ( viskos ) akan mengalir lebih lama dalam suatu pipa

dari pada fluida yang kurang kental.

Sifat viskos ini sangat diperhatikan dalam perihal yang melibatkan aliran fluida maupun

minyak pelumas mesin. Pelumas mesin berviskositas tinggi lebih baik digunakan dari pada

yang bernilai rendah. Tetapi jika tinggi viskositasnya justru akan menghambat gerakan mesin

tersebut.

Nilai koefisien viskositas suatu fluida sangat berpengaruh pada suhu. Pada suhu tinggi

nilai koefisien viskositas itu akan menurun. Artinya, fluida itu akan semakin encer jika

suhunya semakin tinggi. Tabel 1 memuat contoh nilai koefisien bebrapa fluida untuk

berbagai suhu.

Fluida Suhu (°C ) Koefisien viskositas

ŋ(mPa.s)

Air

0

20

40

60

1,80

1,00

0,85

0,60

Darah 37 4,0

Minyak mesin SAE 10 30 200

Gliserin 0

20

60

10.000

1.410

81

Udara 20 0.018

Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas fluida disebut viskosimeter. Paling

tidak, ada 2 prinsip dasar/ metode pengukuran viskositas tersebut. pertama, metode

pengukuran berdasarkan laju aliran fluida dalam pipa kapiler vertikal saat menempuh jarak

tertentu. Alat yang digunakan sesuai dengan metode ini adalah viskosimeter ostwald yang

asas kerjanya berdasarkan hukum Poiseuille.

6

Hukum Poiseuille dituliskan sebagai

∆P = 8 ɳ L

π r4I v ................................................................................ (2)

Keterangan :

P = tekanan

ɳ = koefisien viskositas fluida

L= panjang pipa kapiler yang dilalui fluida

I v = laju aliran volume

Berdasarkan hukum Poiseuille, dengan viskosimeter Ostwald dapat ditentukan viskositas

fluida jika h, α, L, dan V dapat diukur. Persamaan Poiseuille menjadi

ɳ= π hg α4

8 LVρt ......................................................................... (3)

dengan ρ = massa jenis cairan yang akan ditentukan viskositasnya; t = waktu pengaliran

cairan dari tanda a samapi B; α = jejari pipa kapiler yang panjangnya L; h = jarak antara bola

kecil dan besar.

Jika viskositas cairan ( dalam hal ini alkohol ) =c ρxtx dan viskositas air = c ρwtw maka

viskositas alkohol ɳ x terhadap viskositas air ɳ w adalah :

ɳ x=ρ x t x

ρw tw

x ɳw ...................................... (4)

Koefisien viskositas air ditentukan melalui interpolasi data dari tabel pada suhu yang sesuai

Perangkat percobaan viskosimeter ostwald digunakan untuk menentukan koefisien viskositas

fluida, terutama yang encer. Fluida yang kental sebaiknya tidak menggunakan peralatan ini

karena waktu yang dibutuhkan fluida kental untuk turun melalui pipa kapiler jauh lebih lama

dibandingkan dengan yang encer.

7

Selain dengan viskosimeter Ostwald, mengukur koefisien viskositas fluida dapat

menggunakan metode stokes, yakni menentukan koefisien viskositas melalui pengukuran laju

terminal ( laju konstan) benda berbentuk bola dalam fluida yang akan diukur koefisien

viskositasnya yang dijatuhkan dari ats permukaan fluida.

Selama resultan gaya- gaya yang bekerja pada bola nol, maka bola mengalami laju

terminal ( konstan ) dan berlaku rumus

ɳ=2 r2 g9 v

( ρ− ρ0 ) ......................................................... ( 5 )

keterangan :

v = laju terminal

ρ = kerapatan bola

ρ0 = kerapatan fluida

Jika jarak AB = h, waktu bola dari A ke B adalah t, diameter bola d dan massanya m, maka

persamaan ( 5 ) akan menjadi

ɳ= ¿3 h [ m

πd−

d2 ρ0

6 ] ............................................................. ( 6)

Perangkat percobaan viskosimeter ini lebih cocok digunakan untuk menentukan koefisien

viskositas fluida yang kental. Contoh penggunaan peralatan ini adalah untuk mengukur

koefisien viskositas gliserin, oli, atau minyak. Prinsip penghitungan berdasarkan pada

8

kecepatan terminal bola dalam fluida, melalui data berupa waktu untuk menempuh jarak

tertentu.

