Docstoc

Tegangan Permukaan

Document Sample
Tegangan Permukaan Powered By Docstoc
					                                                                              6-1 i




                                    BAB I
                             PENDAHULUAN


1.1 Latar Belakang


    Dalam kehidupan sehari-hari banyaknya fenomena-fenomena terjadi yang
tidak diteliti dalam kehidupan sekitar lingkungan. Contohnya terlihat pada
permukaan zat cair, seperti terdapat suatu lapisan yang dapat mempertahankan
keadaan benda yang terdapat pada lapisan tersebut pada suatu kondisi tertentu.
Misalnya jarum yang diletakkan mendatar pada permukaan zat cair. Peristiwa ini
merupakan bentuk dari adanya tegangan permukaan zat cair. Perbedaan sifat
antara zat cair yang berbeda jenisnya akan mempengaruhi tegangan permukaan
yang ada pada zat cair.
    Kejadian di atas adalah merupakan sebagian contoh dari aplikasi tegangan
pada permukaan zat cair di alam. Dari hasil pengamatan dapat disebutkan bahwa
pada permukaan zat cair seolah-oleh ditekan oleh lapisan elastis yang tak tampak,
yang menyebabkan bentuknya melengkung.
   Suatu molekul dalam fasa cair dapat dianggap secara sempurna dikelilingi
oleh molekul lainnya yang secara rata-rata mengalami daya tarik yang sama ke
semua arah. Yang dimaksud tegangan permukaan adalah suatu kemampuan atau
kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya
lebih kecil yaitu permukaan datar, atau bulat seperti bola atau ringkasnya
didefinisikan sebagai usaha untuk membentuk luas permukaan baru.
   Dari fenomena-fenomena alam tersebut, dan berdasarakan uraian di atas maka
akan dilakukan percobaan tegangan permukaan untuk memahami lebih jauh
fenomena yang terjadi.
                                                                            6-2




1.2 Tujuan
   1. Memahami fenomena tegangan permukaan pada batas zat cair-udara.
   2. Memahami pengaruh suhu pada tegangan permukaan.
   3. Menentukan tegangan permukaan pada percobaan kondisi air dingin dan
      kondisi air panas.
                                                                               6-3 ii




                                    BAB II
                         TINJAUAN PUSTAKA


       Butir-butir zat cair yang sangat cair dan kecil dalam gas yang sangat kecil
dalam zat cair. Diandaikan mengambil bentuk-bentuk bola apabila tidak ada gaya-
gaya dari luar seperti gesekan viskous. Misalnya jika sebuah sendok dipegang di
bawah keran yang menetes-netes air biasanya naik lebih tinggi dari pinggiran
sendok sebelum akhirnya tumpah. Demikian pula air dapat dituangkan ke dalam
sebuah gelas yang bersih sampai permukaannya lebih tinggi daripada bibir gelas.
Bila sebatang pipa itu berdiameter kecil dicelupkan tegak lurus ke dalam
permukaan air yang besar, air akan naik ke pipa itu. Jika zat cair itu rausa,
permukaannya di dalam tabung justru akan melesah.
       Penjepit kertas dapat diam di atas permukaan air meskipun memiliki
densitas beberapa kali densitas air. Beberapa serangga dapat berjalan di atas
permukaan air, kaki mereka membuat lekukan pada permukaan air tapi tidak
masuk ke dalamnya. Fenomena tersebut merupakan contoh tegangan permukaan.
Permukaan cairan berperilaku seperti lapisan yang memiliki tegangan. Molekul-
molekul cairan memberikan gaya tarik satu dengan yang lainnya. Terdapat gaya
total yang besarnya nol pada molekul di dalam volume cairan. Tetapi molekul
permukaan ditarik ke dalam volume. Sehingga cairan cenderung memperkecil
luas permukaannya, hanya dengan memegang lapisan. Tetesan air hujan yang
jatuh bebas berbentuk bola (tidak berbentuk tetesan air mata) karena bentuk bola
memiliki luasan permukaan yang lebih kecil untuk volume tertentu dibandingkan
dengan bentuk-bentuk yang lain.
       Molekul cairan yang terletak di permukaan ditarik oleh molekul cairan
yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan
terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang
arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung
memperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang
                                                                                6-4




menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput
elastis yang tipis. Fenomena yang ini dikenal dengan istilah tegangan permukaan.
       Pada permukaan temu (antar muka) antar zat cair dan gas, atau antara dua
zat cair yang tidak bercampur timbul gaya-gaya dipermukaan cairan yang
menyebabkan permukaan tersebut berperilaku seakan-akan merupakan suatu kulit
atau membran yang membentuk pada sebuah massa fluida. Meskipun kulit seperti
itu tidak benar-benar ada, analogi konseptual ini memungkinkan kita untuk
menjelaskan beberapa fenomena yang biasa terlihat sebagai contoh, sebuah jarum
baja akan terapung di atas permukaan air jika diletakkan dengan hati-hati pada
permukaan karena tegangan yang timbul di kulit hipositesis tersebut menopang
jarum itu. Tetesan kecil air raksa akan berbentuk bola jika diletakkan di atas untuk
memegang seluruh molekul bersama-sama dalam bentuk yang ringkas. Sama
halnya, butiran air yang terpisah akan berbentuk apabila diletakkan di atas
permukaan yang baru dilapisi lilin.
       Berbagai     jenis    fenomena     permukaan      ini    disebabkan     oleh
ketidakseimbangan gaya-gaya kohesi yang bekerja pada molekul-molekul cairan
pada permukaan fluida. Molekul-melekul ini di bagian dalam dari massa fluida
dikelilingi oleh molekul-molekul yang tertarik satu sama yang lainnya sama
kuatnya. Namun, molekul-molekul disepanjang permukaan mengalami gaya netto
yang mengarah ke dalam. Konsekuensi fisik yang nyata dari ketidakseimbangan
gaya di sepanjang permukaan ini menimbulkan kulit atau membran hipotesis
tersebut. Sebuah gaya tarik dapat dianggap bekerja pada permukaan sepanjang
tarik dapat dianggap bekerja di bidang permukaan sepanjang suatu garis
permukaan ini disebut tegangan permukaan dan dilambang dengan huruf Yunani
(    Untuk suatu zat cair tertentu, tegangan permukaannya tergantung pada
temperatur dan juga fluida lain yang bersentuhan di permukaan temu (antar
muka). Dimensi dari tegangan permukaan adalah fl-1 dengan satuan BG adalah 1
b/ft dan satuan SI N/m. Nilai-nilai dengan tegangan permukaan untuk beberapa zat
cair (yang bersentuhan dengan udara).
       Tegangan permukaaan dihasilkan oleh gaya tarik antar molekul yang
menyebabkan molekul-molekul pada permukaan suatu zat cair tarik-menarik satu
                                                                               6-5




terhadap molekul-molekul di bawah permukaan. Molekul-molekul pada
permukaan suatu tarikan terhadap zat cair di dalamnya dan berusaha untuk
membentuk suatu permukaan yang memperkecil luas permukaan (2002,
Bresnick).
       Gaya kohesif adalah gaya yang menarik sesama partikel. Sebagai contoh
adalah molekul-molekul air ditarik dan saling tarik-menarik, gaya adhesif adalah
tarikan antara partikel-partikel yang berbeda, seperti molekul-molekul air ditarik
oleh dinding kaca. Suatu wadah kaca akan bersentuhan dengan wadah dengan
suatu cekungan ke arah bawah. Jika gaya adhesif lebih kuat daripada gaya
kohesif, zat cair menjadi tertarik ke sisi wadah dan cekungan akan mengarah ke
atas pada titik kontak (2002, Bresnick).
       Untuk mempertahankan peluncuran berada pada keseimbangan, kita
memerlukan gaya ke bawah total F= w + T. Dalam keseimbangan, F sama dengan
gaya tegangan permukaan yang diberikan lapisan sabun pada peluncur. Anggap 1
panjang dari peluncur kawat. Lapisa itu memiliki dua sisi permukaan, sehingga
gaya F bekerja pada sepanjang total 21. Tegangan permukaan (Siurface tension)
   dalam lapisan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan
permukaan F dengan panjang d dimana gaya bekerja:
                                           ( Definisi tegangan permukaan)

