ABSTRAK
PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN LARUTAN DETERGEN MENGGUNAKAN APITAN KACA DENGAN BANTUAN ANALISA
FOTO
Telah dilakukan penelitian mengenai tegangan permukaan cairan
menggunakan apitan kaca. Cairan tersebut berupa larutan detergen. Kenaikan
cairan yang tampak pada dinding kaca difoto dan dianalisis menggunakan
software pengolah foto pada LoggerPro sehingga diperoleh data posisi fungsi
kenaikan cairan dan panjang apitan. Data tersebut difit untuk memperoleh nilai
tegangan permukaan. Nilai tegangan permukaan larutan detergen 0 gr/ml; 0,1
gr/ml; 0,2 gr/ml; 0,3 gr/ml; 0,4 gr/ml; dan 0,5 gr/ml secara berturut-turut adalah
(8,7 ± 0,2) dyne/cm; (7,2 ± 0,1) dyne/cm; (6,9 ± 0,1) dyne/cm; (6,2 ± 0,2)
dyne/cm; (5,5 ± 0,2) dyne/cm; dan (4,7 ± 0,1) dyne/cm. Dari penelitian tersebut
diketahui bahwa detergen mampu menurunkan tegangan permukaan air.
ABSTRACT
THE MEASUREMENT OF DETERGENT SOLUTION SURFACE TENSION USING A WEDGE WITH HELP OF PHOTO ANALYZED
A research about of liquids surface tension using a wedge had been done.
Liquids form detergent solution. The rise of liquid looked of the plates
photographed and was analyzed by using software LoggerPro to get position data
function capillary rise and long wedge. Later, data was fiited to get a value surface
tension. The value of surface tension of detergent solution 0 gr/ml; 0,1 gr/ml; 0,2
gr/ml; 0,3 gr/ml; 0,4 gr/ml; and 0,5 gr/ml thickness were (8,7 ± 0,2) dyne/cm;
(7,2 ± 0,1) dyne/cm; (6,9 ± 0,1) dyne/cm; (6,2 ± 0,2) dyne/cm; (5,5 ± 0,2)
dyne/cm; and (4,7 ± 0,1) dyne/cm. Finally, this study found detergent solution can
of the water surface tension decreases.
i
PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN LARUTAN
DETERGEN MENGGUNAKAN APITAN KACA DENGAN
BANTUAN ANALISA FOTO
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh: Hari Sri Wahyuni
NIM: 091424053
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
iv
PERSEMBAHAN
Saya persembahkan karya ini kepada:
Hartamta dan Tuti Retnowati
Dewi,Rino,Candra,Arum
Nenek beserta keluarga besar
Bernadeta Kusuma Wijayanti
vii ABSTRAK
PENGUKURAN TEGANGAN PERMUKAAN LARUTAN DETERGEN MENGGUNAKAN APITAN KACA DENGAN BANTUAN ANALISA FOTO
Telah dilakukan penelitian mengenai tegangan permukaan cairan menggunakan
apitan kaca. Cairan tersebut berupa larutan detergen. Kenaikan cairan yang tampak pada
dinding kaca difoto dan dianalisis menggunakan software pengolah foto pada LoggerPro
sehingga diperoleh data posisi fungsi kenaikan cairan dan panjang apitan. Data tersebut
difit untuk memperoleh nilai tegangan permukaan. Nilai tegangan permukaan larutan
detergen 0 gr/ml; 0,1 gr/ml; 0,2 gr/ml; 0,3 gr/ml; 0,4 gr/ml; dan 0,5 gr/ml secara
berturut-turut adalah (8,7 ± 0,2) dyne/cm; (7,2 ± 0,1) dyne/cm; (6,9 ± 0,1) dyne/cm; (6,2 ± 0,2)
dyne/cm; (5,5 ± 0,2) dyne/cm; dan (4,7 ± 0,1) dyne/cm. Dari penelitian tersebut diketahui
bahwa detergen mampu menurunkan tegangan permukaan air.
viii
ABSTRACT
THE MEASUREMENT OF DETERGENT SOLUTION SURFACE TENSION USING A WEDGE WITH HELP OF PHOTO ANALYZED
A research about of liquids surface tension using a wedge had been done. Liquids
form detergent solution. The rise of liquid looked of the plates photographed and was
analyzed by using software LoggerPro to get position data function capillary rise and
long wedge. Later, data was fiited to get a value surface tension. The value of surface
tension of detergent solution 0 gr/ml; 0,1 gr/ml; 0,2 gr/ml; 0,3 gr/ml; 0,4 gr/ml; and 0,5
gr/ml thickness were (8,7 ± 0,2) dyne/cm; (7,2 ± 0,1) dyne/cm; (6,9 ± 0,1) dyne/cm; (6,2
± 0,2) dyne/cm; (5,5 ± 0,2) dyne/cm; and (4,7 ± 0,1) dyne/cm. Finally, this study found
detergent solution can of the water surface tension decreases.
