Pengaruh suhu terhadap viskositas

LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA

“SUHU dan VISKOSITAS”

 

Disusun oleh :

Mufidah Nurul Hidayah                    12030654058

Faristya Putri Alifia Zahro                12030654059

Selly Nalafradiany Susandoro          12030654060

Erlina Putri Mayangsari                   12030654201

Audhea Setya Pramesswari              12030654236

Pendidikan Sains B 2012

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2014

ABSTRAK

SUHU DAN VISKOSITAS

Kami telah melakukan percobaan Suhu dan Viskositas pada hari Senin, 12 Mei 2014 di Laboratorium Pendidikan Sains Unesa. Tujuan dari percobaan kami adalah menyelidiki apakah suhu fluida berpengaruh terhadap viskositas fluida. Adapun metode yang kami gunakan adalah Pertama menuangkan minyak goreng ke gelas kimia volume 400 ml. Memanaskan minyak goreng menggunakan pemanas dan dudukannya sampai suhu 50^ᵒ C kemudian menuangkan minyak goreng ke gelas titrasi lalu memasukkan kelereng ke dalam gelas titrasi sampai dasar dan menghitung waktunya menggunakan stopwatch. Setelah menghitung waktu kemudian kecepatan dengan rumus v =s/t , kemudian menghitung viskositasnya. Kemudian mencatat hasil yang diperoleh. Yang terakhir mengulangi langkah dari awal dengan suhu 30^o, 35^o, 40^o, dan 45^o C. Berdasarkan hasil percobaan menghitung viskositas yang kami lakukan dengan manipulasi suhu minyak goreng (fluida) berturut-turut 30^oC, 35^oC, 40^oC, 45^oC dan 50^oC,  didapatkan kecepatan kelereng saat dialirkan dalam fluida hingga mencapai dasar gelas titrasi adalah berturut-turut sebesar 2,623 x 10^-1 m/s, 2,732 x 10^-1 m/s, 3,086 x 10^-1m/s,  3,205 x 10^-1m/s, dan 3,623 x 10^-1m/s. Kemudian dilakukan perhitungan dengan rumus  η = 2r² g/9 v . (ρb- ρf), didapatkan nilai viskositas berturut-turut sebesar 2,181 x 10^-1 Pa S saat suhu 30⁰C, 2,101 x 10^-1 Pa S saat suhu 35^oC, 1,862 x 10^-1Pa S saat suhu 40^oC, 1,783 x 10^-1Pa S saat suhu 45^oC, dan 1,576 x 10^-1Pa S saat suhu 50^oC. Hasil percobaan tersebut sudah sesuai dengan teori bahwa, semakin tinggi suhu minyak goreng, maka kecepatan kelereng juga semakin tinggi, dan nilai viskositasnya semakin kecil, atau suhu berbanding terbalik dengan nilai viskositas. 

Kata kunci: Minyak goreng, viskositas, suhu 

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan-gesekan inilah yang menghambat aliran zat cair. Besarnya kekentalan zat cair (viskositas) dinyatakan dengan suatu bilangan yang menentukan kekentalan suatu zat cair. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas.

Viskositas adalah gesekan interval, gaya viskos melawan gerakan sebagai fluida relatif terhadap yang lain. Viscositas adalah alasan diperlukannya usaha untuk mendayung perahu melalui air yang tenang, tetapi juga merupakan suatu alasan mengapa dayung bisa bekerja. Efek viskos merupakan hasil yang penting dalam pipa aliran darah. Pelumasan bagian dalam mesin fluida viskos cenderung melekat pada permukaan zat yang bersentuhan dengannya.

Diantara salah satu sifat zat cair adalah kental (viskos) dimana zat cair memiliki kekentalan yang berbeda-beda materinya, misalnya kekentalan minyak goreng dengan kekentalan oli. Dengan sifat ini zat cair banyak digunakan dalam dunia otomotif yaitu sebagai pelumas mesin. Telah diketahui bahwa pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap mesin membutuhkan kekentalan yang berbeda-beda.

