Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

26

Click here to load reader

description

fisika fluida - kapilaritas

Transcript of Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Page 1: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

1. Tegangan Permukaan

A. Analisis Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair

untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan

elastis. Tegangan permukaan zat cair dapat dijelaskan dengan meninjau gaya yang

di alami oleh partikel zat cair berdekatan maka gaya tarik-menariknya besar.

Sebaliknya apabila dua pertikel itu berjauhan maka gaya tarik-menariknya kecil

dengan demikian dapat dikatakan bahwa tiap-tiap partikel hanya ditarik oleh

partikel-partikeldi sekelilingnya. Pada dasarnya, tegangan permukaan zat cair

didefinisikan sebagai besarnya gaya yang di alami oleh tiap satuan panjang pada

permukaan zat cair.

Tegangan permukaan zat cair terjadi karena adanya kohesi, yaitu gaya

tarik menarik antarpartikel sejenis. Contoh yang menggambarkan adanya

tegangan permukaan adalah balon yang terbuat dari sabun. Anda bisa

membuktikannya dengan cara mencelupkan tangan Anda ke dalam air sabun

tersebut, lalu buatlah lingkaran dengan jari jempol dan telunjuk Anda, maka akan

terlihat air sabun yang membentuk bidang datar.

Gambar 1. Dua molekul zat cair yang berbeda posisi

memiliki gaya kohesi yang berbeda.

Perhatikan Gambar 1. Gambar tersebut menunjukkan gaya kohesi yang

bekerja pada molekul A dan molekul B. Molekul A mengalami gaya kohesi dari

1

Page 2: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

segala arah yang sama besar sehingga dapat dinyatakan bahwa molekul tersebut

berada dalam keseimbangan. Berbeda dengan molekul B yang terletak pada

permukaan zat cair. Molekul ini hanya mengalami gaya kohesi oleh partikel-

partikel yang berada di bawah dan di sampingnya saja. Akibatnya, pada

permukaan air terjadi tarikan ke bawah sehingga permukaan zat cair seperti

selaput tipis. Amatilah jika pisau silet ditempatkan secara melintang pada

permukaan air. Walaupun massa jenisnya lebih besar dibandingkan massa jenis

air, silet tersebut dapat terapung karena adanya tegangan pada permukaan air.

Molekul A yang berada di dalam cairan dikelilingi oleh molekul-molekul

yang lain, di atasnya, di bawahnya, dan di sampingnya. Sedangkan molekul yang

di permukaan hanya dikelilingi partikel yang di samping dan di bawahnya.

Molekul dalam cairan akan mendapat tarikan dari molekul disekelilingnya ke

segala arah sehingga resultan gayanya adalah nol. Molekul B yang di permukaan

mendapat tarikan dari molekul di sampingnya dan di bawahnya, sehingga resultan

gayanya tidak nol.

Jika molekul dinaikkan sedikit maka molekul akan mendapatkan tarikan

ke bawah. Pada molekul B, hanya bekerja gaya yang arahnya ke bawah dan ke

samping, sehingga resultan gaya-gaya yang bekerja berarah ke bawah. Jika

molekul ditekan sedikit molekul di sekelilingnya akan menariknya ke atas. Gaya

tarik antar- molekul tadi membuat permukaan cairan seperti selaput yang elastis

(Resultan gaya ini yang mengakibatkan lapisan atas zat cair seakan-akan tertutup

oleh selaput yang elastis).

Gambar 2. Menunjukkan resultan gaya yang bekerja pada

sebuah molekul di permukaan.

2

Page 3: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Molekul air yang ada di permukaan tidak mempunyai gaya tarik-menarik

dengan molekul yang ada di atasnya. Pengaruh gaya tarik dengan molekul udara

yang ada di atas permukaan zat cair dianggap kecil sehingga bisa diabaikan.

Akibatnya, molekul yang berada pada lapisan atas (permukaan) mengalami gaya

tarik-menarik hanya dengan molekul tetangganya seperti yang ada di bagian

bawah, maka timbul gaya untuk melawan gaya tarik ke bawah tersebut sehingga

menghasilkan resultan gaya yang terentang sepanjang permukaan dan

menyebabkan tibulnya tegangan permukaan.

Pada gambar 2 ditunjukkan diagram benda bebas gaya-gaya yang bekerja

pada sebuah benda yang terapung di permukaan air akibat tegangan permukaan.