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala kasih dan
karuia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini berjudul:
“Pengukuran Tegangan Permukaan Larutan Detergen Menggunakan Apitan Kaca Dengan Bantuan Analisa Foto”, yang diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Fisika pada Program Studi Pendidikan Fisika
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu
penulis baik berupa waktu, tenaga, bimbingan, dorongan, dan sumbang saran yang
penulis butuhkan dalam penyelesaian skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.S., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah
banyak meluangkan waktu untuk membimbing, mendampingi, memberikan
dorongan dan semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini.
2. Bapak Ngadiono, selaku petugas Laboratorium Fisika Universitas Sanata Dharma
yang telah membantu mempersiapkan peralatan penelitian.
3. Kedua orang tua di Pemalang, Hartamta dan Tuti Retnowati, serta adik-adik
Dewi, Rino, Candra, dan Arum yang selalu mendoakan dan memberikan
semangat.
4. Nenek yang telah merawat dari kecil dan selalu menemani belajar serta tempat
x
5. Sahabatku Bernadeta Kusuma Wijayanti yang tak pernah bosan untuk
mendengarkan keluh kesah serta memberikan semangat.
6. Teman-teman seperjuangan : Galuh, Laras, Willy, Osri, Gloria, Sandra, Eliya,
Agus, Dian, Sherly, Nino, Siska, Felbi dan Heri yang telah membantu lewat
sharing dan diskusi.
7. Mas Aji, Mas Mayar, Ihwan, dan mba Nia yang telah membantu dan memberikan
masukan dalam pengambilan data serta Kornelis Soge yang telah meminjamkan
tripod selama penelitian.
8. Lutfi dan budhe Tati yang telah memberikan dukungan, semangat dan doa.
9. Teman-teman satu angkatan pendidikan fisika yang telah memberikan kenangan
manis saat bersama-sama menempuh masa perkuliahan.
10.Sahabat-sahabat dari SMA : Aisah Amin, Adhita Leoni, Ichsan Brilianta serta
Adik Citra Pertiwi yang selalu memberikan semangat dan teman berbagi cerita.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang
membangun akan penulis terima dengan senang hati. Penulis berharap skripsi ini dapat
bermanfaat bagi pembaca.
Yogyakarta, 29 Juli 2015
xi B. Tegangan Permukaan dan Kapilaritas...
7 7 BAB III METODE PENELITIAN
A. Persiapan Alat...
B. Penentuan Nilai Massa Jenis Larutan Cairan...
14 16
C. Penentuan Nilai Tegangan Permukaan Larutan Cairan
xii BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian...
1. Pengukuran Massa Jenis Cairan...
2. Pengukuran Tegangan Permukaan Larutan Menggunakan
Apitan Kaca Dengan Bantuan Analisa Foto...
24 24
33
B. Pembahasan... 40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan... 48 B. Saran... 48 DAFTAR PUSTAKA...
LAMPIRAN...
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Nilai massa terhadap berbagai volume pada air... 25
Tabel 4.2
Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen
0,1 gr/ml...
Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen
0,2 gr/ml...
Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen
0,3 gr/ml...
Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen
0,4 gr/ml...
Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen
0,5 gr/ml...
Nilai massa jenis larutan dengan variasi massa detergen pada
suhu 270C...
Nilai tegangan permukaan larutan dengan variasi massa
detergen menggunakan apitan kaca pada suhu
xiv
Kenaikan cairan menggunakan tabung pipa kapiler...
Diagram sudut apitan kaca dari atas ...
Apitan kaca dari depan (a)... 8
11
12
Gambar 2.3 Kenaikan cairan menggunakan apitan kaca tampak dari
samping (b)... 12
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Skala pelat kaca yang digunakan dalam penelitian...
Rangkaian alat untuk menentukan tegangan permukaan
cairan pada apitan kaca...
Tampilan awal pada LoggerPro sebelum hasil rekaman foto
dimasukkan...
Ikon “set scale” untuk menentukan ukuran sesungguhnya dan “photo distance” untuk menentukan jarak...
18
Pemberian garis photo distance...
Ikon “add point” untuk meberikan titik-titik... 20
21
21
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Titik yang membentuk grafik pada sumbu (x) dan sumbu (y)
Ikon curve fit untuk fitting data... 22
xv Gambar 3.11
Gambar 4.1
Tampilan pada LoggerPro setelah meng-klik ikon curve fit...
Grafik massa terhadap berbagai volume pada air... 23
25
Gambar 4.2 Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan
detergen 0,1 gr/ml... 27
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan
detergen 0,2 gr/ml...
Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan
detergen 0,3 gr/ml...
Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan
detergen 0,4 gr/ml...
Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan
detergen 0,5 gr/ml...
Grafik ketinggian terhadap panjang apitan pada air...
Grafik ketinggian terhadap panjang apitan pada larutan
detergen 0,1 gr/ml...
Grafik ketinggian terhadap panjang apitan pada larutan
detergen 0,2 gr/ml...
Grafik ketinggian terhadap panjang apitan pada larutan
detergen 0,3 gr/ml...
Grafik ketinggian terhadap panjang apitan pada larutan
detergen 0,4 gr/ml...
Grafik ketinggian terhadap panjang apitan pada larutan
1
tanaman terdapat pipa-pipa halus yang disebut kapiler. Di dalam pipa-pipa
halus tersebut gejala kapilaritas terjadi [Greulach, 1952].
