Laporan Tegangan Permukaan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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. Bila terdapat molekul-molekul yang terletak di permukaan cair maka

gaya tarik molekul lain pada fasa uapnya. Gejala ini menyebabkan permukaan

cairan cenderung berubah menuju ke luas permukaan yang sekecil mungkin,

sehingga nampak dalam keadaan tegang. Pada percobaan kali ini kita akan

menganalisa tegangan permukaan pada cairan dengan menggunakan metode berat

tetes. Dengan menganalisa tegangan permukaan menggunakan metode berat tetes,

kita dapat mengetahui nilai tegangan permukaan dari suatu larutan.

1.2 Prinsip

Pengukuran tegangan permukaan berdasarkan metode berat tetes

1.3 Tujuan

1.Menentukan nilai tegangan permukaan suatu zat cair dengan

menggunakan metode berat tetes. Zat cair yang digunakan antara lain

alkohol, aseton, dan air.

2.Membuat grafik hubungan antara suhu terhadap tegangan suatu

permukaan.

3. Membandingkan tegangan permukaan yang didapat dari hasil percobaan

dengan tegangan permukaan literatur.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan adalah suatu kemampuan atau kecenderungan zat

cair menuju keadaan yang luas pemukaannya lebih kecil, seperti contoh yaitu

permukaan datar, atau bulat seperti bola. Dengan sifat tersebut zat cair mampu

untuk menahan benda-benda kecil di permukaannya. Seperti silet, berat dari silet

menyebabkan permukaan zait cair sedikit melengkung kebawah dimana silet itu

berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zat cair namun zat cair dengan

tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaannya sekecil

mungkin. Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada

zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Tegangan permukaan g

didefinisikan sebagai gaya F persatuan panjang L yang bekerja tegak lurus pada

setiap garis di permukaan fluida.

γ= FL

Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan

luar dan dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masing jauh lebih besar dari

ukururan satu molekul pembentuknya), sehingga untuk cincin dengan keliling L

yang diangkat perlahan dari permukaan fluida, besarnya gaya F yang dibutuhkan

untuk mengimbangi gaya-gaya permukaan fluida 2gL dapat ditentukan dari

pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin (Dinamometer). Sehingga

tegangan permukaan fluida memiliki nilai sebesar :

γ= F2 L

dimana, g = tegangan permukaan (N/m)

F = gaya (Newton)

L = panjang permukaan selaput fluida (m)

2.2 Metode Pengukuran Tegangan Permukaan

Ada beberapa model peralatan yang sering digunakan untuk mengukur

tegangan permukaan suatu zat cair yaitu :

1. Metode pipa kapiler yaitu mengukur tegangan permukaan zat cair dan sudut

kelengkungannya dengan memakai pipa berdiameter. Salah satu ujung pipa

tersebut dicelupkan kedalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut

permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu. Pada percobaan ini salah

satu aspek yang mudah diamati adalah tentang sifat zat cair yaitu apakah zat cair

itu adhesive atau non-adhesive. Untuk itu perhatikan gambar berikut ini :

Gambar 2.1 Sudut kontak zat cair pada pipa kapiler

Pada zat cair yang adhesive berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil

daripada gaya adhesinya dan pada zat yang non-adhesive berlaku sebaliknya.

Salah satu besaran yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut kontak (q)

yaitu sudut yang dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding

(lihat gambar 2.1). Sudut kontak ini timbul akibat gaya tarik-menarik antara zat

yang sama (gaya kohesi) dan gaya tarik-menarik antara molekul zat yang berbeda

(adhesi). Harga dari sudut kontak ini berubah-ubah dari 0 sampai 180 derajat dan

dibagi menjadi dua bagian yaitu : pada zat cair yang adhesive besarnya sudut

kontak ( q ) : 0 < q < 90 (derajat) dan pada zat cair non-adhesive besarnya (q) : 90

< q < 180 (derajat). Sedangkan besarnya tegangan permukaan ( g ) yaitu :

g = F / ( 2 p R cos q )

dimana : F = p . R2 . y . rzat cair . g

maka : g = R . y . g . rzat cair / ( 2 cos q )

