Laporan Praktikum Tegangan Permukaan
www.hajarfisika.com
MENGUKUR TEGANGAN PERMUKAAN AIR, LARUTAN GARAM DAPUR, DAN LARUTAN SABUN
I. Latar belakang
Banyak fenomena-fenomena alam yang kurang kita perhatikan akan tetapi fenomena-fenomena tersebut mempunyai korelasi dengan adanya tegangan permukaan. Sering terlihat peristiwa-peristiwa alam yang tidak diperhatikan dengan teliti contohnya tetes-tetest zat cair pada pipa keran yang bukan suatu aliran, laba-laba air yang berada di atas permukaan air, gelembung-gelembung sabun, pisau silet yang diletakkan perlahan-perlahan diatas permukaan zat cair yang terapung, dan naiknya air pada pipa kapiler. Hal tersebut sanggup terjadi alasannya ialah adanya gaya-gaya yang bekerja pada permukaan zat cair atau pada batas antara zat cair dengan materi lain.
Dalam kehidupan sehari-hari tegangan permukaan cairan banyak dimanfaatkan dalam korelasi dengan kemampuan cairan tersebut membasahi benda. Detergen sintetis contohnya di desain untuk meningkatkan kemampuan air membasahi kotoran yang menempel pada pakaian, yaitu dengan menurunkan tegangan permukaan sehingga hasil cucian menjadi bersih. Demikian pula alkohol dan jenis obat antiseptik lainnya, selain dibentuk supaya mempunyai daya bunuh basil yang baik juga mempunyai tegangan permukaan rendah supaya membasahi seluruh permukaan luka.Tegangan permukaan bervariasi antara aneka macam cairan. Air mempunyai tegangan permukaan yang tinggi dan merupakan biro pembasah yang jelek alasannya ialah air membentuk droplet, contohnya tetesan air hujan pada beling depan mobil. Permukaan air membentuk suatu lapisan yang cukup kuat sehingga beberapa serangga sanggup berjalan diatasnya(Suminar,2001).
Oleh alasannya ialah itu dilakukan percobaan penentuan tegangan permukaan pada suatu larutan supaya sanggup memahami dan menganalisa fenomena-fenomena yang berafiliasi dalam kehidupan sehari-hari dengan mempelajari ihwal tegangan permukaan.
II. Tujuan Percobaan
2.1 Memahami prinsip percobaan tegangan permukaan
2.2 Mengukur tegangan permukaan air, larutan garam dapur, dan larutan sabun
III. Dasar Teori
Di dalam zat cair suatu molekul dikelilingi oleh molekul-molekul lainnya yang sejenis dari segala arah sehingga gaya tarik-menarik molekul(kohesi) ialah sama. Pada permukaan zat cair terjadi suatu gaya tarik-menarik antar molekul zat cair dengan molekul udara(gaya adhesi). Gaya adhesi lebih kecil jikalau dibandingkan dengan gaya kohesi, sehingga molekul dipermukaa zat cair cenderung untuk masuk ke dalam. Tetapi hal ini tidak terjadi alasannya ialah adanya gaya yang bekerja sejajar dengan permukaan zat cair untuk mengimbangi. Sedangkan tegangan antar permukaan alasannya ialah gaya adhesi antara zat cair untuk mengimbangi gaya kohesi. Sedangkan tegangan antar permukaan selalu lebih kecil dari tegangan permukaan(Lachman,1989).
Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berafiliasi dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai kendala peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan permukaan didefinisikan pada antar muka cairan dan gas. Namun, tegangan yang seperti juga ada pada tegangan antar muka cairan-cairan, atau padatan, dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan tegangan antar muka(Giancoli,2001).
Molekul-molekul yang berada dalam fasa cair seluruhnya akan diseklilingi oleh molekul-molekul dengan gaya tarik-menarik yang sama ke segala arah. Sedangkan molekul pada permukaan mengalami tarikan ke dalam rongga cairan alasannya ialah gaya tarik-menarik di dalam rongga cairan lebih besar daripada gaya tarik-menarik oleh molekul uap yang di atas permukaan cairan. Hal ini berakibat permukaan cenderung mengerut untuk mencapai luas yang sekecil mungkin(Halliday,1991).
Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-senyawa elektrolit, tetapi akan berkurang dengan penambahan senyawa organtik tertetnu antara lain ialah sabun. Didalam teori ini dikatakan bahwa penambahan emulgator akan menurunkan dan menghilangkan tegangan permukaan yang terjadi pada bidang batas sehingga antara kedua zat cair tersebut akan gampang bercampur(Mawarda,2009).
Zat cair tidak sanggup mengembang dengan bebas kesannya zat cair akan membentuk permukaan batas atau antar muka dengan zat cair lainnya atau dengan gas. Ditinjau dari segi kimia fisikanya, antar muka dengan sangat rumit. Molekul-molekul yang ada di bab dalam suatu zat cair saling bertolakan alasannya ialah rapatan(lose parking). Molekul-molekul pada permukaan zat cair lebih rendah kerapatannya dan tarik-menarik satu sama lain. Karena efek dari molekul sekitarnya tidak ada, imbas mekanikanya ialah permukaan itu mengalami tegangan. Jika secarik permukaan yang panjang dibentuk pada antar muka, gaya-gaya yang sama besarnya dan berlawanan arahnya, masing-masing sebesar γ timbul pada arah tegak lurus pada cuilan itu dan sejajar dengan permukaan tersebut. γ disebut koefisien tegangan muka dimensi :
γ = F/2L ..........(1)
dengan L ialah panjang benda pada permukaan selaput fluida, satuannya dalam SI ialah Newton per meter, sedangkan dalam BG ialah pon gaya per kaki. Koefisien γ sanggup pula dipandang sebagai energi persatuan luas dengan satuan Newton per meter(White,1988).Tegangan permukaan dari beberapa zat : (Praweda,2000).
IV. Metodologi Percobaan
4.1 Alat dan Bahan
a. Jangka sorong berfungsi untuk mengukur diameter dalam cincin (1 buah)
b. Dinamometer 0,1 N berfungsi untuk mengukur gaya berat cincin(W) ketika belum tercelup dan ketika akan lepas dari permukaan air(Ft) (1 buah)
c. Gelas beaker berfungsi sebagai wadah air atau larutan (3 buah)
d. Laboratoy stand befungsi untuk menaik-turunkan gelas beaker (1 buah)
e. Statif berfungsi untuk menyangga dan sebagai daerah menggantung dinamometer dan cincin (1 buah)
f. Cincin metal berfungsi sebagai variabel bebas atau untuk dicelupkan dalam larutan atau air ketika percobaan (3 buah)
g. Air berfungsi sebagai variabel yang akan diuji nilai tegangan permukaannya (500 ml)
h. Larutan garam berfungsi sebagai variabel yang akan diuji nilai tegangan permukaannya (500 ml)
i. Larutan sabun berfungsi sebagai variabel yang akan diuji nilai tegangan permukaannya (500 ml)
4.2 Gambar Alat
-
4.3 Langkah Kerja
V. Data dan Analisa
5.1 Data Percobaan
5.2 Analisa Data
Prinsip percobaan ini ialah bersarnya gaya yang diharapkan untuk melepaskan suatu cincin dalam suatu cairan yang besarnya gaya tersebut sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan. Hal ini dilakukan dengan cara mencelupkan suatu cincin yang dikaitkan dengan dengan dinamometer kedalam suatu cairan(air biasa, larutan garam, larutan sabun, dll)l Ketika benda dicelupkan kemudian diangkat dari permukaan cairan akan terbentuk suatu gelembung yang membuktikan adanya gaya(Ft) yang diberikan cairan kepada cincin tersebut. Diameter cincin dan gaya beratnya diukur kemudian variabel-variabel ini dimasukkan dalam persamaan untuk memilih koefisien tegangan permukaan cairan.