Eksperimen kapilaritas di laboratorium sering ditunjukkan
menggunakan tabung pipa kapiler. Tabung pipa kapiler ini memiliki
beberapa diameter yang berbeda dari ukuran besar sampai paling kecil.
Cairan dimasukkan dalam tabung yang berdiameter besar dengan
menggunakan corong. Cairan tersebut dengan sendirinya akan mengisi
pipa yang lain. Gelembung udara mempengaruhi kenaikan cairan pada
tabung yang diameternya sangat kecil. Untuk itu, pada saat mengisikan
cairan ke dalam tabung harus dilakukan dengan hati-hati. Salah satu alat
untuk mengukur diameter dan naik turunnya cairan pada tabung pipa
kapiler yaitu dengan menggunakan katetometer.
Kapilaritas yaitu peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair pada
pipa kapiler. Naik atau turunnya cairan dalam suatu pipa kapiler
disebabkan oleh gaya adhesi dan kohesi. Adhesi adalah gaya antara
molekul yang jenisnya berbeda. Kohesi adalah gaya di antara
dan kohesi bergantung pada tegangan permukaan. Terjadinya fenomena
kapilaritas, salah satunya karena peranan penting adanya tegangan
permukaan [Giancoli, 2014].
Peranan penting dari tegangan permukaan sering kita jumpai dalam
kehidupan sehari-hari. Air sering digunakan untuk mencuci. Air memiliki
tegangan permukaan yang tinggi. Hal ini menyebabkan air sulit masuk di
antara serat-serat pakaian dan kotoran sulit dibersihkan. Kemudian kita
melarutkan detergen ke dalam air. Setelah diberikan detergen, air dapat
masuk ke dalam serat pakaian dan kotoran dapat dihilangkan. Dengan
demikian detergen menurunkan tegangan permukaan air dan membantu
membersihkan kotoran.
Pembuatan detergen pertama kali dikenalkan pada tahun 1950 an.
Detergen merupakan struktur molekul yang berlapis. Lapisan bagian
dalam (permukaan minyak) terdiri dari rangkaian hidrokarbon yang tidak
basah bila terkena air. Lapisan luar (permukaan air) terdiri atas
sekelompok asam sulphonic. Rangkaian alkil asam sulphonic pada
detergen berfungsi menurunkan tegangan permukaan pada air. Zat-zat
yang memperkecil tegangan permukaan zat cair disebut surfactant [Monk,
2004].
Selain menggunakan tabung pipa kapiler, tegangan permukaan dapat
diukur menggunakan peralatan kawat berbentuk U. Alat ini diisi dengan
zat cair. Karena adanya tegangan permukaan, dibutuhkan gaya untuk
permukaan zat cair. Zat cair yang berada di dalam peralatan kawat
merupakan lapisan tipis yang mempunyai permukaan atas dan bawah.
Ditariknya kawat akan menambah panjang permukaan zat cair. Dengan
demikian tegangan permukaan zat cair dapat dihitung [Giancoli, 2014].
Pengukuran tegangan permukaan cairan juga dapat menggunakan
apitan kaca. Cairan diberikan pada dasar apitan dan naik dalam apitan
kaca. Cairan yang tampak pada dinding kaca akan membentuk kurva.
Kurva tersebut diperjelas menggunakan tinta. Kurva tersebut kemudian
dijiplak menggunakan kertas grafik [Piva, 2009]. Eksperimen yang
dilakukan oleh Piva mengalami kendala. Data yang didapatkan terbatas
pada kertas grafik. Untuk itu diperlukan alat yang dapat membantu
merekam gambar tersebut.
Fasilitas foto pada kamera dan handphone merupakan alat yang dapat
mendokumentasikan peristiwa kapilaritas. Dengan menggunakan foto nilai
data yang diperoleh diharapkan lebih banyak. Selain itu juga tersedia
peralatan berbasis komputer, perangkat lunak software LoggerPro.
Perangkat lunak ini dapat membantu mengolah gambar yang ditampilkan
pada foto. Dengan bantuan peralatan berbasis komputer pelaksanaan
eksperimen menjadi relatif lebih mudah dan lebih cepat, hasil eksperimen
dapat langsung ditampilkan, proses dapat diikuti secara langsung, hasil
pengukuran dapat disimpan dengan mudah, serta hasil pengukuran dapat
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan di atas,
pokok permasalahan yang diangkat dalam skripsi ini dapat dirumuskan
sebagai berikut :
1. Bagaimana cara menunjukkan tegangan permukaan cairan
menggunakan apitan kaca?
2. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi larutan detergen terhadap
tegangan permukaan larutan?
C. Batasan Masalah
1. Kaca yang digunakan dibatasi pada ukuran 15 x 30 cm dan ketebalan 5
mm.
2. Detergen yang digunakan dibatasi pada detergen bubuk berupa
“Attack”.
D. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menunjukkan tegangan permukaan cairan menggunakan apitan kaca.