Peristiwa adanya tegangan permukaan bisa pula ditunjukkan pada

percobaan sebagai berikut jika cincin kawat yang diberi benang seperti pada

gambar II.2a dicelupkan ke dalam larutan sabun, kemudian dikeluarkan akan

terjadi selaput sabun dan benang dapat bergerak bebas. Jika selaput sabun yang

ada diantara benang dipecahkan, maka benang akan terentang membentuk suatu

lingkaran. Jelas pada benag sekarang bekerja gaya-gaya ke luar pada arah radial

(gambar II.2b).

(a) (b)

Gambar II.2 Tegangan Permukaan

Dalam balon sabun, balon sabun biasanya berusia beberapa detik saja,

kemudian menjadi buyar sendiri atau karena menyentuh benda lain. Sering

digunakan untuk permainan anak-anak atau pertunjukan seni. Kulit balon sabun

terdiri atas lapisan tipis air yang terjebak diantara dua lapisan molekul, biasanya

sabun. Balon sabun terbentuk karena permukaan cairan (biasanya air) memiliki

tegangan permukaan, yang menyebabkan lapisan itu elastis. Namun balon yang

dibentuk dari cairan saja tidak stabil.

Balon sabun yang ditiupkan di udara dengan suhu dibawah -15oC akan

membeku ketika menyentuh, biasanya sabun sebuah permukaan. Udara di

dalamnya akan keluar secara perlahan melalui proses difusi hingga akhirnya balon

menciut. Namun, pada suhu dibawah -25oC, balon akan membeu di udara dan

dapat pecah ketika meyentuh tanah.

BAB III

HASIL PERCOBAAN

3.1 Nilai tegangan permukaan alkohol pada masing- masing suhu

No Suhu ( oC ) Tegangan permukaan (dyne/cm)

1 25 41,99

2 48 60,51

3 58 62,89

4 68 48,16

3.2 Nilai tegangan permukaan aseton pada masing-masing suhu

No Suhu ( oC ) Tegangan permukaan (dyne/cm)

1 25 44,799

2 30 47,799

3 40 55,717

4 50 68,2

5 60 64,38

3.3 Grafik T (suhu) terhadap g (tegangan permukaan) pada alkohol

20 30 40 50 60 70 800

10203040506070

41.99

60.5162.89

48.16

grafik hubungan antara suhu terhadap tegangan permukaan

grafik hubungan antara suhu terhadap tegangan permukaan

Suhu

Tega

ngan

Per

muk

aan

3.4 Grafik T ( suhu ) terhadap g ( tegangan permukaan ) pada aseton

20 25 30 35 40 45 50 55 60 650

20

40

60

80

44.79947.87 55.717

68.264.38

Grafik hubungan antara T terhadap pada aseton

Grafik hubungan antara T terhadap tegangan per-mukaan

Suhu

Tega

ngan

per

muk

aan

BAB IV

PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil percobaan tegangan permukaan yang diperoleh,

tegangan permukaan g alkohol yang diperoleh pada suhu 25oC =41,99 dyne/cm ,

48oC = 60,51 dyne/cm, 58oC =62,89 dyne/cm, 68oC= 48,16 dyne/cm. Sedangkan

tegangan permukaan aseton yang didapat adalah 25oC= 44,799 dyne/cm, 30oC=

67,51 dyne/cm, 40oC= 65,976 dyne/cm, 50oC= 63,9375 dyne/cm, dan 60oC=

56,252 dyne/cm. Dari hasil, bisa kita lihat bahwa nilai tegangan permukaan yang

diperoleh nilainya berbeda-beda, sedangkan tegangan permukaan yang seharusnya

didapat pada setiap kenaikan suhu, nilai tegangan permukaan yang diperoleh yaitu

semakin kecil. Hal ini dikarenakan molekul cairan akan bergerak semakin cepat

ketika suhu meningkat, sehingga gaya tarik menarik antar molekul cairan

merenggang. Akibatnya massa larutan menjadi menurun ketika suhu meningkat.