                                       (2.1)
Dalam hal ini, d = 2l dan




                                      (2.2)
Tegangan permukaan adalah gaya per satuan pajang. Satuannya dalam SI adalah
newton per meter (N/m) tetapi satuan cgs, dyne per sentimeter (dyn/cm) lebih
sering digunakan:
                            1 dyn/cm = 10-3 N/m = 1 mN/m
                                       (2.3)
                                                                               6-6




Tabel 2.1 memperlihatkan beberapa nilai tegangan permukaan.
      Cairan yang bersentuhan      Suhu        Tegangan Permukaan
           dengan udara.           (oC)              (mN/m)
    Benzena                          20               28,9
    Karbon tetraklorida              20               26,8
    Etanol                           20               22,3
    Glisin                           20               63,1
    Raksa                            20                465
    Minyak Zaitun                    20                 32
    Air Sabun                        20                 25
    Air                               0               75,6
    Air                              20               72,8
    Air                              60               66,2
    Air                             100               58,9
    Oksigen                        -193               15,7
    Neon                           -247               5,15
    Helium                         -269               0,12

Nilai terendah dari     terjadi dalam gas mulia neon dan helium, dimana gaya tarik
antara atom-atomnya sangat lemah. Untuk alasan yang sama, unsur-unsur tersebut
tidak membenruk senyawa.
          Umumnya tegangan permukaan fluida mengalami penurunan saat terjadi
kenaikan suhu tabel 2.1 memperlihatkan sifat ini untuk air. Saat pengaruh
bertambah dan molekul cairan bergerak lebih cepat, pengaruh interaksi antar
molekul akan bergerak lebih cepat, pengaruh interaksi antar molekul akan
berkurang pada gerakannya dan tegangan permukaan akan berkurang. Untuk
mencuci pakaian dengan benar-benar bersih. Air harus dipaksa melalui ruang
sempit di antara serat pakaian. Ini membutuhkan penambahan luas permukaan air,
ynag sulit untuk dilakukan akibat adanya tegangan permukaan. Pekerjaan ini akan
lebih mudah dilakukan dengan menurunkan nilai . Karena itu, air yang sangat
panas (        58,9 mN/m pada 100 oC) lebih baik untuk dipakai mencuci dari pada
air hangat (       72,8 mN/m pada 20 oC), dan air sabun (     25,0 mN/m pada 20
o
C) adalah yang terbaik.
                                                                               6-7




       Gelembung sabun atau tetes air berbentuk bulat karena di pengaruhi oleh
adanya tegangan permukaan. Terlebih dahulu kita membahas tentang gelembung
sabun. Gelembung sabun memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan di
antara kedua selaput tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan
permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas
permukaannya. Ketika selaput air sabun berkontraksi dan berusaha memperkecil
luas permukaannya. Timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput
(tekanan atmosfer) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara
yang berada di luar selaput (tekanan atmosfer) turut mendorong selaput air sabun
ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih
kecil. Setelah selaput berkontraksi maka udara di dalamnya (udara yang
terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan. Sehingga menaikkan tekanan
udara di dalam selaput sampai tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain,
ketika tidak terjadi kontraksi lagi. Besarnya tekanan udara di antara selaput sama
dengan tekana n atmosfer. Gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput.
Pada dasarnya tegangan permukaan antara air sabun dengan tetes air sama saja
hanya kalau gelembung air sabun memiliki dua selaput tipis pada dua
permukaannya, maka tetes air hanya memiliki satu selaput tipis, yakni pada
bagian luar tetes air. Bagian dalamnya penuh dengan air. Akibat adanya gaya
kohesi, maka timbul tegangan permukaan. Bagian luar tets air ditarik ke dalam.
Akibatnya, air berkontrkasi dan cenderung meperkecil luas permukaannya.
Tekanan atmosfer yang berada di luar turut membantu menekan tetesan aier.
Kontraksi akan terhenti ketika tekanan pada bagian dalam air sabun dengan
tekanan atmosfer ditambah gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput
air.
       Permukaan   zat   cair   mempunyai    sifat   ingin   meregang,   sehingga
permukaannya seolah-oleh ditutupi oleh suatu lapisan yang elastis. Hal ini
disebabkan adanya gaya tarik menarik antara partikel sejenis di dalam zat cair
sampai ke permukaan.
       Di dalam cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis di
dekatnya dengan gaya yang sama ke segala arah. Akibatnya tidak terdapat sisa
                                                                            6-8




