Download Laporan Praktikum Fisika Dasar M5 and more Lecture notes Physics in PDF only on Docsity!
Laporan Praktikum “Fisika Dasar”
Modul M5 – Kekentalan Zat Cair
Ahmmad Azamuddiin/ 21513075
Asisten: Ari Adrianto Tanggal praktikum: 16 November 2021 Teknik Lingkungan–Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas Islam Indonesia Abstrak — Zat cair dapat mengalir karena zat tersebut memiliki kekentalan dan kecepatan. Kecepatan zat cair akan lebih besar ketika di tengah-tengah pipa dari pada di tepi pipa dikarenakan hambatannya yang sedikit dan beransur-ansur mengalami penurunan hingga nol pada dinding pipa, maka kekentalan suatu cairan merupakan sebuah ukuran berapa banyak gaya yang di perlukan untuk menggelincirkan suatu lapisan cairan terhadap lapisan lain. Besarnya kekentalan zat cair (viskositas) dinyatakan dengan sebuah bilangan dan di pengaruhi oleh faktor suhu, tekanan, konsentrasi larutan, dan berat molekul[ 1 ]. Kata kumci—viskositas; ; zat cair; viscometer ostwald I. PENDAHULUAN Tujuan pada praktikum kekentalan zat cair ini adalah agar praktikan dapat memahami prinsip kerja viscometer ostwald dan praktikan dapat menentukan viskositas larutan dengan metode ostwald. Kekentalan atau viskositas adalah hambatan pergerakan objek pada permukaan laminar (aliran tenang) cairan. Sehingga kekentalan suatu zat/cairan merupakan ukuran beberapa banyak gaya yang diperlukan untuk menggelincirkan satu lapisan cairan terhadap lapisan yang lain. Viskositas merupakan pengukuran fluida yang diubah dengan tekanan maupun tegangan. Besarnya 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.[2] Dalam kegiatan sehari-hari kita dapat menemukan viskositas larutan seperti mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena, mengalirkan air dalam pompa PDAM yang mengalir ke rumah-rumah, dan dalam proses penggorengan ikan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak gorengnya) Diantara salah satu sifat zat cair adalah kental atau viskos, dimana zat cair memiliki kekentalan yang berbedabeda materinya, contohnya kekentalan minyak goreng dan kekentalan oli. Dengan sifat ini zat cair banyak digunakan dalam dunia mesin atau otomotif yaitu sebagai pelumas mesin. Sudah diketahui bahwa pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap mesin membutuhkan kekentalan yang berbedabeda. Setiap zat cair memiliki karakteristik yang khas, satu zat cair berbeda dengan zat cair yang lain. Oli mobil sebagai salah satu contoh zat cair yang dapat kita lihat lebih kental daripada minyak kelapa. Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan antara satu bagian dengan bagian yang lain dalam fluida. Dalam fluida yang kental kita perlu gaya untuk menggeser satu bagian fluida terhadap yang lain. Di dalam cairan kental kita dapat memandang persoalan tersebut seperti tegangan dan renggangan dalam benda padat. Kenyataanya setiap fluida baik gas mauoun zat cair memiliki sifat kekentalan karena partikel di dalamnya saling menumbuk. Bagaimana kita menyatakan sifat kekentalan tersebut secara kuantitatif atau dengan angka. Sebelum membahas itu kita