II. METODOLOGI

2.1 Metodelogi percobaan

2.2 Alat dan Bahan

Tabel 1. Alat praktikum

Nama Alat Spesifikasi Jumlah

piknometer 25 ml 2

Corong gelas - 2

Gelas kimia 100 ml 2

Viscometer

Ostwald

- 2

stopwatch - 1

9

menentukan massa jenis dan

viskositas air keran, aquades, dan air garam

menggunakan metode untuk

menghitung massa jenis adalah

dengan piknometer dan

viskositas dengan viskometer

ostwald

menghitung nilai massa jenis dan

viskositas

membandingkan dengan literatur

Bola hisap - 1

timbangan - 1

Botol semprot - 1

Batang pengaduk - 1

Tabel 2. Bahan Praktikum

Nama Bahan Jumlah

Aquades ± 200 ml

Air keran ± 200 ml

Garamdapur (NaCl) ± 5 gram

2.3 Sifat Fisika dan Kimia Bahan

2.3. 1 Aquades

1. Nama IUPAC                   : Dihydrogen monoxide2. Nama Lain                        : Hydroxylic acid, Hydrogen Hydroxide3. Rumus Molekul                 : H2O4. Massa molar                      : 18.01528(33) g mol-1

5. Bentuk                               : Cairan6. Warna                                : tak berwarna7. Densitas                             : 1000 kg m-3, liquid (4 °C), 917 kg m-3, solid8. Titik leleh                          :  0 °C9. Titik didih                         : 100 °C10. Viskositas                          : 0,001 Pa saat suhu 200C11. Bentuk molekul                 : heksagonal12. Momen dipole                   : 1,85 D

2.3.2 NaCl

1. Rumus Molekul                 : NaCl2. Massa molar                      : 58,44 g mol-1

3. Bentuk                              : padatan4. Warna                                : putih5. Densitas                            : 2,165 gr/ ml6. Titik leleh                          :  801 °C

10

7. Titik didih                         : 1413 °C8. Kelarutan                          : larut dalam air dingin dan panas, gliserol, ammonia, asam

klorida. Sedikit larut dalam alcohol (Nirka, 2013).

2.4 Langkah Kerja

2.4.1 Penentuan Massa Jenis Cairan

11

Memeriksa alat piknometer volume dan suhunya

Membersihkan dan mengeringkan alat

piknometer

Menimbang berat kosong piknometer dan mencatat berat

kosong tersebut

Mengisi piknometer dengan cairan sebanyak 25 ml

Menimbang piknometer yang berisi cairan dan mencatat berat

total

Menghitung selisih berat isi dan berat kosong

mengulang langkah untuk cairan lainnya ( air keran dan air

garam)

2.4.2 Penentuan Viskositas Cairan dengan Metode Oswald

2.5 Keselamatan Kerja

Memakai jas lab dan sepatu tertutup Membersihkan alat yang digunakan dengan pelarut yang ditentukan untuk

menghindari kerusakan Menyimpan alat dengan benar untuk menghindari kerusakan (Ngatin, 2012)

12

Menyiapkan viskometer oswald

Mengisi viskometer oswald sampai batas yang

ditentukan

Menarik sejumlah volume cairan dengan bola pipet

dan melepaskannya

Menghidupkan stopwatch saat cairan turun sampai

tanda batas

Mematikan stopwatch sampai tanda batas

berikutnyaMencatat waktu

Mengulang langkah 1 - 6 untuk air garam dan

aquades

III. HASIL DAN PEMBAHASAN3.1 Data Pengamatan

3.1. 1 Penentuan Massa Jenis

1. Larutan garam (1,2 gram garam dapur dalam 25 ml air) Massa jenis = 1,032 g/cm3

2. Air keran (25 ml)Massa jenis = 1,003 g/cm3 ̴

3. Aquades (25 ml)Massa jenis = 1,00 g/cm3 ̴

3.1. 2 Penentuan Viskositas Cairan

1. larutan garam (1,2 gram garam dapur dalam 25 ml air)

Viskositas = 0, 00815 p

2. Air keran (25 ml)Viskositas = 0, 0071 p

3. Aquades (25 ml)

Viskositas = 0,008 ρ cgs (parameter)

3.2 Pembahasan

Berdasarkan hasil praktikum didapat massa jenis air keran, larutan garam, dan aquades

adalah 1,003 g/cm3, 1,032 g/cm3, dan 1,00 g/cm3. Berdasarkan literature massa jenis air pada 20

adalah 0,998 g/ cm3 (cairan pada 20 oC), massa jenis larutan garam (air laut) adalah 1,020 g/ cm3

(Pada 20 oC ). Dapat dikatakan bahwa hasil praktikum dengan data literature tidak berbeda jauh

dan hasilnya berdekatan. Pada saat praktikum kondisi operasi dilakukan pada 25 oC dan tekanan

927 mbar. Kondisi operasi itulah yang membuat hasil massa jenis berbeda dengan data literature.