(resultan) gaya yang bekerja pada masing-masing molekul (gambar 2.1). pada
permukaan cairan, tiap molekul ditarik oleh molekul sejenis di dekatnya dengan
arah hanya ke samping dan ke bawah tetapi tidak ditarik oleh molekul di atasnya
karena di atas permukaan cairan berupa fase uap (udara) dengan jarak antara
molekul sangat renggang (gambar 2.2). akibatnya terdapat perbedaan gaya tarik,
sehingga ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya tersebut
mengarah ke bawah karena molekul di bawah permukaan cairan jumlahnya lebih
banyak dan jarak antara molekul lebih rapat.




                             Gambar 2.1




                             Gambar 2.2
Adanya gaya atau tarikan ke bawah menyebabkan permukaan cairan berkontraksi
dan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut dengan tegangan
permukaan.
     Adanya tegangan permukaan menyebabkan permukaan cairan seperti
ditutupi oleh hamparan selaput yang elastis, sehingga mampu menahan suatu
benda untuk terapung. Selain itu, akibat adanya tegangan permukaan zat cair
selalu berusaha untuk menyusut atau mendapatkan luas permukaan terkecil karena
bentuk ini dianggap mempunyai energi yang paling rendah (paling stabil). Bentuk
yang paling memenuhi keadaan ini adalah bujur telur (sferik). Sifat cenderung
                                                                                 6-9




untuk memperkecil luas permukaan inilah yang menyebabkan tetesan-tetesan
cairan berbentuk bulat.
       Di bagian dalam cairan, sebuah molekul dikelilingi di semua sisinya oleh
molekul lain, tetapi di permukaannya, tidak ada molekul di atas molekul-molekul
permukaan. (2005, Estein).
       Jika sebuah molekul permukaan sedikit dinaikkan, ikatan molekuler antara
molekul ini dan molekul tetangga diregangkan, dan ada gaya pemulih yang
berusaha menarik molekul itu kembali ke permukaan. Dengan cara sama, bila
sebuah jarum di tempatkan secara hati-hati di permukaan, molekul-molekul
permukaan agak di tekan dan molekul-molekul tetangganya memberikan gaya
pemulih ke atas pada mereka, untuk menopang jarum itu. Jadi permukaan cairan
adalah seperti selaput elastik yang diregangkan. Gaya yang diperlukan untuk
memecahkan permukaan dapat diukur dengan mengangkat jarum lepas dari
permukaan. Gaya ini ditemukan sebanding dengan panjang permukaan yang
pecah. Yang adalah dua kali panjang jarum karena terdapat selaput permukaan
pada kedua sisi jarum. Bila jarum mempunyai massa m dan panjang l, gaya F
yang dibutuhkan untuk mengangkatnya lepas dari permukaan adalah dengan
adalah koefisien tegangan permukaan, yaitu gaya per satuan panjang yang
diberikan oleh selaput. Nilai   untuk air sekitar 0,073 N/m. (1998, Tipler).
       Beberapa peristiwa yang sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari akibat
tegangan permukaan adalah :
   -    Nyamuk dapat berjalan di atas permukaan air
   -    Peristiwa terapungnya pisau silet atau jarum jahit di atas air meskipun
        rapatannya lebih besar daripada air.
   -    Butir-butir tanah liat yang basah akan saling menempel.
   -    Tetesan air hujan atau air di ujung keran membuat bentuk hampir bulat.
   -    Gelembung-gelembung sabun. (2005, Estein)
       Sebuah kawat dilekukkan membentuk huruf U, dan kawat yang kedua
sebagai peluncur diletakkan pada ujung-ujung kawat yang berbentuk U. Ketika
perangkat sederhana itu dimasukkan ke dalam larutan sabun dan dikeluarkan,
membentuk lapisan cairan, lapisan memberikan gaya tegangan permukaan yang
                                                                              6-10