perlu mengetahui bagaimana cara membedakan zat yang kental dan kurang kental dengan cara kuantitatif. Salah satu alat yang digunakan untuk mengukur kekentalan suatu zat cair adalah viskometer. Setiap zat memiliki kemampuan tertentu yang dapat menyebabkan suatu padatan yang dimasukkan kedalamnya mendapat gaya tekanan dari peristiwa gesekan antara permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Kekentalan merupakan sebuah sifat dari zat cair (fluida) yang disebabkan oleh adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Maka gesekan-gesekan inilah yang akan menghambat aliran zat cair. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida memiliki tegangan geser yang berbanding lurus dengan viskositas. Kekentalan merupakan hambatan yang terjadi pada suatu benda dengan permukaan cairan dan dapat mengukur suatu ketahanan sebuah benda dalam bentuk fluida dengan tegangan maupun tekanan. Semakinakin besar viskositas suatu fluida maka akan semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan semakin sulit pula benda tersebut untuk bergerak. Kekentalan ini terbagi menjadi dua sifat yaitu ; kekentalan tinggi dan kekentalan rendah. Kekentalan tinggi adalah cairan akan lebih lama menggelincir/mengalir pada suatu lapisan terhadap lapisan lainnya, sedangkan kekentalan rendah adalah cairan akan akan lebih mudah menggelincir/mengalir pada suatu lapisan tehadap lapisan lain. Untuk mengetahui besarnya suatu gaya yang dibutuhkan viskositas dapat digunakan persamaan; F = 𝑛×𝐴×𝑣 𝑑 F = gaya
v = percepatan A = perubahan kecepatan d = jarak antara dasar dan permukaan cairan. Metode oswald merupakan metode yang dapat digunakan dalam melakukan pengukuran waktu air yang mengalir melalui pipa kapiler dengan suatu gaya yang disebabkan oleh berat cairan, dengan persamaan ; ŋ 1 ŋ 2 = 𝑠 1 ×𝑡 1 𝑠 2 ×𝑡 2 Keterangan : s1 = Berat jenis cairan 1 s2 = Berat jenis cairan 2 ŋ1= viskositas cairan 1 ŋ2= viskositas cairan 2 t1 = Waktu 1 t2 = Waktu 2 II. METODE PRAKTIKUM Alat dan bahan : Gambar 1. Pompa Pipet (aliexpres.com) Gambar 2. Stopwatch (shopee.co.id) Gambar 3. Pengaduk (Tokopedia.com) Gambar 4. Hidrometer (vsezapivo.si) Gambar 5. Gelas Ukur (Tokopedia.com) Gambar 6. Gelas Beker (Bukalapak.com) Gambar 7. Viskometer Ostwald (ebay.ca)
III. DATA PERCOBAAN
Tabel 1. Data percobaan M5 “Kekentalan Zat Cair” Suhu Percobaan = 28 (°C) Konsent rasi (%) Derajat Baumae (DB) Waktu Pengaliran (detik) Rata- Rata 1 2 3 100 7 26,47 26,09 26,27 (^) 26, 80 6 25,87 25,56 25,39 (^) 25, 60 5 24,78 24,62 25,03 (^) 24, 40 4 23,59 23,66 23,91 (^) 23, 20 2 21,87 22,18 22,07 (^) 22, 0 1 21,04 20,92 21,23 (^) 21, IV. ANALISIS DATA
1. Menentukan nilai rerata waktu aliran dan ketidakpastiannya a. Konsentrasi 100% t 𝜹𝐭(𝐭^ −^ 𝒕̅)^ |𝜹𝐭(𝐭^ −^ 𝒕̅)|𝟐 26,47 0,19 0,03 6 26,09 - 0,19 0,03 6 26,27 - 0,01 0, ∑= 78,83 ∑=0, (1) 𝑡̅ = ∑𝑡̅ 𝑛 =^ 78 , 83 3 =^ 26,28^ detik (2) 𝑡̅ = √ |∑(𝑡−𝑡̅ )|^2 𝑛− 1 =^ √ 0 , 072 2 =^ 0,18^ detik (3) Jadi 𝑡̅ ± 𝑡̅ = (26,28 ± 0 , 18 ) detik b. Konsentrasi 80 % t 𝜹𝐭(𝐭^ −^ 𝒕̅)^ |𝜹𝐭(𝐭^ −^ 𝒕̅)|𝟐 25,87 0,264 0, 25,56 - 0,046 0, 25,39 - 0,216 0, 046 ∑= 76,82 ∑=0, (1) 𝑡̅ = ∑𝑡̅ 𝑛 =^ 76 , 82 3 =^ 25,606^ detik (2) 𝑡̅ = √ |∑(𝑡−𝑡̅ )|^2 𝑛− 1 =^ √ 0 , 118 2 =^ 0,242^ detik (3) Jadi 𝑡̅ ± 𝑡̅ = ( 25,606 ± 0 , 242 ) detik c. Konsentrasi 60 % t 𝜹𝐭(𝐭^ −^ 𝒕̅)^ |𝜹𝐭(𝐭 − 𝒕̅)|𝟐
