MODUL 3

VISKOSITAS

I. Tujuan1. Dapat mengukur viskositas suatu zat cair dengan air sebagai pembanding dan

pengaruhnya terhadap temperature dengan menggunakan viscometer Ostwald.

2. Dapat mengukur viskositas beberapa macam sampel oli dengan menggunakan viscotester VT-03e

II. Dasar Teori

Setiap fluida, gas atau cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai viskositas. Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viscometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat, maka viskositas dari cairan itu rendah (misalnya air) dan bila cairan mengalir lambat, maka dikatakan cairan itu viskositasnya tinggi (misalnya madu). Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan adalah metoda kapiler dari Poiseuille. Pada metoda ini di ukur waktu (t), yang diperlukan untuk volume tertentu cairan (v) untuk mengalir melalui pipa kapiler dibawah persamaan Poiseuille dinyatakan sebagai,

V = PR4

t 8ηL

Persamaan ini berlaku untuk gas dan cairan. Ada beberapa viscometer yang sering digunakan untuk menentukan viskositas suatu larutan, yaitu :

1. Viscometer Ostwald : untuk menentukan laju aliran kuat lapiler2. Viskotester VT-03E

2.1 Viskotester Ostwald

Metoda Ostwald merupakan suatu variasi dari metoda Poiseuille. Pada viscometer 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.

Didalam percobaan diukur waktu aliran untuk volume melalui pipa kapiler yang vertical. Jumlah tekanan (p) dalam hokum Poiseuille adalah perbedaaan tekanan kedua permukaan cairan dan berbanding lurus dengan berat jenis cairan (ρ). Dalam prakteknya R dan L sukar secara teliti, karenanya viskositas cairan ditetapkan dengan cara membandingkannya dengan cairan yang mempunyai viskositas tertentu, misalnya air.

Persamaan yang digunakan,

η air = ρ air . t air η sampel ρ sampel . t sampel

Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik antar molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang, maka sebelum suatu lapisan molekul lainnya diperlukan suatu energy tertentu. Sesuai dengan hokum distribusi Maxwell – Boltzman, jumlah molekul yang memiliki energy yang diperlukan untuk mengalir dihubungkan denga factor e-ΔRT. maka fluiditas sebanding dengan e-ΔRT dan viskositas sebanding dengan e-ΔRT. secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas dinyatakan dengan persamaan empiric,

e-ΔRT

ln = ln A - ΔE/RT, dengan A = tetapan yang sangat bergantung pada massa molekul relatif dan volume molar cairan, dan E = energi ambang per Mol yang diperlukan untuk proses awal aliran.

II.2. Viskotester VT-03E

Salah satu cara untuk menentukan viskositas suatu cairan lainnya, yaitu dengan alat viskotester VT – 03E yang terdiri dari :1. Main unit : bagian alat ukur utama yang memiliki bagian petunjuk

skala harga viskositas2. AC Adaptor : komponen alat yang mengatur sumber arus listrik AC3. Rotor : komponen alat yang mengukur sampel, VT-03E menggunakan

tiga jenis rotor, yaitu :a. Rotor no 3 untuk pengukuran dengan harga viscosistas 0.3dPa.s

sampai 13 dPa.sb. Rotor no 1 untuk pengukuran dengan harga viscositas 3dPa.s

sampai 150 dPa.sc. Rotor no 2 untuk pengukuran dengan harga viskositas 100 dPa.s

sampai 3000 dPa.s4. Cup/beaker : bejana untuk menampung sampel5. Baterai : sumber rus pengganti arus AC6. Rotor extension : batang pengaduk tambahan apabila diperlukan

klemp/stand

Jika harga viskositas sampel belum diketahui, pengukuran menggunakan rotor disesuaikan dengan prosedur : rotor no 2, lalu no 1 , kemudian no 3.

III. Alat dan Bahan

Alat ; Bahan :

1. Viscometer Ostwald 1. Alkohol2. Satu set viscotester VT-03E 2. Air3. Piknometer 3. Larutan Nacl4. Thermostat 4. Oli 5. Pipet filler6. Gelas ukur7. Botol semprot8. Gelas kimia9. Thermometer10. Stopwatch

IV. Cara Kerja4.1. Viskotester Ostwald4.1.1. Menentukan berat jenis menggunakan Piknometer

1. Timbang piknometer kosong, catat data penimbangannya2. Isi piknometer dengan air yang sudah diukur suhunya sampai penuh, tutup

sampai airnya meluber, timbang, catat3. Isi piknometer dengan sampel lain, lakukan langkah no. 2

4.1.2. menentukan viskositas

1. Simpan viscometer Ostwald dalam thermostat. Viscometer dijepit dengan klemp.

2. Masukkan air kedalam Ostwald, kemudian isap air menggunakan pipet filler sampai melewati garis a pada pipa kapiler

3. Biarkan air mengalir, pada saat permukaan air tepat sejajar dengan garis a hidupkan stopwatch. Catat waktu yang di[erlukan sampai cairan melewati garis b, ulangi hingga 3x

IV.2. Viscometer VT – 03E

1. Peganglah viscometer dan pasangkan pada klemp. Gunkan sekrup dibawah klemp untuk membuat posisi main unit horizontal, untuk mengeceknya dengan melihat posisi water pas (gelembung air pada display). Posisi water pas berada ditengah menunjukkan posisi main unit sudah horizontal.