menarik peluncur dengan cepat menuju bagian atas kawat berbentuk U (jika berat
peluncur tidak terlalu besar). Ketika kita menarik peluncur ke bawah,
memperbesar luar lapisan, molekul-molekul akan bergerak dari bagian dalam
cairan (setebal beberapa molekul bahkan di dalam lapisan tipis) ke dalam lapisan
permukaan. Lapisan permukaan tidak teregang dengan mudah seperti lembaran
karet. Sebaliknya, lebih banyak permukaan dibentuk oleh molekul-molekul yang
bergerak dari cairan.
      Umumnya tegangan permukaan fluida mengalami penurunan saat terjadi
kenaikan suhu. Saat suhu bertambah dan molekul cairan bergerak lebih cepat,
pengaruh interaksi antar molekul akan berkurang pada gerakannya dan tegangan
permukaan akan berkurang. (2004, Young).
      Pada umumnya zat cair memiliki permukaan mendatar, tetapi apabila zat
cair bersentuhan dengan zat padat atau dinding bejana, makan permukaan pada
bagian tepi yang bersentuhan dengan dinding akan melengkung. Gejala
melengkungnya permukaan zat cair disebut dengan miniskus.
      Ada dua jenis miniskus, yaitu miniskus cekung dan miniskus cembung.
Miniskus cekung terjadi jika gaya tarik-menarik antara partikel zat cair di
permukaan dengan partikel zat padat (gaya adhesi) lebih besar daripada gaya tarik
menarik antar partikel-partikel zat cair (gaya kohesi). Akibatnya permukaan
cairan bagian tepi yang menempel pada dinding cenderung naik sehingga
permukaan menjadi cekung. Contohnya air dalam gelas.
      Sebaliknya miniskus cembung terjadi jika gaya adhesi antara partikel-
partikel zat cair dengan partikel zat padat lebih kecil daripada gaya kohesi antara
partikel-partikel zat cair. Akibatnya permukaan cairan pada bagian tepi yang
bersentuhan dengan zat padat melengkung ke bawah, sehingga permukaannya
menjadi cembung.
      Besarnya kecekungan dan kecembungan             permukaan cairan ketika
bersentuhan dengan zat padat tergantung pada besar kecilnya susut kontak yang
terbentuk. Sudut kontak     adalah sudut yang dibentuk oleh permukaan cairan
yang bersentuhan dengan permukaan bidang padatan.
Besarnya sudut kontak dapat dihitung dengan persamaan :
                                                                              6-11




                                      (2.4)
Atau



                                      (2.5)
Dimana :          = tegangan permukaan padatan
                = tegangan permukaan cairan
                      = tegangan permukaan antara permukaan padat atau cair
        Tegangan permukaan atau tegangan antar muka dapat juga di definisikan :
di antara dua cairan, jika masing-masing tidak saling melarutkan. Untuk miniskus
cekung           , cairan membasahi permukaan padatan. Hal ini terjadi jika
                      . Sedangkan apabila        , berarti miniskus cembung dan
cairan tidak membasahi permukaan padatan. (2005, Estien).
        Tegangan permukaan menyebabkan adanya perbedaan tekanan antara
bagian dalam dan bagian luar gelembung sabun atau gelembung udara dalam
cairan. Tekanan bagian dalam biasanya selalu lebih besar dari sisi bagian luar
gelembung. Gelembung sabun terdiri atas dua selaput dengan permukaan
berbentuk bola, dengan lapisan cairan tipis di antaranya. Akibat tegangan
permukaan, selaput cenderung melakukan kontraksi, berusaha untuk memperkecil
luas permukaannya. Tetapi saat gelembung berkontraksi, udara di dalamnya akan
tertekan sehingga menaikkan tekanan bagian dalam sampai tidak terjadi kontraksi
lagi.
        Gelembung sabun berbentuk bola ini mendapat tekanan        . Gaya yang
diterima sama dengan tekanan          kali luas permukaan (      ) atau sebesar
           . Gaya ini diimbangi oleh gaya akibat teganga permukaan yang
diberikan dua buah dinding gelembung sebesar             , karena jumlah kedua
gaya menjadi nol, maka berlaku hubungan :