2. Mengukur variasi nilai tegangan permukaan pada konsentrasi larutan
E. Manfaat Penelitian 1. Bagi Peneliti
a. Mengetahui cara mencari nilai tegangan permukaan cairan.
b. Mengetahui cara lain dalam menggunakan media untuk mencari
nilai tegangan permukaan cairan.
c. Mengetahui cara mengukur nilai tegangan permukaan cairan
menggunakan analisis foto.
d. Mengembangkan kemampuan menganalisa foto dengan software
LoggerPro.
2. Bagi Pembaca
a. Mengetahui cara mencari nilai tegangan permukaan cairan.
b. Mengetahui cara lain dalam menggunakan media untuk mencari
nilai tegangan permukaan cairan.
c. Mengetahui cara mengukur nilai tegangan permukaan cairan
menggunakan analisis foto.
F. Sistematika Penulisan 1. BAB I Pendahuluan
Bab I menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika
2. BAB II Dasar Teori
Bab II berisi teori-teori mengenai massa jenis zat cair, tegangan
permukaan, dan kapilaritas pada cairan.
3. BAB III Metode Eksperimen
Bab III menguraikan mengenai alat, metode penelitian, dan cara
menganalisa data.
4. BAB IV Hasil dan Pembahasan
Bab IV berisi hasil pengolahan data dan pembahasan dari hasil
eksperimen yang diperoleh.
5. BAB V Penutup
7
BAB II
DASAR TEORI
A. Massa Jenis
Massa jenis suatu fluida adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut,
dilambangkan dengan huruf Yunani ρ (rho) dan dinyatakan sebagai massa fluida per satuan volume [Olson & Wright, 1993]:
ρ = (1)
B. Tegangan Permukaan dan Kapilaritas
Tegangan permukaan terjadi akibat perbedaan gaya tarik-menarik antara
molekul-molekul zat cair dekat permukaan dan molekul-molekul yang
terletak lebih jauh dari permukaan dalam zat cair yang sama. Kerja
diperlukan untuk membawa molekul-molekul ke permukaan. Energi
diperlukan untuk membentuk sebuah permukaan yang bebas. Energi per
γ = (2)
dengan W = energi
A = luas permukaan
Tegangan dalam zat cair dapat dihitung dengan menggunakan diagram
bebas seperti pada gambar 2.1. Gaya yang timbul di sekeliling tepinya karena
tegangan permukaan adalah:
F = 2πRγ (3)
dengan R: jari-jari butir tetesan air
γ: tegangan permukaan (dyne/cm)
Untuk suatu zat cair tertentu, tegangan permukaannya tergantung pada
temperatur dan juga fluida lain yang bersentuhan di permukaan temu
(antarmuka) [Munson, Young, & Okiishi, 2003].
Fenomena yang berkaitan dengan tegangan permukaan yaitu kenaikan
atau penurunan dari zat cair di dalam sebuah tabung kapiler seperti pada
gambar 2.1. Jika sebuah tabung kecil terbuka dimasukkan ke dalam air,
permukaan air di dalam tabung akan naik di atas permukaan air di luar
tabung. Pada peristiwa ini, terdapat gaya tarik (adhesi) antara dinding tabung
dan molekul zat cair yang cukup kuat untuk mengatasi gaya tarik antar
molekul (kohesi) dan menariknya ke arah dinding. Oleh karena itu, zat cair
tersebut membasahi permukaan dinding.
Molekul dinding tabung mengerahkan gaya ke atas pada molekul cairan.
Permukaan cairan yang menyentuh dinding akan membentuk sudut θ terhadap dinding. Gaya ini mempunyai komponen ke atas sebesar F cos θ. Dengan demikian gaya yang ke atas diberikan persamaan:
Ty = F cos θ
= 2π Rγcos θ (4)
Gaya tersebut menarik cairan di dalam tabung dengan ketinggian H dan
berat sebesar:
w = m g
= ρVg
= ρπR2Hg (5)
Ketika dalam keadaan setimbang maka berlaku:
w = Ty
ρπR2
sehingga kenaikan cairan di dalam tabung pipa kapiler diberikan dengan
hubungan [Greenslade, 1992]:
(6)
dengan g: percepatan akibat gravitasi bumi (9,8 m/s2)
θ: sudut kontak, karena sudutnya kecil maka nilainya nol
H: kenaikan cairan
Dari persamaan (6) terlihat jelas bahwa ketinggian berbanding terbalik
dengan jari-jari tabung. Oleh karena itu kenaikan zat cair di dalam sebuah
tabung sebagai akibat aksi kapiler semakin jelas terlihat apabila jari-jari
tabung semakin kecil.
Sudut kontak θ untuk air, udara, dan permukaan kaca yang bersih pada dasarnya nol. Apabila θ > π/2, zat cair disebut tidak membasahi permukaan
(nonwetting). Apabila θ < π/2, kenaikan kapiler akan terjadi. Apabila θ = π/2, baik kenaikan maupun penurunan tidak akan dialami oleh zat cair dalam
tabung. Bilamana θ > π/2 zat cair dalam tabung akan mengalami penurunan.
Untuk menerapkan persamaan (6) berlaku bila diameter pipa relatif kecil.