Tegangan permukaan sanggup menjelaskan kenapa benda-benda sanggup mengapung pada permukaan cairan, alasannya ialah pada permukaan cairan terdapat gaya tarik-menarik antar partikel-partikel cairan(kohesi). Akibatnya pada permukaan cairan seakan-akan terdapat suatu selaput atau lapisan yang tegan yang sanggup menahan benda-benda. Jika benda diletakkan ke permukaan cairan secara vertikal, maka lapisan tersebut akan robek yang menjadikan benda tenggelam.
Faktor-faktor yang menghipnotis tegangan permukaan antara lain ialah temperatur, zat terlarut, dan massa jenis. Tegangan permukaan zat cair berkurang secara linier dengan bertambahnya temperatur, alasannya ialah meningkatnya energi kinetik dari molekul. Pada temperatur tertentu yang merupakan titik kritis tegangan permukaan ialah nol. Tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh zat terlarut, garam-garam organik menaikkan tegangan permukaan zat cair. Hal ini terjadi gaya tarik-menarik antara molekul zat terlarut dan pelarut lebih besar daripada gaya tarik-menarik antara sesama molekul pelarut sehingga konsentrasi zat terlarut dipermukaan mempunyai nilai yang lebih kecil. Massa jenis ikut kuat juga dalam tegangan permukaan, semakin rapat suatu cairan maka nilai tegangan permukaannya semakin besar. Hal ini terjadi alasannya ialah pada cairan yang massa jenisnya tinggi tarikan antarmolekulnya menjadi sangat besar yang menjadikan gaya yang diberikan juga semakin besar, alasannya ialah gaya berbanding lurus dengan koefisien tegangan permukaan maka semakin besar yang bekerja semakin besar juga koefisien tegangan permukaannya.
Ada juga zat-zat yang sanggup memperkecil tegnagan permukaan cairan, zat-zat ini disebut surfaktan, contohnya ialah sabun. Fungsi surfaktan yang pertama ialah untuk menurunkan tegangan permukaan, adanya surfaktan pada permukaan menjadikan gaya adhesi antara zat cair dan udara meningkat, sehingga tegangan permukaan menurun. Yang kedua ialah untuk meningkatkan kelarutan suatu zat, dengan adanya surfaktan tegangan antar muka dua zat cair yang tidak bercampur akan menurun, kesannya gaya adhesi antara dua zat cair meningkat dan kelarutannya pun meningkat. Dan yang terakhir ialah sebagai pembasah, alasannya ialah sanggup menurunkan sudut kontak antara permukaan padat dan cairan pembasah, semakin kecil sudut kontak artinya semakin gampang dibasahi.
Diameter benda yang dicelupkan pada permukaan tidak kuat terhadap besarnya nilai tegangan permukaan cairan tetapi kuat terhadap gaya yang diberikan oleh permukaan cairan. Semakin besar diameternya maka semakin besar juga gaya yang diberikan(F d), hal ini sanggup dilihat pada tabel percobaan 5.1.2, 5.1.3, dan 5.1.4. Pada tabel percobaan 5.1.1 didapatkan diameter cincin kecil, sedang, dan besar rata-rata masing-masing sebesar dk = (3,0776 ± 0,0109).10-2 m, ds = (5,0296 ± 0,0041).10-2 m, db = (5,8784 ± 0,0038).10-2 m dengan kesalahan relatif dan ketelitian masing-masing sebesar 0,35%, 0,081%, 0,065%, dan 99,65%, 99,92%, 99,94%. Berdasarkan data ini didapatkan nilai koefisien tegangan permukaan pada air biasa dengan perhitungan manual sebesar ; γk = (0,05794 ± 0,00232) N/m, γs = (0,05255 ± 0,00283) N/m, γb = (0,05526 ± 0,00309) N/m. Larutan garam sebesar ; γk = (0,04035 ± 0,00567) N/m, γs = (0,03925 ± 0,00283) N/m, γb = (0,04117 ± 0,00227) N/m. Pada larutan sabun sebesar ; γk = (0,02690 ± 0,00433) N/m, γs = (0,02659 ± 0,00361) N/m, γb = (0,02492 ± 0,00226) N/m dengan kesalahan relatif seluruhnya < 10%.