                                      (2.6)
Atau
                                                                               6-12




                                        (2.7)
Untuk gelembung udara dalam cairan atau tetesan air, hanya memiliki satu
permukaan tipis. Karena itu gaya tegangan permukaannya setengah dari
gelembung sabun. Persamaannya berlaku :



                                        (2.8)
Dengan :    = tegangan permukaan
           R = jari-jari gelembung
            P = beda tekanan di dalam dan di luar gelembung
Persamaan di atas dikenal dengan hukum Laplace, yang juga berlaku pada
gelembung-gelembung halus atau alveoli pada paru-paru. (2005, Estein).
       Gejala melekungnya zat cair disebut dengan miniskus. Ada dua jenis
miniskus yaitu miniskus cekung dan miniskus cembung.Miniskus cekung terjadi
apabila gaya tarik menarik antara partikel zat cair dipermukaan dengan partikel
zat padat lebih besar daripada gaya tarik antara partikel-partikel zat cair.
                                                                          6-13iii




                                  BAB III
                     METODOLOGI PERCOBAAN


3.1 Waktu dan Tempat
   Praktikum tegangan permukaan dilaksanakan pada hari Kamis, 19 April 2012
pukul 16.00-18.00 WITA dan bertempat di Laboratorium Fisika Dasar lantai 3
gedung C Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Mulawarman.


3.2 Alat dan Bahan
 1. Cincin logam
 2. Bekker glass 5000 mL
 3. Air murni dingin
 4. Air murni panas
 5. detergen
 6. Laboratory stand
 7. Tiang statif
 8. Penggaris
 9. Sendok
 10. Dinamometer 0,2 N
 11. Termometer


3.3 Prosedur Percobaan
   1. Di ukur kondisi lingkungan tempat dilakukan percobaan (temperatut dan
      tekanan mula-mula).
   2. Disusun rangkaian percobaan (lihat gambar 3.1)
   3. Dihitung diameter cincin logam dan dihitung kelilingnya
   4. Dinaikkan laboratory stand hingga sebagoian cincin tercelup (jangan
      seluruhnya tercelup dan diusahakan agar tali pengikat cincin logam tidak
      tercelup).
                                                                      6-14




5. Diisi bekker glass dengan air murni (sekitar 1000 mL) dan
   diukurtemperaturnya.
6. Dibaca skala yang terbaca pada dinamometer ketika laboratory stand
   diturnkan (dilakukan secara perlahan-lahan) dan dilakukan sebanyak lima
   kali percobaan.
7. Diulang langkah 3.3.4 -3.3.6 dengan menggunakan larutan detergen
   telarut, sekitar 3 variasi larutan.
8. Dilakukan percobaan untuk temperatur air yang berbeda-beda atau sampai
   batas didih air sekitar 3 variasi.




                                 Gambar 3.1
                                                           iv
                                                        6-15




                                      BAB IV
                           HASIL DAN PEMBAHASAN


4.1 Hasil Pengamatan
  NO                Diameter             d
      1    Cincin                        0,09 m
      2    Tabung                         0,14


  NO                  Kondisi          Suhu Awal (oC)
      1    Suhu Ruangan                      26
      2    Air dingin                        28
  3        Air Panas                         88


      Tabel 4.1.1 Kondisi Air Dingin
      Tawal = 28 oC
  NO        T air sabun (oC)    F            l
   1                  29        0,04         0,03
   2                  28        0,06         0,03
   3                  29        0,07         0,03
   4                  29        0,064        0,032