Dengan bertambahnya diameter pipa, jari-jari lengkung akan semakin besar
dan kenaikan kapiler berkurang. Kenaikan kapiler tidak mungkin dihitung
secara langsung. Jika diameter tabung mendekati 1 cm, kenaikan kapiler air
dapat diabaikan.
Kenaikan cairan menggunakan tabung juga terjadi pada cairan yang
diberikan pada sepasang apitan kaca. Apitan kaca terbuat dari dua lembar
berimpit dan pada salah satu sisinya dijepit menggunakan penjepit. Pada sisi
yang lain diberi beberapa potongan mika. Mika ini berfungsi sebagai jarak
pemisah antara pelat, sehingga terdapat rongga diantara apitan. Apabila
dilihat dari atas maka rongga yang terbentuk oleh apitan kaca tampak seperti
segitiga sama kaki, ditunjukkan pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Diagram sudut apitan kaca dari atas (skala tidak proporsional)
Jarak pemisah pelat berubah seiring bertambahnya nilai . adalah
jarak horisontal diukur dari titik dimana dua pelat kaca bertemu. Jarak
pemisah pelat dapat dihitung dengan persamaan berikut [Piva, 2009]:
(7)
dimana L: panjang apitan sampai ujung tepi mika
tebal total jumlah mika
jarak horisontal diukur dari titik dimana dua pelat bertemu
Apitan kaca diletakkan tegak lurus terhadap bidang alasnya. Apitan kaca yang
digunakan dalam eksperimen setara dengan tabung pipa kapiler yang disusun
berdampingan. Sehingga persamaan (7) dapat disubstitusikan ke dalam
(8)
Persamaan (8) dapat dituliskan sebagai berikut:
(9)
Dari persamaan tersebut diketahui bahwa kenaikan cairan pada suatu titik
tertentu yang berjarak dari titik bertemunya kedua kaca berbanding terbalik.
Semakin kecil nilai maka kenaikan cairan semakin tinggi dan curam. Pada
nilai tertentu tinggi cairan berada pada titik tertinggi. Semakin besar nilai ,
cairan akan turun dan landai. Cairan akan terus turun dan pada nilai tertentu
cairan akan konstan.
Kontak sudut θ antara permukaan cairan dengan dinding pelat yang terbentuk sangat kecil. Sehingga nilainya dianggap nol dan cos θ bernilai satu. Maka persamaan (9) dituliskan sebagai berikut:
14
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan nilai tegangan permukaan cairan
menggunakan apitan kaca. Kaca yang digunakan berukuran 15 x 30 cm dengan
ketebalan setiap kaca 5 mm. Apitan kaca diletakkan dengan posisi berdiri tegak
lurus terhadap bidang alasnya. Pada salah satu sisi tepi apitan kaca diberikan 6
potong plastik mika berukuran 1 x 30 cm dengan ketebalan 0,42 mm. Setiap sisi
tepi apitan kaca dijepit menggunakan “klip binder”. Jarak antar penjepit adalah 6
cm. Secara umum penelitian ini dibagi ke dalam 3 tahapan, yaitu: tahapan pertama
menyiapkan alat-alat yang digunakan, tahap kedua menentukan massa jenis
cairan, kemudian tahap ketiga adalah mengukur tegangan permukaan cairan.
A. Persiapan Alat
Dalam penelitian mengukur nilai tegangan permukaan dibutuhkan
beberapa alat. Adapun alat-alat tersebut adalah sebagai berikut:
1. Gelas ukur
Gelas ukur berfungsi sebagai tempat untuk mengukur banyaknya cairan
yang digunakan. Gelas ukur yang digunakan berukuran 10 ml.
2. Neraca digital
Neraca digital digunakan untuk menimbang cairan dan bahan terlarut.
3. Thermometer
Thermometer berfungsi untuk mengukur suhu cairan. Karena suhu cairan
4. Pipet
Pipet digunakan untuk memindahkan cairan dari gelas ke dasar apitan.
5. Micrometer sekrup
Micrometer ini berfungsi untuk mengukur ketebalan mika.
6. Kaca apitan
Apitan yang digunakan berupa kaca. Apitan terdiri dari dua lembar kaca
berukuran 15 x 30 cm dan ketebalan 5 mm. Di dalam apiatan diberikan
potongan mika berukuran 1 x 30 cm sebanyak enam potong. Ketebalan
enam mika tersebut adalah 0,42 mm. Mika ini berfungsi sebagai jarak
pemisah antara apitan, sehingga terdapat rongga diantara apitan.
Gambar 3.1. Skala pelat kaca yang digunakan dalam penelitian
7. Cairan
Cairan yang digunakan dalam penelitian ini berupa larutan detergen yang
8. Kaca sebagai alas
Kaca tersebut berfungsi untuk menempatkan apitan agar dapat berdiri
tegak lurus.
9. Kamera
Kamera Casio digunakan untuk memfoto kurva kenaikan cairan yang
tampak pada dinding kaca.
10.Tripod
Tripod digunakan untuk meletakkan kamera. Tripod dapat diatur sehingga
kamera dapat dipasang tegak lurus terhadap apitan kaca.
