TEGANGAN PERMUKAANSIFAT CAIRAN :

volume tetap Bentuk mengikuti tempatnya memiliki fluiditas kerapatan agak besar kompresibilitas kecil energi geraknya translasi, rotasi, vibrasi difusi agak cepat memiliki gaya tarik-menarik antar molekulnya memiliki tegangan permukaan.

FENOMENA TEGANGAN PERMUKAAN

Nyamuk di atas permukaan airSilet dan jarum terapung di atas permukaan airDeterjen membasahi pakaianAlkohol dan antiseptik membasahi permukaan lukaButir-butir tanah yang basah saling menempelTetesan air berbentuk bulat

Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang => permukaannya seolah ditutupi lapisan elastis => karena adanya gaya tarik-menarik partikel sejenis di dalam zat cair sampai ke permukaan.

Di dalam cairan => molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis dengan gaya yang sama ke segala arah => akibatnya tidak terdapat resultan gaya yang bekerja pada masing-masing molekul.

Di permukaan cairan => molekul ditarik oleh molekul sejenis arah hanya ke samping dan ke bawah tidak ditarik oleh molekul di atasnya di atas cairan fase uap.

Perbedaan gaya tarikAda sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan.Gaya mengarah ke bawah

Cairan berkontraksi

Tegangan permukaan

permukaan cairan seolah ditutupi selaput elastis

zat cair berusaha membentuk luas permukaan minimum

bentuk bulat telur (sferik)

Tegangan permukaan : gaya per satuan panjang pada permukaan cairan yang melawan ekspansi dari luas permukaan.Usaha yang diperlukan untuk memperbesar satu satuan luas permukaan cairan.

= F ( d = 2 l ) = penambahan luas d permukaan

N/m J/m2dyne/cmerg/cm2

Meniskus dan Sudut KontakMeniskus : gejala melengkungnya permukaan zat cair kettika bersentuhan dengan zat padat (dinding bejana).

Cekung => adhesi > kohesi => tepi permukaan cairan cenderung naik.

Cembung => adhesi < kohesi => tepi permukaan cairan melengkung ke bawahBesarnya kecekungan & kecembungan permukaan cairan ketika bersentuhan dengan zat padat => tergantung besar kecilnya sudut kontak yang terbentuk.

Sudut kontak : sudut yang dibentuk permukaan cairan yang bersentuhan dengan permukaan bidang padatan.

Cos = padat padat-cair cairMeniskus cekung => < 90o => cairan membasahi permukaan padatanMeniskus cembung => > 90o => cairan tidak membasahi permukaan padatan

BahanSudut kontakAir kacaRaksa kacaAir parafinKerosin - kaca0o140o107o26o

Pengukuran Tegangan PermukaanMetoda Kapiler

prinsip : bila sebatang pipa kapiler dimasukkan ke dalam zat cair, maka permukaan cairan dalam pipa kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan.

Bila cairan membasahi bejana => cairan naikBila tidak membasahi bejana => cairan turun

Kapilaritas : proses naik turunnya cairan dalam pipa kapiler.

Akibat tegangan permukaan (permukaan cairan yg menyentuh dinding sepanjang keliling pipa)

Akibat tegangan permukaantimbul gaya berlawanan Besarnya gaya ke atas => F1= 2 r cos

Besarnya gaya ke bawah akibat berat cairan:

F2 = d V g (V = r2 h)

F2 = r2 h d g (d = rapatan cairan)

F1 = F2 (2 r cos = r2 h d g) = r h d g 2 cos

Untuk cairan yang membasahi bejana => ~ 0Persamaan menjadi => = r h d g 2

Untuk cairan yang tidak membasahi bejana => cos ~ negatif => h negatif, maka cairan ditekan dalam kapiler (menurun).Untuk perhitungan akurat => faktor koreksi r/3 untuk hSehingga persamaan menjadi :

= r (h+r/3)(dc-dg) g 2 Dengan metode perbandingan, zat lain dapat dihitung dengan persamaan : 1/ 2 = d1h1 d2h2

2. Metode Wihelmy

Prinsip : berdasarkan gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan.

Alat berupa lempeng tipis dari kaca, platina atau mika dilengkapi neraca.Pelat digantungkan pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan ke dalam cairan. Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat daripermukaan cairan dicatat.

Saat pelat terlepas => F = W + 2 l

Tegangan permukaan : = F W

2lSudut kontak ~ 0, pengaruh ujung lempeng diabaikan.

EFEK TEGANGAN PERMUKAANJarum terapung di atas permukaan air agar tidak tenggelam, maka gaya berat W harus diimbangi komponen gaya yang arahnya ke atas.

2 l cos = m g

Beberapa jenis serangga dapat berjalan di atas air kaki serangga yang terapung berbentuk bola, maka bekerja di semua titik di sekitar lingkarandengan jari-jari r, sehingga I = keliling lingkaran= 2 r.

2 r cos = m g

Perbedaan tekanan bagian dalam dan bagian luar gelembung sabun :

Tekanan bagian dalam > bagian luar

Gelembung sabun berbentuk bola mendapat tekanan P

Gaya yang diterima Pr2

Gaya diimbangi oleh tegangan permukaan 2 buah dinding gelembung :

Pr2 = 4r P= 4/rUntuk gelembung udara dalam cairan 1 lapisan

P = 2 /r

Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan Jenis cairan

Cairan yang memiliki gaya tarik antar molekulnya besar besar

Suhu

Jika suhu naik turunKenaikan suhu menyebabkan molekul-molekul cairan bergerak cepat interaksi antar molekul berkurang.

Pada suhu yang sama logam cair dan lelehan garam > cairan

TEGANGAN PERMUKAAN BERBAGAI CAIRAN

Zat cairSuhu (oC) (dyne/cm)RaksaAirPlasma darahDarahGliserinMinyak zaitunBenzenaCCl4Etanol20203737202020202046072,7573,058,063,132,028,926,822,3

Zat terlarut tertentu

elektrolit, non elektrolit naikContoh : gliserin, sukrosa

Surfaktan

Perluasan film dengan pembentukan gelembung/busaContoh : sabun, detergen, alkohol turun

Kemampuan membasahi benda

kecil kemampuan membasahi benda besar.Contoh : air panas dan air sabun, alkohol.

Sebuah pipa kapiler dengan diameter 0,67 mm dimasukkan ke dalam zat cair yang mempunyai rapatan 1,92 g/cm3. Bila kenaikan cairan dalam kapiler 1,5 cm dan sudut kontak zat cair dengan dinding kapiler adalah 37oC.Hitung tegangan permukaan zat cair !

Kenaikan air dan benzena dalam kapiler yang sama masing-masing adalah 9,9 dan 4,5 cm. Jika pada 20oC tegangan permukaan air 72,75 dyne/cm, rapatan air dan benzena masing-masing adalah 0,9982 dan 0,8785 g/cm3.Hitung : a. benzenab. jari-jari pipa kapiler !