      Tabel 4.1.2 Kondisi air panas
      T awal = 88oC
  NO        T air sabun (oC)    F            l
   1                  83        0,05         0,032
   2                  77        0,058        0,026
   3                  73        0,044        0,036
   4                  69        0,06         0,033
                                6-16




4.2 Analisis Data
 4.2.1 Perhitungan Tanpa KTP
  4.2.1.1 Kondisi Air Dingin



            =

            = 0,67 N/m




            =

            = 1 N/m




            =

            = 1,17 N/m




            =

            = 1 N/m

                2

            = 2 x 0,67 x 0,03

            = 0,04 N

                2

            = 2 x 1 x 0,03
                             6-17




         = 0,06 N

             2

         = 2 x 1,17 x 0,03

         = 0,07 N

             2

         = 2 x 1 x 0,03

         = 0,06 N

4.2.1.2 Kondisi Air Panas



         =

         = 0,78 N/m




         =

         = 1,12 N/m




         =

         = 0,61 N/m




         =
                                              6-18




          = 0,91 N/m

             2

          = 2 x 0,78 x 0,032

          = 0,05 N

             2

          = 2 x 1,12 x 0,026

          = 0,06 N

             2

          = 2 x 0,61 x 0,032

          = 0,04 N

             2

          = 2 x 0,91 x 0,033

          = 0,06 N

4.2.1 Perhitungan Tanpa KTP
     Diketahui : Nst Penggaris = 0,1 cm
                               =

                               = 5 x 10-4 m

                 Nst pegas     = 0,02 N

                               =

                               = 0,01 N
 4.2.2.1 Kondisi Air Dingin

            =
               6-19




=

=

=

= 4,73 x   N


=


=

=

=

= 7,07x    N


=


=

=

=

= 8,27 x   N


=


=

=

=
                 6-20




= 7,07 x     N


=


=


=


=

= 0,17 N/m


=


=


=


=

= 0,17 N/m




=


=


=


=
                            6-21




          = 0,17 N/m


          =


          =


          =


          =

          = 0,15 N/m

4.2.2.1 Kondisi Air Panas


          =


          =

          =

          =

          = 5,51 x      N


          =


          =

          =

          =

          = 7,92 x      N
                 6-22




=


=

=

=

= 4,31 x     N


=


=

=

=

= 6,43 x     N


=


=


=


=

= 0,15 N/m


=


=
                              6-23




            =


            =

            = 0,19 N/m


            =


            =


            =


            =

            = 0,14 N/m


            =


            =


            =


            =

            = 0,15 N/m




4.2.3 KTP Mutlak
 4.2.3.1 Kondisi Air Dingin


       1.
                                   6-24




           (0,67   0,17) N/m

      2.

           (1   0,17) N/m

      3.

           (1,17   0,17) N/m

      4.

           (1   0,15) N/m




      1.

           (0,04   4,73 x 10-4)N

      2.

           (0,06   7,07 x 10-4)N

      3.

           (0,07   8,27 x 10-4)N

      3.

           (0,06   7,07 x 10-4)N

4.2.3.2 Kondisi Air Panas




      1.

           (0,78   0,15) N/m

      2.
                                     6-25




             (1,12   0,19) N/m

        3.

             (0,61   0,14) N/m

        4.

             (0,91   0,15) N/m




        1.

             (0,05   5,51 x 10-4)N

        2.

             (0,06   7,92 x 10-4)N

        3.

             (0,04   4,31 x 10-4)N

        4.

             (0,06   6,43 x 10-4)N

4.2.4 KTP Relatif
 4.2.4.1 Kondisi Air Dingin
             x

        1.




        2.
         6-26




3.




4.




     x


1.




2.




3.




4.
                            6-27




4.2.4.2 Kondisi Air Panas

       x


  1.




  2.




  3.




  4.




       x


  1.




  2.
     6-28




3.