B. Penentuan Nilai Massa Jenis Larutan Cairan
Cairan yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan detergen yang
dibuat dari air dan bubuk detergen. Pengukuran pertama adalah air tanpa
detergen. Kemudian pengukuran kedua adalah air dengan penambahan
detergen. Detergen dilarutkan dalam air dengan variasi massa detergen.
Setelah diukur volume dan massanya, cairan tersebut dapat ditentukan massa
jenisnya dengan menggunakan grafik dan mengikuti persamaan (1) berikut
ini:
C. Penentuan Nilai Tegangan Permukaan Cairan Menggunakan Apitan Kaca
Penentuan nilai tegangan permukaan cairan dilakukan dengan cara
memfoto kenaikan cairan yang tampak pada dinding apitan. Digunakan
kamera untuk memfoto kenaikan cairan. Hasil foto kemudian dianalisis
menggunakan software LoggerPro. Rangkaian alat yang dipakai saat
penelitian ditunjukkan pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Rangkaian alat untuk menentukan tegangan permukaan cairan menggunakan apitan kaca
Keterangan:
1. Kaca apitan
2. Mika
3. Cairan
4. Klip penjepit
5. Kertas penutup
6. Penggaris
Gambar 3.3. Foto kenaikan cairan yang tampak pada dinding apitan kaca
Langkah penentuan tegangan permukaan cairan pada apitan kaca adalah
sebagai berikut:
1. Kaca dibersihkan (dicuci) kemudian dikeringkan dengan kain lap.
2. Letakkan potongan plastik mika pada salah satu sisi tepi apitan.
3. Rangkai alat seperti pada gambar 3.2.
4. Berikan cairan pada dasar apitan menggunakan pipet sampai berhenti
naik yaitu ketika cairan pada alas apitan tumpah.
5. Ambil gambar kurva cairan yang terlihat pada dinding apitan dengan
difoto.
6. Hasil foto kemudian ditampilkan ke dalam LoggerPro untuk dianalisis
Gambar 3.4 Tampilan awal pada LoggerPro sebelum hasil foto dimasukkan
7. Untuk menentukan ukuran yang sesungguhnya digunakan ikon “set scale”,
untuk mengambil data, digunakan ikon “photo distance” untuk memberikan jarak yang ditentukan ditandai dengan lingkaran merah dan
ungu pada gambar 3.5.
8. Untuk memberikan set scale, ditarik garis pada gambar penggaris dari
ujung penggaris ke ujung lainnya (ditunjukkan dengan garis berwarna
hijau). Kemudian nilai jarak sesungguhnya pada penggaris dimasukkan
pada kotak isian scale yang ditunjukkan pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Pemberian garis set scale dan kotak isian scale ukuran panjang sesungguhnya
9. Untuk memberikan photo distance, ditarik garis pada dasar pelat kaca
yaitu dari ujung “klip binder” yang satu ke “klip binder” yang lainnya.
Gambar 3.7 Pemberian garis photo distance
10.Untuk menganalisis foto dilakukan dengan memberikan titik-titik
disepanjang kurva yang tampak pada apitan. Titik-titik ini dibuat dengan
meng-klik “add point” pada bagian analisis foto. Setelah itu secara otomatis kursor akan berfungsi sebagai pemberi titik.
11.Sumbu (x) dan sumbu (y) setiap titik pada kurva cairan secara otomatis
tercatat pada LoggerPro.
Gambar 3.9 Titik yang membentuk grafik pada sumbu (x) dan sumbu (y)
12.Jejak titik tersebut kemudian difit dengan persamaan grafik inverse sesuai
dengan persamaan (10). Dengan meng-klik ikon “curve fit” seperti ditunjukkan pada gambar 3.10 maka akan mucul kotak yang menyediakan
berbagai persamaan grafik yang dibutuhkan.
13.Setelah memilih ikon curve fit akan muncul tampilan seperti pada gambar
3.11. General Equation menyediakan berbagai persamaan untuk memfit
grafik. Pilih Define Function untuk persamaan (10) yang belum tersedia.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menunjukkan dan mengukur tegangan
permukaan cairan menggunakan apitan kaca. Berikut tahapan-tahapan yang
dilakukan pada saat penelitian:
1. Pengukuran Massa Jenis Cairan
Cairan bervolume 10 ml ditimbang menggunakan neraca digital.
Cairan tersebut berupa larutan detergen yang terdiri dari air dan detergen.
Pengukuran tersebut untuk memperoleh nilai massa jenis cairan. Detergen
dilarutkan dalam air dengan variasi massa detergen. Bubuk detergen
tersebut diberikan sebanyak 0 gram, 1 gram, 2 gram, 3 gram, 4 gram, dan
5 gram. Bubuk detergen dibiarkan beberapa saat sampai larut dalam air.
Larutan tersebut ditimbang, setiap cairan memiliki massa yang
berbeda-beda meskipun volumenya sama. Suhu tiap cairan diukur menggunakan
thermometer dan diperoleh hasil yang sama untuk semua cairan yaitu T =
a. Air tanpa detergen
Air tanpa detergen ditimbang massanya. Berikut tabel
penimbangan air.
