Laporan Praktikum Kimia Fisik-Viskositas Cairan Pada Berbagai Suhu
-
Upload
hestin-permatasari -
Category
Documents
-
view
1.277 -
download
13
Transcript of Laporan Praktikum Kimia Fisik-Viskositas Cairan Pada Berbagai Suhu
Laporan Praktikum Kimia Fisik
Viscositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu
Nama : Hestin PermatasariNIM : 10510035Tanggal Percobaan : 28 September 2012Tanggal Pengumpulan: 5 Oktober 2012Nama Asisten : Nungky Aprilia/20512060
Adri Nora/1050037
Laboratorium Kimia Fisika
Program Studi Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Bandung
2012
Viscositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu
I. Tujuan Percobaan
I.1 Menentukan viscositas kloroform dan toluene pada berbagai suhu
I.2 Menentukan nilai E dan A air, toluene, dan kloroform
I.3 Menentukan tetapan vanderwaals air, toluene, dan kloroform
II. Teori Dasar
Fluida atau zat alir adalah zat yang dapat mengalir dan bentuknya selalu berubah
dengan perubahan volume. Yang termasuk dalam kategori fluida adalah zat cair dan gas.
Fluida mempunyai kerapatan yang harganya tertentu pada temperatur dan tekanan
tertentu. Harga kerapatannya tergantung pada temperatur dan tekanan, apabila temperatur
dan tekanan suatu fluida berubah maka kerapatannya akan berubah. Bagi zat cair
kerapatannya tidak akan terpengaruh oleh perubahan temperatur dan tekanan, hal ini juga
dinamakan fluida tidak dapat mampat (incompresible) sedangkan gas sangat dipengaruh
oleh perubahan temperatur dan tekanan dan dikenal juga sebagai fluida dapat mampat
(compresible).
Setiap fluida, gas atau cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal dengan viskositas,
yang dapat didefinisikan sebagai tahanan yang dilakukan suatu lapisan fluida terhadap
suatu lapisan lainnya. Pada aliran laminar, fluida dalam pipa dianggap terdiri atas lapisan
molekul-molekul yang bergerak di atas yang lainnya dengan kecepatan yang berbeda-
beda. Profil kecepatan pada berbagai lapisan ini berbentuk parabola dengan kecepatan
paling tinggi terdapat pada lapisan bagian tengah pipa.
Alat yang dipakai untuk menentukan Viscositas dinamakan Viscometer. Ada beberapa
jenis Viscometer, diantaranya :
a) Viscometer Ostwald
b) Viscometer Lehman
c) Viscometer bola jatuh dari Stokes.
III. Data PengamatanIII.1 Data Piknometer
Truang=25ºCWpiknokosong=19.37 gramWpikno+air=45.03 gramWpikno+kloroform=57.32 gramWpikno+toluene=41.13 gram
III.2 Data Viskositas
Larutan T(ºC) tlarutan (s)t1 t2 t3 trata-rata
Air 30 39.75 37.08 38.92 38.5833335 34.8 31 30.43 32.0766740 28.62 28.55 28.34 28.50333
Kloroform 30 25.51 25.06 25.06 25.2135 29.72 30.75 29 29.8233340 34.87 36.82 31.92 34.53667
Toluene 30 18.49 17.73 18.31 18.1766735 18.54 18.33 18.35 18.4066740 17.1 17.41 17.46 17.32333
IV. Pengolahan DataIV.1 Volume pikno
V pikno=W pikno+air−W piknokosong
ρair
V pikno=45.03−19.37
0.997048=25.7267mL
IV.2 ρ zat pada suhu 25ºC
ρ zat=(W ¿¿ pikno+zat−W piknokosong)
V pikno
¿
ρkloroform=57.32−19.37
25.7267=1.475121
ρtoluen=41.13−19.37
25.7267=0.845814
IV.3 Penentuan viskositas zat pada berbagai suhu
ηzat=(t ¿¿ zat x ρzat )
t air x ρair
x ηair¿
ηkloroform30=25.21x 1.475121
38.5833 x 0.997048x 0.798=0.771414
Larutan T(ºC) tlarutan (s) Viskositast1 t2 t3 trata-rata
Air 30 39.75 37.08 38.92 38.58333 0.79835 34.8 31 30.43 32.07667 0.7240 28.62 28.55 28.34 28.50333 0.653
Kloroform 30 25.51 25.06 25.06 25.21 0.77141435 29.72 30.75 29 29.82333 0.99040140 34.87 36.82 31.92 34.53667 1.170603
Toluene 30 18.49 17.73 18.31 18.17667 0.31891635 18.54 18.33 18.35 18.40667 0.35049140 17.1 17.41 17.46 17.32333 0.336673
Keterangan : karena tidak dilakukannya pengambilan data piknometer pada
berbagai suhu, maka massa jenis zat dan massa jenis air yang digunakan untuk
semua perhitungan menggunakan data pada suhu 25ºC. sedangkan data viskositas
air pada berbagai suhu menggunakan data dari literature.
