PROSES TAK REVERSIBEL DALAM LARUTANMATERI AJAR :LAJU PROSES TERTENTU YANG BERLANGSUNG DALAM AIR

Contoh : ViskositasHantaran listrikDifusiPenentuan koefisien viskositas, difusi dan sedimentasi penting untuk menghitung massa molar dan bentuk makro molekul.

KEKENTALAN (VISKOSITAS), Koefisien viskositas dapat diterapkan terhadap aliran laminer.Aliran laminer : aliran yang satu lapisannya (lamina) bergeser relatif perlahan terhadap lapisan yang lain.Bila kecepatan cukup besar, akan terjadi turbulensi.

Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan cara :

1. Laju pengenapan suatu bola dalam cairan

2. Penentuan laju aliran liwat kapiler

3. Gaya yang diperlukan untuk memutar satu dari dua silinder yang konsentrik pada kecepatan sudut tertentu

Satuan viskositas :

Sistem SI : pascal detik (Pa.s) yaitu viskositas fluida dalam nmana kecepatan dibawah tegangan geser 1 Pa.s mempunyai gradien 1 m/detik per meter tegak lurus pada bidang geser

Perpindahan momentum

Rate = F

Resistance = Driving force

=

F/A adalah gaya per luas per satuan waktu

A adalah luas

adalah viskositas

Tanda minus diperlukan karena momentum berpindah dari kecepatan tinggi ke rendah

FLUIDA

BIDANG DIAMUx = 0

BIDANG BERGERAK

Ux

t =

t 0

t =

t 1

t =

t 2

0

Ux

x dan Ux

yyx

)y/U()A/F( xyx

A/y

xU

Aliran turbulen didapat dari menghitung bilangan Reynolds, NRe (tak berdimensi)

Bilangan Reynolds untuk aliran dalam tabung didefinisikan : dv/Dimana

d : diameter tabung

v : kecepatan rata-rata aliran fluida

: rapat massa fluida

: koefisien viskositas

Aliran turbulen : NRe > 2000

Untuk suspensi koloid tertentu dan lautan makro molekul, koefisien viskositas tergantung dari laju geser, dikenal sebagai berkelakuan non-Newtonian

Jika tegangan gesernya (shear stress) mendistorsi partikel tersuspensi, koef viskositasnya dapat turun jika laju gesernya naik.

Jika gaya F diterapkan pada partikel dalam larutan seperti penerapan medan listrik,, bila partikel muatan, atau medan sentrifugal, partikel akan dipercepat.

Bila kecepatan partikel bertambah, maka partikel mengalami gaya gesek yang bertambah.

Untuk kecepatan yang kecil :gaya gesek = v . f

dimana :v : kecepatanf : koefisien gesek dari partikel

Bila kecepatan cukup tinggi untuk gaya gesek agar sama dengan gaya yang diterapka, maka :

F = v . f ; partikel akan bergerak dengan kecepatan tetap

Koefisien gesek f memberikan keterangan mengenai ukuran dan bentuk partikel.

Untuk partikel sferik, Stokes menunjukkan bahwa untuk aliran non turbulen :

f = 6 . . rr : jari-jari partikel sferik

Koef viskositas cairan dapat ditentukan dengan penentuan laju pengenapan bola yang diketahui rapat massanya.

Gaya yang menyebabkan bola mengenap dalam fluida sama dengan massa efektifnya kali kecepatan gravitasinya.