Tabel 4.1. Nilai massa terhadap berbagai volume pada air
No V (ml) m (gr)
1 1 0,741
2 2 1,614
3 3 2,557
4 4 3,701
5 5 4,646
6 6 5,674
7 7 6,638
8 8 7,613
9 9 8,620
10 10 9,764
Dari tabel di atas kemudian dicari nilai massa jenisnya menggunakan
grafik berikut.
Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis air sebesar (1,00
± 0,01) gr/ml.
b. Larutan detergen dengan variasi massa detergen 1)Larutan detergen 0,1 gr/ml
Bubuk detergen 1 gram dilarutkan dengan air 10 ml sehingga
diperoleh konsentrasi larutan 0,1 gr/ml. Setelah detergen larut
dalam air, kemudian ditimbang massanya. Berikut tabel
penimbangan dari larutan detergen 0,1 gr/ml.
Gambar 4.2. Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,1 gr/ml
Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis larutan
detergen 0,1 gr/ml sebesar (1,05 ± 0,01) gr/ml.
2)Larutan detergen 0,2 gr/ml
Bubuk detergen 2 gram dilarutkan dengan air 10 ml sehingga
diperoleh konsentrasi larutan 0,2 gr/ml. Setelah detergen larut
dalam air, kemudian ditimbang massanya. Berikut tabel
Tabel 4.3.Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,2 gr/ml
No V (ml) m (gr)
1 1 1,194
2 2 2,219
3 3 3,501
4 4 4,600
5 5 5,618
6 6 6,656
7 7 7,829
8 8 8,850
9 9 9,920
10 10 11,788
Dari tabel di atas kemudian dicari nilai massa jenisnya
menggunakan grafik berikut.
Gambar 4.3. Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,2 gr/ml
Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis larutan
3)Larutan detergen 0,3 gr/ml
Bubuk detergen 3 gram dilarutkan dengan air 10 ml sehingga
diperoleh konsentrasi larutan 0,3 gr/ml. Setelah detergen larut
dalam air, kemudian ditimbang massanya. Berikut tabel
penimbangan dari larutan detergen 0,3 gr/ml.
.
Gambar 4.4. Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,3 gr/ml
Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis larutan
detergen 0,3 gr/ml sebesar (1,20 ± 0,04) gr/ml.
4)Larutan detergen 0,4 gr/ml
Bubuk detergen 4 gram dilarutkan dengan air 10 ml sehingga
diperoleh konsentrasi larutan 0,4 gr/ml. Setelah detergen larut
dalam air, kemudian ditimbang massanya. Berikut tabel
Tabel 4.5.Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,4 gr/ml
No V (ml) m (gr)
1 1 1,350
2 2 2,486
3 3 3,735
4 4 4,952
5 5 6,053
6 6 7,088
7 7 8,398
8 8 9,983
9 9 12,283
10 10 13,088
Dari tabel di atas kemudian dicari nilai massa jenisnya
menggunakan grafik berikut.
Gambar 4.5. Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,4 gr/ml
Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis larutan
5)Larutan detergen 0,5 gr/ml
Bubuk detergen 5 gram dilarutkan dengan air 10 ml sehingga
diperoleh konsentrasi larutan 0,5 gr/ml. Setelah detergen larut
dalam air, kemudian ditimbang massanya. Berikut tabel
penimbangan dari larutan detergen 0,5 gr/ml.
Gambar 4.6. Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,5 gr/ml
Dari grafik tersebut didapatkan nilai massa jenis larutan
detergen 0,5 gr/ml sebesar (1,36 ± 0,02)gr/ml.
2. Pengukuran Tegangan Permukaan Larutan Menggunakan Apitan Dengan Bantuan Analisa Foto
Larutan yang telah diberikan di dasar apitan akan naik ke atas secara
perlahan-lahan. Larutan tersebut akan membentuk kurva yang tampak
pada dinding kaca. Kurva yang tampak kemudian difoto menggunakan
kamera. Hasil foto dianalisis menggunakan software pengolah foto pada
LoggerPro. Hasil analisis foto berupa data posisi panjang dasar apitan dan
a. Air tanpa detergen
Setelah dilakukan proses penganalisisan foto menggunakan
software LoggerPro, diperoleh grafik seperti pada gambar 4.7
berikut:
Gambar 4.7. Grafik ketinggian terhadap panjang apitan kaca pada air
Grafik difit menggunakan persamaan
sesuai persamaan (10) pada dasar teori
Dari kedua persamaan tersebut diperoleh nilai:
A =
Nilai A pada grafik diperoleh = (5,94 ± 0,09) cm. Nilai A
tegangan permukaan. Dari hasil perhitungan seperti yang disajikan
pada lampiran 2 dengan nilai massa jenis (ρ) air (1,00 ± 0,01) gr/ml, percepatan gravitasi bumi (g) 9,8 m/s2, total tebal mika (b) 0,42 mm,
dan panjang apitan kaca (L) 14 cm diperoleh nilai tegangan
permukaan air sebesar : γ = (8,7 ± 0,2) dyne/cm.
b. Larutan detergen dengan variasi massa detergen 1)Larutan detergen 0,1 gr/ml
Setelah dilakukan proses penganalisisan foto menggunakan
software LoggerPro, diperoleh grafik seperti pada gambar 4.8
berikut:
Cara yang sama dengan nilai A sebesar (4,66 ± 0,05) cm dan
massa jenis larutan sebesar (1,05 ± 0,01) gr/ml diperoleh nilai
tegangan permukaan larutan detergen 0,1 gr/ml sebesar :
γ = (7,2 ± 0,1) dyne/cm.