∑𝑡̅ 𝑛 =^ 74 , 43 3 =^ 24,81^ detik (2) 𝑡̅ = √ |∑(𝑡−𝑡̅ )|^2 𝑛− 1
= √^0 ,^52
2 = 0,26 detik (3) Jadi 𝑡̅ ± 𝑡̅ = ( 24,81 ± 0 , 26 ) detik d. Konsentrasi 40 % t 𝜹𝐭(𝐭^ −^ 𝒕̅)^ |𝜹𝐭(𝐭 − 𝒕̅)|𝟐 23,59 - 0,13 0, 23,66 - 0,06 0, 23,91 0,19 0, ∑= 71,16 ∑=0, (1) 𝑡̅ = ∑𝑡̅ 𝑛 =^ 71 , 16 3 =^ 23,72^ detik (2) 𝑡̅ = √ |∑(𝑡−𝑡̅ )|^2 𝑛− 1 =^
√^0 ,^0556
2 =^ 0,16^ detik (3) Jadi 𝑡̅ ± 𝑡̅ = ( 23,72 ± 0 , 16 ) detik e. Konsentrasi 20 % t 𝜹𝐭(𝐭 − 𝒕̅) |𝜹𝐭(𝐭 − 𝒕̅)|𝟐 21,87 - 0,17 0, 22,18 0,14 0, 22,07 0,03 0, ∑= 66,12 ∑=0, (1) 𝑡̅ = ∑𝑡̅ 𝑛 =^ 66 , 12 3 =^ 22,04^ detik (2) 𝑡̅ = √ |∑(𝑡−𝑡̅ )|^2 𝑛− 1 =^
√^0 ,^3005
2 =^ 0,38^ detik (3) Jadi 𝑡̅ ± 𝑡̅ = ( 22,04 ± 0 , 38 ) detik f. Konsentrasi 0 % t 𝜹𝐭(𝐭 − 𝒕̅) |𝜹𝐭(𝐭 − 𝒕̅)|𝟐 21,04 - 0,02 0, 20,92 - 0,14 0, 21,23 0,17 0, ∑= 63,19 ∑= 0, (1) 𝑡̅ = ∑𝑡̅ 𝑛 =^ 63 , 19 3 =^ 21,06^ detik (2) 𝑡̅ = √ |∑(𝑡−𝑡̅ )|^2 𝑛− 1 =^
√^0 ,^2253
2 =0,34^ detik (3) Jadi 𝑡̅ ± 𝑡̅ = ( 21,06 ± 0,34) detik
2. Menentukan volume pengenceran a. Konsentrasi = 100 % Larutan garam murni sebanyak 250 mL
b. Konsentrasi = 80 % 𝑚 1 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑚 1 𝑣 1 = 250 𝑚𝐿 80% 100 % =^ 200 mL Maka, untuk larutan konsentrasi 80% menggunakan 200 ml larutan konsentrasi 100% dan ditambahkan air sampai larutan menjadi 250 ml, yaitu sebanyak 50 ml air. c. Konsentrasi = 60 % 𝑚 1 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑚 1 𝑣 1 = 250 𝑚𝐿 60% 80 % =^ 187,5 mL Maka, untuk larutan konsentrasi 60% menggunakan 187, ml larutan konsentrasi 80% dan ditambahkan air sampai larutan menjadi 250 ml, yaitu sebanyak 62,5 ml air d. Konsentrasi = 40 % 𝑚 1 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑚 1 𝑣 1 = 250 𝑚𝐿 40% 60 % =^166 ,^6 mL Maka, untuk larutan konsentrasi 4 0% menggunakan 166, ml larutan konsentrasi 6 0% dan ditambahkan air sampai larutan menjadi 250 ml, yaitu sebanyak 83,4 ml air e. Konsentrasi = 20 % 𝑚 1 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑚 1 𝑣 1 = 250 𝑚𝐿 20% 40 % =^125 mL Maka, untuk larutan konsentrasi 2 0% menggunakan 125 ml larutan konsentrasi 4 0% dan ditambahkan air sampai larutan menjadi 250 ml, yaitu sebanyak 125 ml air f. Konsentrasi = 0 % 𝑚 1 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑣 1 = 𝑚 2 𝑣 2 𝑚 1
250 𝑚𝐿 0% 20 % =^0 mL Maka, untuk larutan konsentrasi 0% menggunakan 0 ml larutan konsentrasi 20% dan ditambahkan air sampai larutan menjadi 250 ml, yaitu sebanyak 250 ml air
3. Menentukan massa jenis larutan dengan interpolasi a. Konsentrasi = 100 % 𝐷𝐵 2 −𝐷𝐵 1 𝐷𝐵 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛−𝐷𝐵 1 =^ 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 (𝜌) 2 − 𝜌 1 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 𝜌 1 7 , 58 − 6 , 91 7 − 6 , 91 =^ 1 , 055 − 1 , 050 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 1 , 050 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 = 1 , 051 𝑔/𝑐𝑚^3 b. Konsentrasi = 8 0 % 𝐷𝐵 2 −𝐷𝐵 1 𝐷𝐵 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛−𝐷𝐵 