Massa efektif = massa bola - massa fluida yang dipindahkanBila rapat massa bola = r ; dan rapat massa medium = o

Maka gaya yang menyebabkan gerak adalah :4/3 r3 ( – o) g

Dimana g : percepatan gravitasi

Jika laju pengenapan bola dalam cairan tetap, maka kecepatan yang memperlambat sama dengan gaya akibat gravitasi, sehingga :

4/3 r3 ( – o) g = 6 r (dx/dt)dx/dt = 2r ( – o) g / (9 )

Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan meliwatkan cairan ke dalam tabung kapiler, menggunakan persamaan Poisenille :

= [P r 4 t ] / [8 V l]

Dimana t adalah waktu yang diperlukan cairan bervolum V mengalir liwat pipa kapiler, dengan panjang l dan jari-jari r dibawah tekanan yang diterapkan sebesar P

HANTARAN ELEKTROLIK

R = r l A-1 = l K-1 A-1

K = r-1 R = tahanan listrik konduktorl = panjangA = luas penampang (seragam)r = tahan jenisK = hantaran jenis

Nilai K antara 108 -1m-1 : logam (konduktor) 10 –15 -1m-1 : SiO2 (isolator)

Hantaran listrik K larutan elektrolit tersusun akibat distribusi setiap jenis ionTahan diatentukan dengan memakai jembatan Wheatstone (keseimbangan tahanan yang tidak diketahui dengan yang diketahuiHantaran jenis K elektrolit berbanding terbalik dengan tahan sel yang diukurK = Ksel R-1

Tahanan sel Ksel diukur dari tahan sel bila sel mengandung larutan yang diketaui hantarannya

KEMOBILAN LISTRIK (u)

Adalah kecepatan dorong dalam arah medan listrik

dibagi oleh kuat medan listrik E

u = (dx/dt) / E

Kecepatan dorong ion adalah kecepatan rata-rata dalam

arah medan listrik, karena gerak Brown, ion mengalami

pemindahan acak.

Medan listrik adalah resultan gaya listrik persatuan

muatan positif, satuan N C-1. Medan listrik adalah

besaran vektor, tetapi dipakai notasi vektor (karena

hanya ditinjau keadaan medan listrik dalam arah x)

Potensial listrik diukur dalam volt yaitu energi persatuan muatan

1 V = 1 J C-1 = 1N m C-1

1 Vm-1 = 1NC-1

Jadi kuat medan listrik dinyatakan juga dalam Vm-1.

Dalam sistem SI kecepatan dalam ms-1, maka kemobilan listrik

dalam (ms-1)/(Vm-1) = m2V-1s-1

Metoda penentuan kemobilan listrik :

melalui penentuan kecepatan batas antara dua larutan elektrolit

dalam tabung penampang seragam yang diliwati arus listrik.

Larutan 0,1 M KCl diletakkan diatas larutan CdCl2

Ion K+ bergerak keatas, menjauhi kedudukan batas awal

Ion K+ diikuti ion Cd yang geraknya lebih lambat, sehingga tidak

terjadi celah dalam kolom elektrolit.

Terjadi perubahan konsentrasi CdCl2 pada kedudukan batas

dinyatakan oleh

Menghitung kemobilan listrik dari K+, diperlukan kuat medan E

dalam larutan KCl.

Kuat medan listrik E adalah gradien negatif dari potensial listrik

Soal :

1. Penentuan viskositas menurut bola jatuh

Suatu bola sperik berdiameter 1 cm dengan densitas 2,2 g/ml, jatuhkan

pada cairan yang densitasnya 1,2 g/ml dan tinggi cairan 40 cm. Lama bola

sperik menempuh jarak tersebut adalah 30 detik. Tentukan viskositas

cairan tersebut. Percepatan gravitasi = 10 m/det2.

2. Penentuan viskositas metoda Oslwald.

Dibawah tekanan 2 atm, sebanyak 5 ml cairan yang akan ditentukan

viskositasnya, mengalir melalui kapiler yang berdiameter 0,3 mm. Waktu

yang dibutuhkan untuk memindahkan cairan ini adalah 20 detik, panjang

pipa kapiler adalah 20 cm. Tentukan viskositas cairan tersebut.

Catatan : (kuiz 18/05/10)

Peserta : 35 mhs.

Izin : Claudia Kartka dewi (org tua dioperasi)