Dalam diagram benda bebas nampak bahwa adanya sedikit penurunan permukaan

air akibat tekanan gaya berat molekul (mg) pada permukaan air, sehingga gaya

molekul F, membentuk sudut tertentu terhadap permukaan. Komponen gaya arah

vertical, Fy sama besar dengan gaya berat dari silet sehingga tetap terapung di

permukaan. Resultan gaya dari tegangan permukaaan memberikan kemungkinan

terbentuknya luas permukaan zat cair yang cenderung sekecil mungkin.

Konsekuensi dari adanya tegangan permukaan menyebabkan kecenderungan tetes

zatcair berbentuk bola. Contoh, jika kita meneteskan air atau gelembung air

sabun, maka tetesan air cenderung berbentuk bola. Bentuk bola memberikan luas

permukaan terkecil dengan volume tertentu.

Perhatikan sejumlah tetesan embun pagi yang jatuh di atas rumput.

Tetesan tersebut akan berbentuk seperti bola-bola kecil. Gaya kohesi molekul-

molekul yang terletak pada permukaan air ke arah dalam akan sama besar

sehingga tetesan air tersebut berbentuk bola. Telah di ketahui bahwa bola

merupakan bangun ruang yang memiliki luas permukaan terkecil. Permukan air

ini menyerupai selaput tegang yang elastis.

Untuk mengetahui besar tegangan permukaan tersebut, perhatikanlah

contoh berikut.

3

Page 4: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Gambar 3. Tegangan permukaan air sabun paa kawat.

Besarnya tegangan permukaan zat cair dapat ditentukan dengan

menggunakan sebuah kawat yang dibengkokkan sehingga berbentuk U.

Selanjutnya, seutas kawat lurus dipasang sehingga dapat bergerak pada kaki-kaki

kawat U (Gambar 3). Jika kawat dicelupkan ke dalam larutan sabun dan

diangkat keluar, maka kawat lurus akan tertarik ke atas.

Ambilah sepotong kawat, kemudian bentuklah menyerupai bentuk U

seperti pada Gambar 3 kedua kaki kawat u dicelupkan dengan kawat AB dengan

panjang dan berat 1. . Apabila berat w1 tidak terlalu besar, maka dapat

diseimbangkan dengan menambah beban w2. Jika kawat U dicelupkan ke dalam

bejana yang berisi air sabun, kemudian pada batang AB diberi sebuah beban

seberat 2, dalam keadaan setimbang kawat lurus dapat digeser tanpa mengubah

keseimbangannya selama suhunya tetap. Pada keadaan setimbang, maka gaya

permukaan air sabun sama dengan gaya berat kawat lurus dijumlahkan dengan

berat beban, akan diperoleh gaya tegangan permukaan F, yaitu :

+ ……………………………….…( 1 )

Oleh karena sisi kawat yang kontak dengan permukaan air ada dua sisi,

sisi luar , dan sisi dalam dengan panjang di anggap sama. Jadi, panjang sisi

kawat total yang kontak dengan air sepanjang 2 sehingga tegangan permukaan

pada larutan sabun adalah.

4

Page 5: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

…………………………………….…( 2 )

Keterangan:

γ = tegangan permukan (N/m), dapat dianggap sebagai gaya setiap satuan

panjang.

panjang kawat (m)

Jika s adalah perpindahan kawat, persamaan di atas dapat di tulis sebagai berikut.

…………………………….( 3 )

Jadi, tegangan permukaan dapat pula diartikan sebagai usaha setiap satuan

luas, dan satuannya adalah joule/m2 (J/m2).

Beberapa nilai tegangan permukaan dari berbagai zat cair terlihat dalam tabel

berikut ini:

Tabel 1. Daftar Harga Tegangan Permukaan

Zat Cair Suhu (0C)Tegangan Permukaan

(N/m)

Alkohoh, ethyl

Darah

Merkuri (Air Raksa)

Larutan detergen

Air

Air

Air

Aseton

Gliserin

Air Sabun

Benzena

Helium

Karbon Tertrakloria

20

37

20

20

0

20

100

20

20

20

20

-269

20

0,022

0,058

0,45

0,025

0,076

0,073

0,059

0,024

0,063

0,025

0,030

0,0012

0,027

5

Page 6: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Minyak Zaitun

Neon

Oksigen

20

-247

-193

0,032

0,0051

0,016

Pada umumnya permukaan zat cair tergantung terhadap suhunya seperti tabel di

bawah ini menunjukan nilai tegangan permukaan zat cair, pada umumnya

tegangan berkurang jika suhu naik.