4.
                                                              6-29




4.3     Grafik


      4.3.1 Kondisi Air Dingin
                          29.2




                           29




                          28.8




                          28.6




                          28.4
                 T (oC)




                          28.2




                           28




                          27.8




                          27.6




                          27.4
                                 0.067   1         1,17   1

                                             ɤ (N/m)
                                                      6-30




4.3.2 Kondisi Air Panas
                  1.2




                   1




                  0.8
         T (oC)




                  0.6




                  0.4




                  0.2




                   0
                        83   77             73   69
                                  ɤ (N/m)
                                                                              6-31




4.4 Pembahasan


       Dalam kehidupan sehari-hari, aplikasi tegangan permukaan yaitu seperti
tetesan air hujan atau air di ujung keran membuat bentuk hampir bulat, nyamuk
dapat berjalan di atas permukaan air. Peristiwa terapungnya silet atau jarum jahit
di atas air meskipun rapatnya lebih besar daripada air. Butir-butir tanah liat yang
basah akan saling menempel, alkohol, dan obat antiseptik selain dibuat memiliki
daya bunuh kuman yang baik juga memiliki tegangan permukaan rendah agar
membasahi seluruh permukaan luka.

       Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya tegangan permukaan zat cair
cenderung untuk meregang, sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis.
Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air.

       Pada zat cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil
daripada gaya adhesinya dan pada zat yang mengadesiv berlaku bahwa besar gaya
kohesinya lebih kecil daripada gaya adhesinya dan pada zat yang non adesiv
berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan yang sering digunakan untuk
mengukur tegangan permukaan juga disebabkan oleh adanya gaya tarikan yang
menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan berada dalam keadaan
menegang. Karena molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya. Maka
terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam
cairan. Sebaliknya molekul cairan yang terletak di permukaan ditarik oleh
molekul cairan yang berada di samping dan di bawahnya. Akibatnya, pada
permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya
total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung
memperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat mungkin.

       Cairan mempunyai sifat-sifat menyerupai gas dalam hal gerakannya yang
mengikuti gerakan Brown dan daya alirnya. Selain itu cairan juga menunjukkan
adanya tegangan permukaan yang permukaan merupakan salah satu sifat penting
                                                                            6-32




lainnya dari cairan. Penjepit kertas dapat mengapung di atas permukaan air
merupakan contoh dari fenomena tegangan permukaan.

       Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik karena dengan
bertambahnya suhu molekul-molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh
interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun.

       Adanya zat terlarut pada zat cairan dapat menaikkan atas menurunkan
tegangan permukaan tergantung sifat zat terlarutnya. Zat terlarut dengan susunan
kimia sama hampir tidak berpengaruh. Untuk air adanya elektrolit anorganik dan
non elektrolit tertentu dapat menaikkan tegangan permukaan.
                                                                             6-33v




                                      BAB V
                                   PENUTUP


5.1 Kesimpulan
   1. Fenomena tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan
      permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti
      ditutupi oleh suatu lapisan elastis, tegangan permukaan terjadi karena
      permukaan zat cair cenderung menegang.
   2. Suhu mempengaruhi nilai tegangan permukaan, massa larutan menjadi
      berkurang ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak lebih cepat
      ketika suhu meningkat grafik yang diperoleh tidak linier.
   3. Nilai tegangan permukaan pada kondisi air dingin adalah (0,67 , 1 , 1,17 ,
      1) N/m dan kondisi air panas adalah (0,78 , 1,12 , 0,61 , 0,91) N/m.


5.2 Saran
      Disarankan untuk percobaan selanjutnya menggunakan variasi cairan
seperti : Minyak tanah, alkohol maupun oli untuk ditentukan tegangan
permukaannya.
                                                                          6-34




                              DAFTAR PUSTAKA

Munson, Bruce R, dkk. 2002. Mekanika Fluida Edisi Keempat Jilid I. Erlangga :
          Jakarta

Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Erlangga : Jakarta

Yazid, Estein. 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedis. Andi : Yogyakarta

Young, Hough D. and Freedman. 2004. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid
          I. Erlangga : Jakarta

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Tags:
Stats:
views:272
posted:12/11/2012
language:
pages:34