IV.4 Penentuan E dan A(temperature dalam Kelvin)#air
0.003150.00320.003250.00330.00335
-0.45-0.4
-0.35-0.3
-0.25-0.2
-0.15-0.1
-0.050
f(x) = 1901.91932288643 x − 6.50292421948774R² = 0.999969199510565
penentuan E dan A air
penentuan E dan A airLinear (penentuan E dan A air)
1/T
ln η
y = 1901,x - 6,502
ln η=ER
x1T
+ ln A
Maka, ln A= -6502, sehingga A=0, dan:ER
= E
√1=1901
E= 1901
#kloroform
0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
f(x) = − 3959.14457598028 x + 12.8194056378484R² = 0.989089034258529
penentuan E dan A kloroform
penentuan E dan A kloro-formLinear (penentuan E dan A kloroform)
y = -3959,x + 12,81
ln η=ER
x1T
+ ln A
Maka, ln A= 12.81, sehingga A=365857, dan: ER
= E
√0.989=−3959
E= -3937,1652
#toluene
0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335
-1.16
-1.14
-1.12
-1.1
-1.08
-1.06
-1.04
-1.02
-1
f(x) = − 520.735987730059 x + 0.597701149473457R² = 0.335833544310746
penentuan E dan A toluen
penentuan E dan A toluenLinear (penentuan E dan A toluen)
y = -520,7x + 0,597
ln η=ER
x1T
+ ln A
Maka, ln A= 0.597, sehingga A=1.8167, dan: ER
= E
√0.335=−520.7
E= -301.3769
IV.5 Penentuan tetapan van der waalsTidak dapat ditentukan karena tidak dilakukannya pengukuran massa jenis zat pada berbagai suhu, sehingga tidak ada variasi yang bisa dialurkan pada kurva.
V. Pembahasan
Pada fluida yang tidak diidealisir terdapat suatu aktivitas molekuler antara
lapisannya. Salah satu akibat dari aktivitas ini adalah munculnya gesekan internal
antara bagian-bagian tersebut, yang dapat pula 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 ditempat-tempat yang jaraknya terhadap dinding pipa semakin
kecil, dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa. Sedangkan kecepatan
terbesar terdapat ditengah-tengah pipa aliran.
Viscositas suatu fluida adalah sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya
tahanan dalam fluida terhadap gesekan. Fluida yang mempunyai viscositas rendah,
misalnya air mempunyai tahanan dalam terhadap gesekan yang lebih kecil
dibandingkan dengan fluida yang mempunyai viscositas yang lebih besar.
Gaya
F dyne
L cm
Gambar diatas merupakan 2 lapisan fluida sejajar dengan masing-masing mempunyai
lua A cm2 dan jarak kedua lapisan L cm. Bila lapisan atas bergerak sejajar dengan
lapisan bawah pada kecepatan V cm/detik relatif terhadap lapisan bawah, supaya
fluida tetap mempunyai kecepatan V cm/detik maka harus bekerja suatu gaya sebesar
F dyne.
Gejala ini dapat dianalisis dengan suatu besaran yang disebut kekentalan atau
viscositas (viscosity). Oleh karena itu, viscositas berkaitan dengan gerak relatif antar
bagian-bagian fluida, maka besaran ini dapat dilihat sebagai ukuran kesulitan fluida
untuk mengalir. Semakin besar viskositas suatu fluida makin sulit fluida itu mengalir.
Viscositas suatu cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan alir cairan.
Beberapa zat cair dan gas mempunyai sifat daya tahan terhadap aliran ini, dinyatakan
dengan Koefisien Viscositas (η).
Viscositas ialah besarnya gaya tiap cm2 yang diperlukan supaya terdapat
perbedaan kecepatan sebesar 1 cm tiap detik untuk 2 lapisan zat cair yang parallel
dengan jarak 1 cm. Viscositas dapat dihitung dengan rumus Poiseville:
A cm2
A cm2
Kecepatan V cm/detik
η=πΡR4 Τ
8 LVdengan:
R = Jari-jari pipa dialiri cair (cm)
T = Waktu alir (detik)
P = Tekanan yang menyebabkan zat cair mengalir (dyne
cm2 )
V = Volume zat cair (liter)
L = Panjang pipa (cm)
η = Koefisien Viscositas (centipoise)
Makin besar kekentalannya, makin sukar zat cair itu mengalir dan begitu pula
sebaliknya, bila makin encer makin mudah mengalir.
1η=Q
Dengan: Q = Fluiditas
Fluiditas yaitu kemudahan suatu zat cair untuk mengalir. Dari rumus diatas dapat
dilihat bahwa Fluiditas berbanding terbalik dengan kekentalan (Koefisien
Viscositas).
Viskositas terutama terjadi karena interaksi antar molekul-molekul cairan.