Tabel 2. Tegangan Permukaan pada beberapa suhu

Dalam tabel tersebut nampak bahwa suhu sangat menentukan besar kecilnya

tegangan permukaan, semakin tinggi suhu semakin kecil harga tegangan

permukaannya. Pengaruh suhu mengakibatkan mudahnya molekul-molekul zat

cair bergerak. Air sabun menunjukkan tegangan yang lebih kecil daripada air

murni. Ini sebabnya mengapa sabun mudah membersihkan kotoran yang

menempel pada pakaian atau benda lain.

B. Penerapan Tegangan Permukaan

Penerapan tegangan permukaan air berbuhungan dengan kemampuan air

membasahi benda. Makin kecil tegangan permukaan air, makin baik kemampuan

air untuk membasahi benda, dan ini berarti kotoran-kotoran pada benda lebih

mudah larut dalam air. Prinsip inilah yang banyak dimanfaatkan dalam kehidupan

fisika sehari-hari.

Mencuci dengan air panas lebih mudah dan menghasilkan cucian yang

lebih bersih. Tegangan permukaan air dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu

air, makin kecil tegangan permukaan air, dan ini berarti makin baik kemampun air

6

Page 7: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

untuk membasahi benda. Karena itu, mencuci dengan air panas menyebabkan

kotoran pada pakaian lebih mudah larut dan cucian menjadi lebih bersih.

Detergen sintesis modern juga didesain untuk meningkatkan kemampuan

air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian, yaitu dengan menurunkan

tegangan permukaan air. Banyak kotoran pakaian yang tidak larut di dalam air

segar, tetapi larut di dalam air. Banyak kotoran yang tidak larut di dalam air segar,

tetapi larut di dalam air diberi detergen. Pengaruh detergen dpat dilihat dengan

meneteskan air segar dan air yang mengandung detergen ke atas lilin yang bersih.

Air segar tidak membasahi lilin dan bentuk butirannya tidak banyak berubah.

Akan tetapi, tetes air yang mengandung detergen membasahi lilin, dan butir air

menyebar. Tampak bahwa detergen memperkecil tegangan permukaan air,

sehingga air mampu membasahi lilin.

Contoh dalam keseharian dapat anda lihat pada itik yang berenang di air.

Itik dapat berenang di air karena bulu-bulunya tidak basah oleh air. Jika air diberi

ditergen, basah oleh air. Akibatkannya, itik akan tenggelam.

Antiseptik yang dipakai untuk mengobatii luka, selain memiliki daya

bunuh kuman yang baik, juga memilki tegangan permukaan yang rendah sehingga

antiseptik dapat membasahi seluruh luka. Jadi, alkohol dan hamper semua

antiseptic memiliki tegangan permukaan yang rendah.

Contoh lainnya adalah balon yang terbuat dari air sabun Anda bisa

membuktikannya dengan cara mencelupkan tangan Anda kedalam air sabun

tersebut, lalu buatlah lingkaran dengan jari jempol dan telunjuk anda, maka akan

terlihat air saun yang membentuk bidang datar.

Perhatikan sejumlah tetesan embun pagi yang jatuh di atas rumput.

Tetesan tersebut akan berbentuk bola-bola kecil. Gaya kohesi molekul-molekul

yang terletak pada permukaan air ke arah dalam akan sama besar sehingga tetesan

air tersebut akan membentuk bola. Telah diketahui bahwa bola merupakan bangun

ruang yang memiliki luar permukaan terkecil. Permukaan air ini menyerupai

selaput tegang yang elastis.

7

Page 8: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Gambar 4.Tetesan air yang jatuh ke atas rumput

Apabila sebuah silet diletakkan mendatar pada permukaan air dengan hati-

hati, ternyata silet mengapung. Padahal massa jenis silet lebih esar dari massa

jenis air. Zat cair yang keluar dari suatu pipet bukan sebagai aliran tapi sebagai

tetesan. Nyamuk atau serangga dapat hinggap di permukaan air.

(a)

(b)

Gambar 5. (Sumber: Ensiklopedi Indonesia seri Fauna Serangga, 1996)

Gambar (a): seekor serangga dapat hinggap di atas permukaan air dan tidak

tenggelam

8

Page 9: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Gambar (b): sebuah silet yang diletakkan secara perlahan-lahan di atas permukaan

air dapat terapung.

Jika kita amati contoh-contoh di atas ternyata permukaan air tertekan ke bawah

karena berat silet atau nyamuk.