Dan dari data percobaan yang diperoleh pun massa yang kami dapat memiliki

nilai yang berbeda-beda, hal ini dikarenakan karena pada saat pemanasan larutan

berlangsung, ada sebagian molekul yang memiliki gaya tarik menarik antar

molekul sehingga molekul yang terdapat pada cairan ada yang merapat sebagian.

Oleh karena itu massa yang diperolehnya berbeda-beda.

Dari grafik diperoleh grafik yang tidak linier, hal ini dikarenakan tegangan

permukaan yang diperoleh tidak menurun sehingga grafiknya tidak linier. Hal ini

dikarenakan hasil tegangan permukaan yang diperoleh meiliki nilai yang berbeda-

beda, akan tetapi seharusnya grafik yang diperoleh adalah linier, karena setiap

kenaikan suhu, nilai tegangan permukaan yang diperoleh semakin kecil.

BAB V

KESIMPULAN

1. Suhu mempengaruhi nilai tegangan permukaan

2. Massa larutan menjadi berkurang ketika suhu meningkat

3. Molekul cairan bergerak lebih cepat ketika suhu meningkat

4. Grafik yang diperoleh tidak linier

DAFTAR PUSTAKA

1. Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

2. Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

LAMPIRAN A

DATA PERCOBAAN

A.1 Data gelas timbang dan larutan yang dipakai pada praktikum

Berat gelas timbang kosong = 9,9 gram

Alkohol 8% dalam 250 mL dan aseton 8% dalam 250 mL

A.2 Aseton

No Aseton 25 oC 30 oC 40 oC 50 oC 60 oC

1 Massa (gram) 11,6 11,6 11,5 11,4 11,5

2 Waktu (sekon) 6,06 10,05 17,09 5,01 3,08

Tabel A.2 Data percobaan pada aseton

A.3 Alkohol

No Alkohol 25 oC 48 oC 58 oC 68 oC

1 Massa (gram) 11,4 11,4 11,4 11,3

2 Waktu (sekon) 16,06 15,03 6,06 5,02

Tabel A.3 Data percobaan pada alkohol

A.4 Air

No Air 25 oC 48 oC 58 oC 68 oC

1 Massa (gram) 12,5 11,6 11,5 11,8

2 Waktu (sekon) 7,04 7,01 6,04 4,01

Tabel A.4 Data percobaan pada air

A.5 Nilai tegangan permukaan air dari literatur

No Suhu (oC) Tegangan Permukaan (dyne/cm)

1 0 75,6

2 4 75,4

3 10 74,8

4 20 73,8

5 30 71,8

6 40 70,1

7 50 68,2

8 60 66,8

9 70 65,0

10 80 63,0

11 90 61,2

12 100 59,4

Sumber : library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-Hendra3.pdf

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

B.1 Menghitung pengenceran alkohol

Dik : 8% dalam 250 mL pelarut

Dit : Volume alkohol yang harus diambil

Jawab

Volumealkohol= 8100

x 250 mL

= 20 mL

B.1 Menghitung pengenceran aseton

Dik : 8% dalam 250 mL pelarut

Dit : Volume aseton yang harus diambil

Jawab

Volumeaseton= 8100

x250 mL

= 20 mL

B.3 Interpolasi tegangan permukaan air literatur

B.3.1 Pada suhu 25 oC

❑(25o C)

=25−2030−20

= X−73,871,8−73,8

¿ 510

= X−73,8−2

¿−10=10 X−738

¿10 X=728

X = 72,8 dyne/cm


❑(48o C)

=48−4050−40

= X−70,168,2−70,1

¿ 810

= X−70,1−1,9

¿−15,2=10 X−701

¿10 X=685,8

X = 68,58 dyne/cm


❑(58o C)

=58−5060−50

= X−68,266,8−68,2

¿ 810

= X−68,2−1,4

¿−11,2=10 X−682

¿10 X=670,8

X = 67,08 dyne/cm


❑(68o C)