Suatu zat memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukkan kedalamnya mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Sebagai contoh, apabila kita memasukkan sebuah bola kecil kedalam zat cair, terlihatlah batu tersebut mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu mengalami sejumlah perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil menjelaskan bahwa adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga kecepatan bola berubah. Mula-mula akan mengalami percepatan yang dikarenakan gaya beratnya tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya percepatannya akan semakin berkurang dan akhirnya nol. Pada saat tersebut kecepatan bola tetap dan disebut kecepatan terminal. Hambatan-hambatan dinamakan sebagai kekentalan (viskositas). Akibaat viskositas  zat cair itulah yang menyebabkan terjadinya perubahan yang cukup drastic terhadap kecepatan batu. Aliran viskos, dalam berbagai masalah keteknikan pengaruh viskositas pada aliran adaalh kecil, dan dengan demikian diabaikan. Cairan kemudian dinyatakan sebagai tidak kental (invicid) atau seringkali ideal dan diambil sebesar nol. Tetapi jika istilah aliran viskos dipakai, ini berarti bahwa viskositas tidak diabaikan. Untuk benda homoogen yang dicelupkan kedalam zat cair ada tiga kemungkinan yaitu, tenggelam, melayang, dan terapung. Oleh kaarena itu percobaan ini dilakukan agar praktikan dapat mengukur viskositas berbagai jenis zat cair. Karena semakin besar nilai viskositas dari larutan maka tingkat kekentalan larutan tersebut semakin besar pula.

B.     Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, dapat diambil suatu rumusan masalah sebagai berikut "Bagaimanakah pengaruh suhu terhadap viskositas fluida?"

C.    Tujuan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah "Untuk menyelidiki pengaruh suhu fluida terhadap viskositas fluida itu"

D.    Hipotesis

Semakin tinggi suhu, makan viskositas akan semakin rendah

BAB II

DASAR TEORI

                Viskositas (kekentalan) dapat diartikan sebagai suatu gesekan di dalam cairan zat cair. Kekentalan itulah maka diperlukan gaya untuk menggerakkan suatu permukaan untuk melampaui suatu permukaan lainnya, jika diantaranya ada larutan baik cairan maupun gas mempunyai kekentalan air lebih besar daripada gas, sehingga zat cair dikatakan lebih kental daripada gas. Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan juga menunjukkan semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas

            Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s). Ketika berbicara viskositas, anda berbicara tentang fluida sejati. Fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas.

          Menurut George Stokes besarnya gaya gesek pada fluida inilah yang disebut gaya stokes dengan koefisien viskositasnya η dengan konstanta k = 6πr. Sehingga gaya gesek (gaya stokes) dapat dirumuskan sebagai: 

         Jika sebuah benda berbentuk bola jatuh bebas dalam suatu fluida kental, kecepatannya akan  bertambah karena pengaruh gravitasi bumi sehingga mencapai suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap tersebut dinamakan kecepatan terminal. Pada saat kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan:

      Dengan :

            v = kecepatan terminal (m/s)

            η = koefisien viskositas fluida (Pa s)

            r = jari-jari bola (m)

            g = percepatan gravitasi (m/s²)

            ρ_b = massa jenis bola (kg/m³⁾

            ρ_f  = massa jenis fluida (kg/m³⁾

        Viskositas suatu cairan  murni  merupakan  indeks  hambatan  air  cairan  atau larutan. Viskositas dapat diukur dengan menggunakan tabung Cannon Fenske, yaitu dengan menghitung waktu alir zat cair di dalam tabung Cannon Fenske. Cara ini juga untuk menghitung jari-jari molekul. Caranya yaitu setelah didapatkan waktu alir zat cair maka akan didapatkan viskositas dari zat cair tersebut. Selanjutnya akan didapat slope (A), akhirnya akan didapatkan jari-jari (r) dengan menggunakan persamaa:

Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas:

1.       Suhu

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya.