Sering terlihat peristiwa-peristiwa alam yang tidak diperhatikan dengan

teliti, misalnya tetes-tetes zat cair pada pipa kran yang bukan sebagai suatu aliran,

mainan gelembung-gelembung sabun, gelembung-gelembung air pada sarang

laba-laba, pisau silet yang diletakkan perlahan-lahan di atas permukaan air yang

terapung, atau naiknya air pada pipa kapiler.

Gambar 6. Contoh tegangan permukaan

Hal tersebut dapat terjadi karena adanya gaya-gaya yang bekerja pada permukaan

zat cair atau pada batas antara zat cair dengan benda lain. Fenomena itu dikenal

dengan tegangan permukaan.

Contoh tegangan permukaan yang lain dapat kita lihat jika memasukkan

sebuah gelang kawat yang dipasang benang ke dalam larutan sabun. Setelah

dimasukkan ke dalam larutan sabun, pada gelang kawat akan terdapat selaput

tipis. Jika bagian tengah jerat benang ditusuk hingga pecah akan terlihat jerat

benang yang pada mulanya berbentuk tidak beraturan, berubah menjadi berbentuk

lingkaran. Gelang kawat dan jerat benang yang dicelupkan ke dalam larutan sabun

sebelum dan sesudah selaput tipis bagian tengahnya ditusuk terlihat seperti pada

Gambar 7 berikut.

9

Page 10: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Gambar 7. Sebuah gelang kawat yang dipasang benang ke dalam larutan sabun

(a) Gelang kawat dengan bentangan benang di tengahnya ketika dimasukkan ke

dalam larutan sabun.

(b) Setelah gelang kawat dicelupkan ke dalam larutan sabun, benang menjadi

teregang dan membentuk lingkaran.

Gambar 7 (b) menunjukkan bahwa permukaan zat cair dapat dianggap berada

dalam keadaan tegang sehingga zat-zat pada kedua sisi garis saling tarik-menarik.

10

Page 11: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

2. KAPILARITAS

A. Meniskus Cembung dan Meniskus Cekung

Peristiwa air membasahi dinding, atau raksa tidak membasahi dinding

dapat dijelaskan dengan memperhatikan gaya tarik-menarik antarpartikel. Gaya

tarik-menarik antarpartikel sejenis disebut kohesi, sedangkan gaya tarik- menarik

antarpartikel tidak sejenis disebut adhesi. Air membasahi dinding kaca karena

adanya gaya kohesi antarpartikel air yang lebih kecil daripada gaya adhesi antara

partikel air dan partikel dinding kaca. Sedangkan, raksa memiliki gaya kohesi

lebih besar daripada gaya adhesinya dengan dinding kaca sehingga tidak

membasahi dinding kaca. Gaya adhesi air yang lebih besar dari kohesinya

menyebabkan permukaan air berbentuk meniscus cekung, sedangkan gaya kohesi

raksa lebih besar dari gaya adhesinya sehingga menyebabkan permukaan raksa

berbentuk meniskus cembung. Jika zat cair dimasukkan ke dalam suatu pipa

kapiler, permukaan zat cair tersebut akan melengkung. Permukaan melengkung

zat cair di dalam pipa disebut meniskus.

Gambar 8. (a) Menikus cekung

11

Page 12: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

(b) Menikus cekung

Contoh gaya adhesi adalah tetesan air pada permukaan kaca yang lama

lama akan meluas. Hal tersebut terjadi karena gaya adhesi partikel-partikel kaca

dan air lebih besar daripada gaya kohesi. Berbeda dengan air, jika raksa diteteskan

pada permukaan kaca maka raksa tersebut akan menggumpal, penggumpalan

raksa terjadi karena gaya kohesi leih besar daripada gaya adhesinya.Akibat

fenomena tersebut, jika kedua cairan terseut dimasukkan ke dalam tabung kaca,

akan terlihat seperti pada gambar 4. Diketahui Fk adalah gaya kohesi dan FA

adalah gaya adhesi. Gambar 8(a) menunjukkan meniskus cekung yang terjadi

karena gaya adhesi lebih besar daripada gaya kohesi. Adapun gambar 4(b)

merupakan meniskus cembung.yang terjadi karena gaya kohesi yang lebih besar

daripada gaya adhesi. Sudut kontak θ pada meniskus cekung adalah sudut lancip

(<90ͦ). Sebaliknya sudut kontak pada meniskus cembung adalah sudut tumpul

(>90ͦ).