2. Tempelkan rotor yang sesuai untuk sampel dengan memutar sekrup rotor pada bagian bawah main unit berlawanan arah jarum jam

3. Meletakkan rotor ditengan-tengah beaker dan mengisinya dengan cairan sampel hingga permukaan cairan tepat pada penunjuk batas sampel pada rotor, aturlah jarak ujung rotor dengan dasar beaker kira-kira 15mm

4. Ubahlah klemp pengunci jarum pada main unit kea rah yang berlawanan5. Set power on6. Ketika rotor berputar, jarum penunjuk viskositas bergerak kearah kanan

dan menunjukkan viskositas cairan sampel, bacalah meter viskositas , selama rotor masih berputar dan jarum penujuk stabil

7. Jika pengukuran selesai, kembalikan posisi klemp pengunci jarum kearah yang berlawanan lagi

8. Lepaskan rotor lebih dulu dengan hati-hati, kemudian pindahkan ke beaker9. Sumber : instruction manual viskotester VT – 03E / VT – 04E Rion Cp.

LTD

V. Data Pengamatan

Viskometer Ostwald

A. Penentuan berat jenis dengan piknometer1. Penentuan volume piknometer

- Berat piknometer kosong = 40,023gram- Berat piknometer + air = 90,638gram- Berat air = 50,615gram- Suhu air = 26’C- ρ air pada suhu tsb = 0,99707g/ml (data ini didapat

dari handbook)

Volume piknometer adalah :

ρ air = massa air volume pikno

ρ air = 50,615 gram 50,76 ml

=0,997 g/ml

Volume pikno = massa air ρ air

= 50,615 gram 0.99707 g/ml

= 50,76ml

2. Penentuan berat jenis sampelBerat piknometer kosong = 40,023gramVolume piknometer = 50,76ml

Jenis Sampel Berat piknometer + isi (g)

Berat isi / sampel (g)

Alkohol 80,964 40,941Lar.Nacl 90,946 40,331

Berat jenis (ρ) sampel

1. ρ alcohol = 0,806g/ml2. ρ larutan Nacl = 0,794g/ml

B. Penentuan viskositas dengan Ostwald

Sampel Waktu alir (detik)Air 111

Alkohol 182Lar. Nacl 120

VISCOTESTER VT-03E

VI. Perhitungan

No Jenis sampel Variasi Suhu ‘C Voscositas (dPa.s)

Rotor ke Keterangan

1 Oli 25 14.800 5 Fastron +2 Oli 30 10.000 5 Mesrania 2T3 Oli 40 6000 5 Fastron +4 Oli 50 4000 5 Mesrania 2T5 Oli 60 2500 5 Fastron +6 Oli 70 1500 5 Mesrania 2T

η air = ρ air . t air η sampel ρ sampel . t sampel

Data η air dan ρ air pada suhu pengukuran didapat dari handbook viskositas sampel1. η alcohol = ……….Cp2. η Lar. Nacl =………..Cp

Viskositas Alkohol

η air = ρ air . t air

η alcohol ρ alcohol . t alcohol

= 0,86 = 0,99707 . 111

η alcohol 0.806 . 182

= 0,86 = 110,67

η alcohol 146,692

= 126,15 = 110,67η alcohol

= 126,15 = η alcohol

110,67 = η alcohol

= 1,13 = η alcohol

Viskositas Larutan Nacl

η air = ρ air . t air

η Lar. Nacl ρ Lar. Nacl . t Lar. Nacl

= 0,86 = 0,99707 . 111

η Lar. Nacl 0,794 . 120

= 0,86 = 110,67

η Lar. Nacl 95,28

= 81,94 = 110,67 η Lar. Nacl

= 81,94 = η Lar. Nacl

110,67

= 0,74 = η Lar. Nacl

VII. Pembahasan

Pada zat cair pengaruh suhu terhadap viskositas nya yaitu, semakin tinggi suhu menyebabkan viskositas semakin kecil. Ini terjadi karena dengan menaiknya suhu, kecenderungan zat cair untuk menguap semakin besar atau tekanan uap larutan semakin tinggi. Dengan demikian jarak antar molekul pada zat cair tersebut menjadi semakin renggang dan gaya gesekpun (viskositas) menjadi lebih kecil. Selain itu ini

disebabkan gaya-gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan dakan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperature pada zat cair yang menyebabkan berturunnya viskositas zat cair tersebut.