2.       Konsentrasi larutan

Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.

3.       Berat molekul solute

Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas.

4.       Tekanan

Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan.

BAB III

METODE PERCOBAAN

A.    Rancangan Percobaan

B.     Alat dan Bahan

1.      Alat

a.       Gelas titrasi                                        1 buah

b.      Gelas kimia 500 ml                             1 buah

c.       Pemanas dan dudukannya                  1 buah

d.      Mistas                                                1 buah

e.       Termometer                                        1 buah

f.       Stopwatch                                           1 buah

g.      Gotri/kelereng                                     1 buah

2.      Bahan

a.       Minyak goreng                                    500ml

C. Alur

D.    Variabel

1.    Variabel manipulasi                  : suhu

2.    Variabel kontrol                      : jumlah gotri/kelereng, kedalaman (banyaknya minyak)

3.    Variabel respon                       : viskositas, kecepatan

E.  Langkah Kerja 
           Pertama- tama menuangkan minyak goreng ke gelas kimia volume 400ml. Memanaskan minyak goreng menggunakan pemanas dan dudukannya sampai suhu 50^ᵒ C kemudian menuangkan minyak goreng ke gelas titrasi lalu memasukkan kelereng ke dalam gelas titrasi sampai dasar dan menghitung waktunya menggunakan stopwatch. Setelah menghitung waktu kemudian kecepatan dengan rumus v = s/t, kemudian menghitung viskositasnya. Mencatat hasil yang diperoleh. Mengulangi langkah dari awal dengan suhu 30^ᵒ, 35^ᵒ, 40^ᵒ,dan 45^ᵒ C.

 

BAB IV
DATA DAN ANALISIS

A.    Data

No	Suhu (ᵒC)	Waktu (t±0,01)S	Kecepatan (cm/s)
1	30	1,90	26,23
2	35	1,83	27,32
3	40	1,62	30,86
4	45	1,56	32,05
5	50	1,38	36,23

Diameter kelereng (d)      = 1,15 cm = 1,15 x 10^-2 m

Massa kelereng (m)          = 2 gram = 0,2 x 10^-2 kg

Jarak                                 = 50 cm = 0,5 m

B. Analisis

    Dengan menggunakan rumus:

η = 2r² g/9 v . (ρb- ρf)

    Keterangan:  

    η = koefisien viskositas 

    r = jari-jari bola (m) 

    g = percepatan gravitasi (kg/m³) 

    v = kecepatan benda (m/s) 

       Didapatkan hasil perhitungan koefisien viskositas sebagai berikut: 

 

No	Suhu (ᵒC)	Kecepatan (m/s)	Viskositas (η) Pa S
1	30	2,623 x 10-1	2,181 x 10-1
2	35	2,732 x 10-1	2,101 x 10-1
3	40	3,086 x 10-1	1,862 x 10-1
4	45	3,205 x 10-1	1,783 x 10-1
5	50	3,623 x 10-1	1,576 x 10-1

        Pada saat suhu minyak goreng (fluida) 30^oC, kecepatan kelereng yang dijatuhkan sebesar 2,623 x 10^-1 m/s.Kemudian dilakukan perhitungan nilai viskositasnya nilai viskositas sebesar 2,181 x 10^-1 Pa S. 

              Pada saat suhu minyak goreng (fluida) 35^oC, kecepatan kelereng yang dijatuhkan sebesar 2,732 x 10^-1 m/s.Kemudian dilakukan perhitungan nilai viskositasnya nilai viskositas sebesar 2,101 x 10^-1 Pa S. 

            Pada saat suhu minyak goreng (fluida) 40^oC, kecepatan kelereng yang dijatuhkan sebesar 3,086 x 10^-1m/s.Kemudian dilakukan perhitungan nilai viskositasnya nilai viskositas sebesar 1,862 x 10^-1Pa S.    