1 =^ 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 (𝜌) 2 − 𝜌 1 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 𝜌 1 6 , 24 − 5 , 58 6 − 5 , 58 =^ 1 , 045 − 1 , 040 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 1 , 040 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 = 1 , 043 𝑔/𝑐𝑚^3 c. Konsentrasi = 6 0 % 𝐷𝐵 2 −𝐷𝐵 1 𝐷𝐵 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛−𝐷𝐵 1 =^ 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 (𝜌) 2 − 𝜌 1 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 𝜌 1 4 , 90 − 4 , 22 5 − 4 , 22 =^ 1 , 035 − 1 , 030 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 1 , 030 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 = 1 , 036 𝑔/𝑐𝑚^3 d. Konsentrasi = 4 0 % 𝐷𝐵 2 −𝐷𝐵 1 𝐷𝐵 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛−𝐷𝐵 1 =^ 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 (𝜌) 2 − 𝜌 1 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 𝜌 1 3 , 54 − 2 , 84 4 − 2 , 84 =^ 1 , 025 − 1 , 020 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 1 , 020 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 = 1 , 028 𝑔/𝑐𝑚^3 e. Konsentrasi = 2 0 % 𝐷𝐵 2 −𝐷𝐵 1 𝐷𝐵 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛−𝐷𝐵 1 =^ 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 (𝜌) 2 − 𝜌 1 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 𝜌 1 2 , 14 − 1 , 44 2 − 1 , 44 =^ 1 , 015 − 1 , 010 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 1 , 010 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 = 1 , 014 𝑔/𝑐𝑚^3 f. Konsentrasi = 0 % 𝐷𝐵 2 −𝐷𝐵 1 𝐷𝐵 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛−𝐷𝐵 1 =^ 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 (𝜌) 2 − 𝜌 1 𝜌𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛− 𝜌 1
ostwald. Prinsip kerja dari percobaan ini adalah mengalirkan suatu larutan dari titik A ke titik B lalu mengukur waktunya. Dengan cara memvariasi kekentalan dari zat cair atau larutan yang digunakan, yaitu menggunakan larutan garam berupa NaCl dengan konsentrasinya yang bervariasi. Waktu pengaliran dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yag viskositasnya sudah diketahui seperti aquades. Praktikum percobaan ini dimulai dengan mencari nilai rerata waktu alir tiap konsentrasinya. Dari hasil perhitungan nilai rerata waktu alir didapatkan bahwa rata- rata waktu alir pada tiap konsentrasinya menurun atau semakin cepat seiring menurunnya konsentrasi. Selanjutnya menghitungmassa jenis larutan dengan interpolasi. Dari perhitungan massa jenis larutan dengan interpolasi ini dapat dinyatakan bahwa massa jenis larutan akan semakin menurun seiring dengan penurunan konsentrasinya. Lalu setelah itu yaitu menghitung nisbi larutan. Pada perhitungan yang pertama diperoleh nilai rerata waktu aliran dan ketidakpastiannya pada masing masing konsentrasi, pada analisis data diatas,didapat hasil perhitungan untuk konsentrasi 100% t ̅= 26,28 detik dan ∆t ̅ = 0,18 detik. Kemudian untuk konsentrasi 80% didapat nilai t ̅= 25,606 detik dan ∆t ̅=0,242 detik. Selanjutnya untuk konsentrasi 60% didapat nilai t ̅=24,81 