Sudut kontak (θ) antara zat cair dengan dinding adalah sudut antara

permukaan zat cair dengan permukaan dinding pada titik persentuhan zat cair

dengan dinding. Jika suatu zat cair membasahi dinding pipa, sudut kontaknya

kurang dari 90° dan zat cair itu naik hingga mencapai tinggi kesetimbangan. Zat

pencemar yang ditambahkan pada zat cair akan mengubah sudut kontak itu,

misalnya detergent mengubah sudut kontak yang besarnya lebih dari 90° menjadi

lebih kecil dari 90°. Sebaliknya, zat-zat yang membuat kain tahan air (waterproof)

menyebabkan sudut kontak air dengan kain menjadi lebih besar dari 90°. Berikut

beberapa nilai sudut kontak antara zat cair dan dinding pipa kapilernya.

Tabel 3. Sudut Kontak Beberapa Zat cair

12

Page 13: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Permukaan air dalam bejana secara bebas membentuk kurva menghadap

ke atas (konkaf), maka dikatakan zat cairnya membasahi dinding bejana. Jika zat

cairnya tidak membasahi dinding, maka kurva permukaan akan menghadap ke

bawah (konveks).

Gambar 9. Sudut kontak

Bentuk kurva dari permukaan zat cair disebut menikus (dalam bahasa

Yunani berarti bulan sabit). Bila sebuah pipa kapiler salah ujungnya dicelupkan

secara vertical ke dalam resevior zat naik ke atas, sehingga permukaan air dalam

kapiler lebih tinggi dari permukaan air di sekelilingnya karena air bersifat

membasahi dinding. Peristiwa kapilaritas ini disebabkan oleh adanya tegangan

permukaan dan gaya adhesi. Gaya adhesi menarik zat cair ke atas sepanjang

dinding tabung dan kohesi (tegangan permukaan) menarik kolom air ke atas.

13

Page 14: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

B. Gejala Kapilaritas

Kapilaritas adalah peristiwa naik turunnya zat cair di dalam pipa kapiler

(pipa kapiler). Gejala ini disebabkan oleh gaya kohesi dari tegangan permukaan

dan gaya antara zat cair dan tabung kaca (pipa kapiler). Alat yang dapat

digunakan untuk mengamati gejala kapilaritas adalah pipa kapiler. Kapiler berasal

dari bahasa latin yang berarti seperti rambut (pembuluh darah yang kecil juga

disebut kapillari).

(a) (b)

Gambar 10. Gejala Kapilaritas, disebabkan gaya kohesi dan gaya adhesi.

Jika pipa kapiler dimasukkan ke dalam tabung yang berisi air, permukaan

air di dalam pipa akan naik seperti terlihat pada gambar 10 (a) Akan tetapi, jika

pipa kapiler dimasukkan ke dalam tabung raksa, permukaan raksa di dalam tabung

tersebut akan turun.

Gambar 11. Gejala kapilaritas pada pipa kapiler

Perhatikan gambar Pada zat cair yang mengalami menikus cekung,

tegangan permukaan menarik pipa ke arah bawah karena tidak seimbang oleh

gaya tegangan permukaan yang lain. Sesuai dengan hukum III Newton tentang

14

Page 15: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

aksi-reaksi, pipa akan melakukan gaya yang sama besar pada zat cair, tetapi dalam

arah berlawanan. Gaya inilah yang menyebabkan zat cair naik.

Gambar 12. Analisis gejala kapiler.

Perhatikan gambar 12 Bentuk pipa kapiler yang menyerupai tabung akan

menyebabkan zat cair menyentuh dinding sebelah dalam sehingga permukaan zat

cair menarik pipa dengan gaya sebesar Fy. Gaya ke atas Fy sehubungan dengan

tegangan permukaan yang bekerja sepanjang keliling permukaan dalam pipa

kapiler adalah hasil kali komponen ke atas tegangan permukaan (γy pada gambar)

dengan keliling permukaan dalam pipa kapiler, adapun keliling pipa kapiler

.