Viskositas adalah besaran yang harganya bergantung pada suhu. pada sebagian besar
zat cair, dengan bertambahnya suhu, maka nilai koefesien fluiditas akan menurun,
begitu juga sebaliknya, bila temperature diturunkan, maka besarnya fluiditas akan
naik. Namun pada percobaan kali ini, yang mengalami penurunan fluiditas terhadap
suhu hanya air. Viskositas kloroform pada percobaan kali ini mengalami kenaikan
dengan bertambahnya suhu. Viskositas toluene saat pertama kali dinaikkan suhu
kenaikan dan saat dinaikkan lagi, viskositasnya menurun, namun nilainya lebih tinggi
dari viskositas awal. Penyimpangan pengaruh suhu pada viskositas ini bisa
dikarenakan nilai viskositas diukur saat suhu larutan belum mencapai suhu yang
diinginkan atau bisa juga karena pengukuran waktu saat penggunaan viscometer
Oswald dilakukan oleh praktikan yang berbeda-beda sehingga dimungkinkan
perbedaan ketelitian dalam melihat waktu di stopwatch. Hal lain yang menimbulkan
kesalahan adalah kemungkinan tmbulnya gelembung saat pengukuran. Timbulnya
gelembung ini akan mengganggu aliran laminar sehingga waktu yang diperoleh
bukanlah waktu yang seharusnya diukur. Dan sebenarnya hasil perhitungan ini pun
tidak dapat digunakan, karena tidak adanya data massa jenis zat pada berbagai suhu,
sehingga perhitungan menggunakan data seadanya yang tentu saja menghasilkan
hasil yang tidak valid.
Selain temperature, hal lain yang mempengaruhi viskositas antara lain:tekanan.
Kehadiran zat lain, massa jenis, ukuran dan berat molekul, serta kekuatan antar
molekul. Variable yang diamati untuk penentuan viskositas pada percobaan ini selain
temperature adalah massa jenis. Massa Jenis (specific weight) dari suatu benda
adalah besarnya gaya grafitasi yang bekerja pada suatu massa dari suatu satuan
volume, oleh karena itu berat jenis dapat didefinisikan sebagai: berat tiap satuan
volume. Nilai viskositas akan berbanding lurus dengan nilai massa jenis zat. Hasil
percobaan ini dengan melihat data yang didapatkan menunjukkan gejala yang sama.
Secara umum kloroform dengan massa jenis yang tinggi juga mempunyai viskositas
yang tinggi dibandingkan dengan air maupun toluene. Begitu juga dengan toluene,
dengan massa jenisnya yang kecil, nilai viskositasnya pun juga kecil dibandingkan
dengan air dan kloroform. Bila dilakukan pengukuran massa jenis pada berbagai
suhu, secara teoritis temperature akan berbanding terbalik dengan massa jenis.
Dengan bertambahnya suhu, maka massa jenis larutan akan berkurang. Dan dengan
demikian seharusnya dapat pula ditentukan tetapan vanderwaals dengan mengalurkan
kurva antara 1/ η dengan 1/ρ, maka tidak dilakukan perhitungan untuk menentukan
tetapan van der waals.
Pada percobaan ini penentuan viskositas menggunakan metode Ostwald. metode
Ostwald merupakan suatu variasi dari metode Poiseulle. Pada Ostwald yang diukur
adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui
pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri, jadi waktu
yang dibutuhkan oleh cairan untuk melalui batas yang ditentukan dapat diukur
menggunakan stop watch.
VI. Kesimpulan1. viskositas kloroform pada suhu 30ºC, 35ºC, dan 40ºC secara berturut-turut adalah
0.771, 0.99, 1.17
2. viskositas toluene pada suhu 30ºC, 35ºC, dan 40ºC secara berturut-turut adalah
0.318, 0.350, 0.336
3. Nilai E dan A pada air secara beruruttan adalah 1901 dan 0
4. Nilai E dan A pada kloroform secara beruruttan adalah -3937.1652 dan 365857
5. Nilai E dan A pada toluen secara beruruttan adalah -301.3769 dan 1.8167
6. Tetapan vanderwaals tidak dapat ditentukan
VII. Daftar PustakaS.Glasston. 1946.“textbook of physical chemistry”. Ed 2. Hal 496-500J.A.kicthener. 1967.”findlay’s practical physical chemistry”. Ed 8. Hal 86-91Rao, RR dan Fasad, KR. 2003. “Effects of Velocity- Slip and Viscosity variation on
Journal Bearings”. Vol 46. Hal 143-152. India
LAMPIRAN
LAMPIRAN
TETAPAN VAN DER WAALS
JAWABAN PERTANYAAN
1. Bilangan Reynolds adalah rasio dari gaya inersia terhadap gaya viskos yang mengkuantifikasi hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini dapat mengidentifikasi jenis aliran yang berbeda seperti laminar dan turbulen. Yang dikategorikan aliran laminar adalah yang mempunyai bilangan Reynolds kurang dari 2300.
2. Cara lain untuk menentukan viskositas adalah dengan metode lehman. Nilai viscositas Lehman didasarkan pada waktu kecepatan alir cairan yang akan diuji atau dihitung nilai viscositasnya berbanding terbalik dengan waktu kecepatan alir cairan pembanding, dimana cairan pembanding yang digunakan adalah air. Persamaannya adalah sebagai berikut :
η=TcairanTair