detik dan ∆t ̅=0, detik, lalu untuk konsentrasi 40% didapat nilai t ̅=23,72 detik dan ∆t ̅=0,16 detik, selanjutnya pada konsentrasi 20% didapat nilai t ̅=22,04 detik dan ∆t ̅=0,38 detik, dan terakhir untuk konsentrasi 0%, didapat nilai t ̅=21,06 detik dan ∆t ̅=0,34 detik. Pada perhitungan kedua diperoleh volume pengenceran pada masing masing konsentrasi, mulai dari 100%,80%,60%,40%,20%,dan 0% yaitu sebesar 250 ml, ml, 187,5 ml, 166,6 ml, 125 ml, 0 ml. Kemudian untuk perhitungan yang ketiga diperoleh massa jenis larutan dengan metode interpolasi untuk masing masing konsentrasi. Pada konsentrasi 100% didapat nilai ρ_pengukuran=1,051g/cm³, pada konsentrasi 80% nilai ρ_pengukuran=1,043g/cm³, pada konsentrasi 60% ρ_pengukuran=1,036g/cm³, pada 40% nilai ρ_pengukuran=1,028g/cm³, pada 20% ρ_pengukuran=1,0 14 g/cm³, dan pada 0% nilai ρ_pengukuran= 1,007 g/cm³. Selanjutnya untuk perhitungan yang keempat diperoleh nisbi larutan dan ketidakpastiannya untuk masing masing konsentrasi. Dimulai dari konsentrasi 100% didapat nilai nisbi= 1 , 302 dan Δnisbi=0,023, kemudian untuk konsentrasi 80% didapat nilai nisbi= 1 , 26 dan Δnisbi=0,024, kemudian pada konsentrasi 60% didapat nilai nisbi=1,21 dan Δnisbi=0,24, selanjutnya untuk konsentrasi 40% didapat nilai nisbi=1,14 dan Δnisbi=0,02. Pada konsentrasi 20% didapat nilai nisbi=1,05 dan Δnisbi=0,02 dan terakhir pada konsentrasi 0% didapat nilai nisbi= 1 dan Δnisbi=0,35. Dalam praktikum ini ada beberapa hal yang mungkin dapat mempengaruhi terjadinya kesalahan dalam percobaan, contohnya yaitu kesalahan praktikan dalam pembacaan angka pada hidrometer, perubahan suhu yang tidak tetap atau tidak konsisten, praktikan kurang teliti pada saat pencatatan waktu saat mengukur aliran larutan dan pada saat perhitungan data, praktikan biasanya melakukan percobaan praktikum tidak sesuai prosedur kerja sehingga bisa mengakibatkan penyalahgunaan alat dan bahan praktikum, kesalahan dalam penggunaan alat ini akan mempengaruhi nilai yang akan dihasilkan dari alat tersebut. VI. KESIMPULAN Viskositas zat cair adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak, atau karena benda padat yang bergerak di dalam fluida. Besarnya gesekan disebut derajat kekentalan zat cair. Jadi, semakin besar viskositas zat cair maka semakin sulit benda padat zat cair tersebut bergerak. Kekentalan zat cair di pengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, tekanan dan konsentrasi larutan. Dari percobaan yang telah di lakukan di dapatkan hasil bahwa semakin tinggi konsentrasi suatu zat maka semakin lama waktu yang di butuhkan zat tersebut untuk mengalir, maka dapat di simpulkan bahwa semakin besarnya konsentrasi zat(Nacl) maka semakin besar pula kekentalan yang di milikinya, dan semakin besar derajat baume sebuah zat maka semakin besar pula kekentalan zat tersebut. DAFTAR PUSTAKA [1] Moctar.1990.Mekanika Fluida.Jakarta:Erlangga [2] Halliday, Resnick, Walker. Fisika Dasar Jilid I Edisi Ketujuh (Terjemahan Tim Pengajar Fisika ITB). Jakarta: Erlangga, 2010 [ 3 ] Aby, Ganinjati. Seri Fisika Dasar Mekanika. Jakarta: Salemba Teknika, 2014.