=68−6070−60

= X−66,865,0−66,8

¿ 810

= X−66,8−1,8

¿−14,4=10 X−668

X = 65,36 dyne/cm

B.4 Menghitung interpolasi massa air untuk suhu 30oC, 40oC, 50oC, dan 60oC

B.4.1 Pada suhu 30oC

m(30o C)

=30−2548−25

= X−12,511,6−12,5

¿ 523

= X−12,5−0,9

¿−4,5=23 X−287,5

X = 12,304 gr


m(40o C )

=40−2548−25

= X−12,511,6−12,5

¿ 1523

= X−12,5−0,9

¿−13,5=23 X−287,5

X = 11,913 gr


m(50o C)

=50−4858−48

= X−11,611,5−11,6

¿ 210

= X−11,6−1

¿−2=10 X−116

X = 11,4 gr


m(60o C)

=60−5868−58

= X−11,511 , 8−1 1,5

¿ 210

= X−11 , 5−0,3

¿0,6=10 X−115

X = 11,56 gr

B.5 Menghitung tegangan permukaan alkohol


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,5 gr2,6 gr

x72,8 dyne /cm

❑u=41,99 dyne /cm


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,5 gr1,7 gr

x68,58 dyne /cm

❑u=60,51 dyne /cm


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,5 gr1,6 gr

x67,08 dyne /cm

❑u=62,89 dyne /cm


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,3 gr1,9 gr

x65,36 dyne /cm

❑u=48,16 dyne /cm

B.6 Menghitung tegangan permukaan pada aseton


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,6 gr2,6 gr

x72,8 dyne /cm

❑u=44,799 dyne /cm


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,6 gr

2,404 grx71,8 dyne /cm

❑u=47,87 dyne /cm


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,6 gr

2,013 grx70,1 dyne /cm

❑u=55 ,717 dyne /cm


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,5 gr1,5 gr

x68,2 dyne /cm

❑u=68,2 dyne /cm


❑u=mu

ms

❑s

❑u=1,6 gr1,66 gr

x66,8 dyne /cm

❑u=64,38 dyne /cm

LAMPIRAN C

PROSEDUR KERJA

C.1 Alat

1. Gelas kimia 3 buah

2. Gelas timbang 1 buah

3. Termometer 1 buah

4. Waterbath 1 buah

5. Botol semprot 1 buah

6. Gelas ukur 20 mL 1 buah

7. Pipet tetes 3 buah

8. Neraca teknis 1 buah

9. Stopwatch 1 buah

10. Pipa kapiler 1 buah

11. Ball pipet 1 buah

C.2 Bahan

1. Aquades

2. Alkohol

3. Aseton

C.3 Cara Kerja

1. Mencuci gelas timbang, gelas ukur, gelas kimia dan mengeringkannya.

Alat dicuci menggunakan aquades

2. Mengencerkan 20 mL alkohol dalam 250 mL dan mengencerkan 20 mL aseton dalam 250 mL pada labu takar 250 mL.

20 mL alkohol dalam 250 mL

20 mL aseton dalam 250 mL

3. Menimbang gelas timbang yang akan digunakan

4. Memanaskan waterbath

5. Merangkai alat percobaan

Pipa kapiler

6. Memanaskan larutan alkohol dan air pada waterbath dengan suhu yang sama dengan air yaitu 25, 48, 58, dan 68 oC. Sedangkan aseton dipanaskan hingga suhu 25, 30, 40, 50, 60 oC.

7. Setelah suhu tercapai, masing- masing larutan dimasukan dalam alat percobaan yang telah disusun, kemudian ketika cairan dibiarkan mengalir (setelah cairan dimampatkan terlebih dahulu ) catat waktu yang diperlukan cairan untuk meneteskan cairan sebanyak 15 tetes.

8. Menimbang cairan yang didapat

9. Mengulangi langkah 7-8 untuk semua cairan yang digunakan (aseton, alkohol, dan air) pada masing- masing suhu yang telah ditentukan.

Documents

Laporan Tegangan Permukaan