VIII. Kesimpulan

1. Viskositas dipengaruhi oleh beberapa factor diantaranya adalah temperature, dan tekanan.

2. Urutan fluida dengan viskositas terkecil larutan Nacl, air, alcohol.3. Semakin tinggi temperature menyebabkan viskositas semakin kecil

Daftar Pustaka

Id.answer.yahoo.com

www.google.com Laporan mengenai viskositas Himka POLBAN

www.google.com Viskositas air pada suhu 25,4’C

www.google.com jurnal.unimus.ac.id

TUGAS :

1. Hitung viskositas cairan yang diukur pada suhu 45’C dengan merujuk pada viskositas air (literature) pada suhu tersebut

2. Alurkan ln η terhadap 1/T, kemudian tentukan energy ambangnya, ΔE

PERTANYAAN :

1. Sebutkan cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan, beri penjelasan secara singkat

2. Apakah viskositas atau cairan selalu berkurang bila suhu dinaikan, jelaskan.3. Perkirakan mana yang viskositasnya lebih besar minyak tanah atau minyak

kelapa.

PUSTAKA

1. Daniels et al, “experiments in Physical Chemistry”, ed-7, 19702. J.M. Wilson “Experiment in Physical Chemistry”, ed.2.19783. Instruction manual viscotester VT-04E Rion , LTD

Jawaban Pertanyaan :

1. Cara lain yang dapat di gunakan untuk menentukan viskositas suatu cairan : Fallin ball viscometer,mendapat nilai suatu viscositas dengan mengukur

waktu yang di butuhkan oleh suatu bola jatuh melalui sampel pada jarak tertentu.

Cup-type viscometer,mendapatkan nilai viskositas dengan mengukur waktu yang diperlukan suatu sampel untuk mengalir pada suatu celah sempit(ori fice)

Vibro viscometer,mendapatkan viskositas dengan membiarkan sampel mengalir dalam sebuah pipa kapiler dan mengukur beda tekanan di kedua ujung kapiler tersebut.

Capitallary tube viscometer, mendapat nilai suatu viscositas dengan cara membiarkan suatu sampel mengalir di dalam sebuah pipa kapiler dan mengukur beda tekanan di kedua ujung kapiler tersebut.

Vibro viscometer,mendapatkan nilai viskositas dengan cara mengendalikan amplitude sebuah plat sensor yang di celupkan kedalam sensor (sampel) dan mengukur arus listrik yang di perlukan untuk menggerakkan sensor tersebut.

Rotation viscometer,mendapatkan nilai viskositas dengan mengukur gaya punter rotor sebuah silinder (spindel) yang di celupkan kedalam sampel.

2. Pada zat cair pengaruh suhu terhadap viskositas nya yaitu, semakin tinggi suhu menyebabkan viskositas semakin kecil. Ini terjadi karena dengan menaiknya suhu, kecenderungan zat cair untuk menguap semakin besar atau tekanan uap larutan semakin tinggi. Dengan demikian jarak antar molekul pada zat cair tersebut menjadi semakin renggang dan gaya gesekpun (viskositas) menjadi lebih kecil. Selain itu ini disebabkan gaya-gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan dakan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperature pada zat cair yang menyebabkan berturunnya viskositas zat cair tersebut.

3. Viskositas minyak kelapa dan minyak tanah viskositasnya lebih besar minyak kelapa karena viskositas satu cairan heterogen tergantung pada komposisi penyusun cairan tersebut. Minyak kelapa sebagian besar mengandung asam laurat, yang memiliki viskositas 7.30mPa.s, sedangkan minyak tanah komposisinya sangat bervariasi karena disusun oleh alkana dengan rantai carbon 6 hingga 16. Rantai carbon 6 heksana, memiliki viskositas 0.294mPa.s sedangkan rantai carbon 16 heksadekana, memiliki viskositas 3.34mPa.s. jadi, viskositas minyak tanah cukup bervariasi antara 0.294-3.34mPa.s.

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA TERAPAN DAN PENGUKURAN

”VISCOSITAS”

Dosen Pembimbing : Sri Widarti ,Dr.,S.Si.,M.Si

Kelompok 2

Alimuddin Faqih NIM 131711005

Athraf Ghani Khair NIM 131711006

Dhea Gilang R NIM 131711007

Dzahlusyah NIM 131711008

Tanggal Percobaan : 25 September 2013

Tanggal Penyerahan : 1 Oktober 2013

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

TEKNIK KONVERSI ENERGI – D3 KONVERSI ENERGI

Tahun Ajaran 2013-2014