Dinding pipa kapiler memberikan gaya reaksi terhadap zat cair sebesar

..............................................(4)

karena γy = γ cos θ

………………………...(5)

Gaya ini diimbangi oleh berat zat cair setinggi y dalam pipa, yaitu sebesar

w = m g ……………………………………(6)

Jika massa jenis zat cair adalah ρ, tegangan permukaan γ, kenaikan zat cair

setinggi h, dan jari-jari pipa kapiler adalah r, maka berat zat cair yang naik adalah

w = m g

w = ρ V g

w = ρ π r2 y g ……………………………...(7)

15

Page 16: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Zat cair berhenti naik (keadaan seimbang) ketika berat kolom zat cair yang

naik sama dengan komponen gaya ke atas yang dikerjakan pada zat cair dari gaya

adhesi sehubungan dengan tegangan permukaan (w = Fy) karena komponen gaya

vertikal yang menarik zat cair sehingga naik setinggi h adalah F = ( γ cos θ )( 2 π

R ) = 2 π R γ cos θ. Maka, apabila nilai Fy anda ganti dengan ρ π R2 h g, maka

persamaannya menjadi seperti berikut.

w = Fy ...........................................................(8)

ρ π r2 y g = 2 π r γ cos θ …………………………...(9)

Sehingga diperoleh tinggi zat cair di dalam pipa kapiler, yaitu:

……………………………...(10)

Keterangan:

y = kenaikan / penurunan zat cair dalam pipa (m)

γ = tegangan permukaan dalam pipa kapiler (N/m)

θ = sudut kontak (o)

ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

r = jari-jari pipa kapiler (m)

Kenaikan/penurunan zat cair dalam pipa kapiler:

- Untuk zat cair meniskus cekung (misalnya air), sudut kontak θ adalah lancip.

Nilai cosθ pada persamaan bernilai positif, sehingga y bernilai positif, dan ini

berarti zat cair naik.

- Untuk zat cair meniskus cembung (misalnya raksa) sudut kontak θ adalah

tumpul. Nilai cosθ pada persamaan bernilai negatif. Sehingga y bernilai

negatif. Dan ini berarti zat cair turun.

16

Page 17: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

Gambar 13. Pipa kapiler dalam air dan raksa

Gambar (a) : Pipa kapiler dimasukkan ke dalam air, permukaan air didalam pipa

kapiler lebih tinggi dibandingkan permukaan air di luar pipa kapiler. Hal itu

disebabkan adhesi air dengan kaca lebih besar dibandingkan kohesi antarmolekul

air.

Gambar (b) :Pipa kapiler dimasukkan ke dalam raksa, ternyata permukaan raksa

di dalam kapiler lebih rendah dibandingkan raksa di luar pipa kapiler. Hal tersebut

kohesi raksa lebih besar dibanding adhesi raksa dengan kaca.

Dari gejala kapilaritas tersebut diperoleh :

a. Jika adhesi > kohesi, maka :

1) Sudut kontak (θ) < 90o

2) Bentuk permukaan zat cair dalam pipa kapiler cekung (minikus cekung)

3) Zat cair dikatakan membahasi pipa kapiler

4) Ketinggian permukaanzat cair dalam beberapa pipa kapiler yang

berhubungan sebagai berikut.

Gambar 14. Permukaan air dalam beberapa pipa kapilar

b. Jika kohesi > adhesi

17

Page 18: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

1) Sudut kontak (θ) > 90o

2) Bentuk zat cair dalam pipa kapiler cembung (minikus cembung)

3) Zat cair dikatakan tidak membahasi pipa kapiler

4) Ketinggian permukaan zat cair dalam beberapa pipa kapiler yang

berhubungan sebagai berikut.

Gambar 15. Permukaan raksa dalam beberapa pipa kapiler

C. Penerapan Kapilaritas

Berikut ini beberapa contoh yang menunjukkan gejala kapilaritas dalam

kehidupan sehari-hari.

a. Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor sehingga kompor bisa

dinyalakan.

b. Kain dan kertas isap dapat menghisap cairan.

c. Air dari akar dapat naik pada batang pohon melalui pembuluh kayu.

Gambar. Gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari

Selain itu, Kapilaritas terjadi dalam penyerapan air oleh kertas tissue, naiknya lilin leleh pada sumbu lilin, dan masih banyak fenomena lain dalam kehidupan sehari-hari. Darah dipompa melalui arteri dan urat dalam tubuh anda,

18

Page 19: Fisika Fluida - Tegangan Permukaan & Kapilaritas (makalah)

tetapi kapilaritas berperan penting dalam menyebabkan aliran melalui pembuluh darah yang paling kecil, yang bahkan disebut pembuluh kapiler.

Selain keuntungan, kapilaritas dapat menimbulkan beberapa masalah

berikut ini.

a. Air hujan merembes dari dinding luar, sehingga dinding dalam juga basah.

b. Air dari dinding bawah rumah merembes naik melalui batu bata menuju ke atas

sehingga dinding rumah lembap.

19