              Pada saat suhu minyak goreng (fluida) 45^oC, kecepatan kelereng yang dijatuhkan sebesar 3,205 x 10^-1m/s. Kemudian dilakukan perhitungan nilai viskositasnya nilai viskositas sebesar 1,783 x 10^-1Pa S. 

            Pada saat suhu minyak goreng (fluida) 50^oC, kecepatan kelereng yang dijatuhkan sebesar 3,623 x 10^-1m/s. Kemudian dilakukan perhitungan nilai viskositasnya nilai viskositas sebesar 1,576 x 10^-1Pa S.

 C. Garafik

 

BAB V

PEMBAHASAN

Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir, dan juga menunjukkan semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Dengan kata lain kecepatan gerak benda pada fluida tersebut juga semakin kecil. Salah satu faktor yang mempengaruhi viskositas adalah suhu. Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya. Untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap viskositas suatu fluida, dapat dilakukan dengan cara menghitung kecepatan sebuah bola kelereng yang dialirkan di dalam minyak goreng dengan suhu yang berbeda-beda. Hal itu dapat dilakukan dengan membagi jarak yang ditempuh kelereng hingga sampa pada dasar gelas titrasi (panjang gelas titrasi) dengan waktu yang dibutuhkan kelereng saat melewati fluida sampai dasar gelas titrasi. Kemudian menghitungnya dengan rumus  η = 2r² g/9 v . (ρb- ρf), dengan jari-jari kelereng sebesar 1,15 x 10^-2 m, ρ kelereng (ρb) = 2521 kg/m dan ρ minyak goreng (ρf) = 920 kg/m³.

Dari hasil percobaan menghitung viskositas yang kami lakukan dengan manipulasi suhu minyak goreng (fluida) berturut-turut 30^oC, 35^oC, 40^oC, 45^oC dan 50^oC ,  didapatkan kecepatan kelereng saat dialirkan dalam fluida hingga mencapai dasar gelas titrasi adalah berturut-turut sebesar 2,623 x 10^-1 m/s, 2,732 x 10^-1 m/s, 3,086 x 10^-1m/s,  3,205 x 10^-1m/s, dan 3,623 x 10^-1m/s . Kemudian dilakukan perhitungan dengan rumus  η = 2r² g/9 v . (ρb- ρf), didapatkan nilai viskositas berturut-turut sebesar 2,181 x 10^-1 Pa S saat suhu 30⁰C, 2,101 x 10^-1 Pa S saat suhu 35^oC, 1,862 x 10^-1Pa S saat suhu 40^oC, 1,783 x 10^-1Pa S saat suhu 45^oC, dan 1,576 x 10^-1Pa S saat suhu 50^oC. Hasil percobaan tersebut sudah sesuai dengan teori bahwa, semakin tinggi suhu minyak goreng, maka kecepatan kelereng juga semakin tinggi, dan nilai viskositasnya semakin kecil, atau suhu berbanding terbalik dengan nilai viskositas.

BAB VI

PENUTUP

A.    Kesimpulan  

Dari percobaan yang telah kami lakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa semakin tinggi suhu minyak goreng, maka kecepatan kelereng juga semakin tinggi, dan nilai viskositasnya semakin kecil, atau suhu berbanding terbalik dengan nilai viskositas. Hal ini membuktikan viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Viskositas atau kekentalan dapat diartikan sebagai suatu gesekan di dalam cairan zat cair. Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir, dan juga menunjukkan semakin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya. 

DAFTAR PUSTAKA

Fisika Asyik, dunia. 2012. http://duniafisikaasyik.wordpress.com/2012/06/03/6-viskositas-dan-hukum-stokes/. Diakses pada 17 Mei 2014

Audina, Ervia. 2011. http://erviaudina.wordpress.com/2011/02/28/viskositas/. Diakses pada 17 Mei 2014

Hedihastriawan. 2012. http://hedihastriawan.wordpress.com/kimia-fisika/viskositas/. Diakses pada 17 Mei 2014

 

LAMPIRAN

Laporan Sementara

Kegiatan Percobaan