Pada tabel percobaan 5.1.2, 5.1.3, dan 5.1.4 didapatkan nilai gaya (Ft) yang lebih besar pada diameter cincin kecil, sedang , besar dalam air biasa. Hal ini terjadi alasannya ialah massa jenis(tingkat kerapatan) air lebih besar dibandingkan dengan larutan garam dan larutan sabun sehingga tarikan antarmolekul nya menjadi sangat besar(karena jaraknya dekat), yang menjadikan gaya yang diberikan menjadi besar juga (ρ Ft). Urutan gaya yang diberikan cairan (Ft) dari yang terbesar ke yang terkecil ialah air biasa, larutan garam, dan larutan sabun.
Tegangan permukaan yang dihasilkan dari aneka macam cairan pada perhitungan manual berbeda-beda. Pada air biasa, larutan garam, dan larutan sabun didapatkan koefisien tegangan permukaan rata-rata nya sebesar
Nilai koefisien tegangan permukaan juga dicari memakai metode grafik, berikut ini ialah 3 gambar grafik dari air biasa, larutan garam, dan larutan sabun :
gradien pada gambar grafik air, larutan garam, dan larutan sabun didapatkan masing-masing sebesar ; m = (3,2624 ± 0,0695), m = (2,5936 ± 0,0695), m = (1,4654 ± 0,0760). Kemudian nilai dari gradien ini dimasukkan ke dalam persamaan garis dan didapatkan nilai dari koefisien tegangan permukaan air biasa, larutan garam, dan larutan sabun masing-masing sebesar ; γair biasa = (0,05191 ± 0,01106) N/m, γgaram = (0,04315 ± 0,01106) N/m, γsabun = (0,02293 ± 0,00398) N/m dengan kesalahan relatif dan ketelitian masing-masing sebesar 21,30%, 25,63%, 18,25%, dan 78,7%, 74,37%, 81,75%.
Menurut literatur dari fisika dasar karya Praweda tahun 2000 nilai koefisien tegangan permukaan air, larutan garam, dan larutan ialah sebesar 0,0728 N/m, 0,04125 N/m, 0,0250 N/m. Hasil pada percobaan ini berbeda dengan literatur alasannya ialah aneka macam faktor kesalahan yang dilakukan selama percobaan, yaitu : kesalahan dalam pengukuran diameter cincin, pengukuran gaya pada skala dinamometer, suhu pada ruangan, volume air yang tidak sama, dan kesalahan dalam perhitungan.
6.1 Prinsip percobaan tegangan permukaan ialah gaya yang dibutuhkan untuk melepas cincin dari permukaan zat cair akan berbanding lurus dengan tegangan permukaan zat cair tersebut dan akan berbanding terbalik dengan panjang permukaan yang bersentuhan dengan cairan.
6.2 Koefisien rata-rata tegangan permukaan(γ) :
a. Perhitungan manual :
γair biasa = (0,05525 ± 0,00274) N/m
γgaram = (0,04025 ± 0,00359) N/m
γsabun = (0,02613 ± 0,00340) N/mb. Perhitungan grafik :
γair biasa = (0,05191 ± 0,01106) N/m
γgaram = (0,04315 ± 0,01106) N/m
γsabun = (0,02293 ± 0,00398) N/mVII. Daftar Pustaka
Giancoli, Douglas C.2001. Fisika Dasar. Jakarta : Erlangga.
Halliday, David.1991. Fisika Dasar Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Lachman, Paul.1989. Fisika Mekanika Klasik. Jakarta : Esis.
Mawarda, Budi.2009. Konsep Fisika. Bandung : ITB.
Suminar, Priyadi.2001. Fisika Dasar Edisi 3 Jilid I. Yogyakarta : Graha ilmu.
Praweda, Adi.2000. Fisika untuk Universitas. Jakarta : Erlangga.
White, Walter.1988. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga.
VIII. Bagian Pengesahan
-
IX. Lampiran
Belum ada Komentar untuk "Laporan Praktikum Tegangan Permukaan"
Posting Komentar