13

Berdasarkan hasil praktikum didapat nilai viskositas untuk aquades sudah ditetapkan yaitu 0,008

ρ cgs, air keran didapat 0, 0071 ρ cgs,, dan air garam 0,00815 ρ cgs. Berdasarkan literature nilai

viskositas air (semua jenis air ) adalah 0,008 ρ cgs, dan air garam (air laut) adalah 0,009 ρ cgs.

Hasil praktikum yang berbeda sedikit dipengaruhi pada kondisi operasi dan ketidaktelitian

praktikan dalam penentuan koefisien viskositas pada viscometer Ostwald.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum didapat nilai massa jenis air garam, air keran, dan aquades adalah 1,0032 g/cm3, 1,003 g/cm3, dan 1,00 g/cm3.

Berdasarkan hasil praktikum didapat nilai viskositas air garam, air keran, dan aquades

adalah 0,00815 ρ cgs, 0,0071 ρ cgs, dan 0,0080 ρ cgs (parameter).

Viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah temperatur, tekanan,

kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya.

14

LAMPIRAN

1. Pengolahan Dataa. Penentuan Massa Jenis

Nama zat : Aquades (25 ml)

a.Piknometer pyrex

Nama Zat : Air garam ( air 25 ml + garam 1,2 gram)

a. Piknometer pyrex

Nama Zat : Air keran

a. Piknometer pyrex

15

No kegiatan Berat (gram)1 Berat kosong

piknometer13, 42

2 Berat piknometer isi 24, 203 Berat bersih cairan 10, 78

No kegiatan Berat (gram)1 Berat kosong

piknometer13, 42

2 Berat piknometer isi 24, 583 Berat bersih cairan 11, 16

No kegiatan Berat (gram)1 Berat kosong

piknometer13, 42

2 Berat piknometer isi 24. 233 Berat bersih cairan 10, 81

b. Penentuan Viskositas

PENGOLAHAN DATA

I. Massa Jenisa. Piknometer pyrex1. Aquades

Diketahui : Waquades= 10,78 gr Wair(parameter) = 10,81 gr

Ditanya : massa jenis Jawab :

ρ = waquades

wair = 10,7810,81 = 0, 99 g/cm3

2. Air garam

Diketahui : Wair garam= 11,56 gr Wair(parameter) = 10,81 gr

Ditanya : massa jenis

Jawab : ρ = wair garam

wair = 11,1610,81 = 1,032 g/cm3

3. Air keran Diketahui : Wair= 10,81 gr

Waquades(parameter) = 10,78 gr

16

No Zat Waktu waktu waktu Rata-rata

1 Air garam 10, 6 s 12,6 s 13, 4 s 12,2 s2 Air keran 10,6 s 10,53 s 10,36s 10,5 s3 Aquades 30,3 s 29,5 s 29,1 s 29,6 s

Ditanya : massa jenis

Jawab : ρ = wairwv =

10,8110,78 = 1,003 g/cm3 ̴ = 1 g/cm3̴

2 Viskositas

Viskositas suatu bahan dengan metode perbandingan menggunakan viskositas air

sebagai acuan yaitu sebesar 0,008 ρ cgs. Maka nilai viskositas air keran tidak dihitung

karena digunakan sebagai acuan yaitu 0,008 ρ cgs.

1. Viscometer Oswald kapiler kecila. Piknometer pyrex Air garam

Diketahui : ρ = 1,032 g/cm3 (diketahui dari penghitungan dengan menggunakan piknometer)

t= 1‘’ : 24‘’’= 84 sekon

ditanya : viskositas

jawab : yg = ya ρg tg

ρa ta

= 0,008 .1,032. 84

1 .85 = 0,693 / 85 = 0, 00815 p

a. Aquades

Diketahui : ρ = 0, 99 g/cm3 (diketahui dari penghitungan dengan menggunakan piknometer)

t= 1‘’ : 17‘’’ = 77 sekon

ditanya : viskositas

jawab : yaq = ya ρaq taq

ρata

= 0,008 . 0,99. 77

1.85 = 0,6098 / 85 = 0, 0071 p

17

18

DAFTAR PUSTAKA

Ngatin, Agustinus. 2012. Petunjuk praktikum Kimia Fiska program studi TKPB Politeknik

Negeri Bandung. Bandung : Jurusan Teknik Kimia Polban

Nirka, Ardila. 2013. Volume Molal Parsial. http://kimiadisekitarkita.wordpress.com/2013/06/07 /volume-molal-parsial/ (diakses : 20 September 2013 pukul 14.58 WIB)

19