2)Larutan detergen 0,2 gr/ml
Setelah dilakukan proses penganalisisan foto menggunakan
software LoggerPro, diperoleh grafik seperti pada gambar 4.9
berikut:
Gambar 4.9. Grafik ketinggian terhadap panjang apitan kaca pada larutan detergen 0,2 gr/ml
Cara yang sama dengan nilai A sebesar (4,15 ± 0,04) cm dan
massa jenis larutan sebesar (1,13 ± 0,02) gr/ml diperoleh nilai
tegangan permukaan larutan detergen 0,2 gr/ml sebesar :
3)Larutan detergen 0,3 gr/ml
Setelah dilakukan proses penganalisisan foto menggunakan
software LoggerPro, diperoleh grafik seperti pada gambar 4.10
berikut:
Gambar 4.10. Grafik ketinggian terhadap panjang apitan kaca pada larutan detergen 0,3 gr/ml
Cara yang sama dengan nilai A sebesar (3,49 ± 0,05) cm dan
massa jenis larutan sebesar (1,20 ± 0,04) gr/ml diperoleh nilai
tegangan permukaan larutan detergen 0,3 gr/ml sebesar :
4)Larutan detergen 0,4 gr/ml
Setelah dilakukan proses penganalisisan foto menggunakan
software LoggerPro, diperoleh grafik seperti pada gambar 4.11
berikut:
Gambar 4.11. Grafik ketinggian terhadap panjang apitan kaca pada larutan detergen 0,4 gr/ml
Cara yang sama dengan nilai A sebesar (2,85 ± 0,04) cm dan
massa jenis larutan sebesar (1,31 ± 0,05) gr/ml diperoleh nilai
tegangan permukaan larutan detergen 0,4 gr/ml sebesar :
5)Larutan detergen 0,5 gr/ml
Setelah dilakukan proses penganalisisan foto menggunakan
software LoggerPro, diperoleh grafik seperti pada gambar 4.12
berikut:
Gambar 4.12. Grafik ketinggian terhadap panjang apitan kaca pada larutan detergen 0,5 gr/ml
Cara yang sama dengan nilai A sebesar (2,37 ± 0,02) cm dan
massa jenis larutan sebesar (1,36 ± 0,02) gr/ml diperoleh nilai
tegangan permukaan larutan detergen 0,5 gr/ml sebesar :
B. Pembahasan
Cairan yang diberikan pada tabung pipa kapiler akan mengalami gejala
kapilaritas. Gejala kapilaritas ini terjadi karena peranan penting dari tegangan
permukaan. Kenaikan cairan pada tabung pipa kapiler terjadi bila diameter
pipa relatif kecil. Dengan bertambahnya diameter pipa, jari-jari lengkung
akan semakin besar dan kenaikan cairan berkurang.
Pada penelitian ini dilakukan pengukuran tegangan permukaan cairan
menggunakan apitan kaca. Kaca yang digunakan dalam penelitian ini
berukuran 15 x 30 cm dengan ketebalan setiap kaca 5 mm. Apitan kaca
tersebut diletakkan dengan posisi berdiri tegak lurus terhadap bidang alasnya.
Kaca yang digunakan sebagai apitan dibersihkan dengan dicuci terlebih
dahulu, kemudian dikeringkan dengan kain lap kering. Kaca dikondisikan
benar-benar bersih, tidak ada bekas apapun yang menempel pada kaca.
Setelah itu, letakkan potongan plastik mika yang berukuran 1 x 30 cm
sebanyak 6 potong dengan ketebalan 0,42 mm pada salah satu sisi tepi kaca.
Pada penelitian ini diletakkan pada sisi tepi kanan. Setelah tertata dengan
rapi, jepit kaca menggunakan “klip binder”. Jarak antar penjepit adalah 6 cm. Pantulan kamera akan terlihat dikaca, untuk itu tutup bagian kaca
menggunakan kertas berukuran 25 x 10 cm pada sisi kanan, yaitu sisi terdekat
dari potongan mika untuk menutup bayangan yang tertangkap kaca. Letakkan
penggaris sebagai skala ukur disisi tepi kiri kaca dengan menyisipkan pada
penjepit. Kemudian letakkan kaca dengan posisi tegak lurus pada bidang alas
berukuran 20 x 20 cm. Setelah semua tertata, siapkan kamera yang diletakkan
pada tripod. Tripod ini membantu kamera agar gambar yang diperoleh tidak
miring. Kamera diletakkan tepat tegak lurus di depan kaca dengan posisi
jarak antara sisi kanan dan kiri serta atas dan bawah kaca besarnya sama.
Cahaya dalam ruangan pun mempengaruhi hasil gambar. Untuk itu
kondisikan cahaya dalam ruangan terang. Berikan cairan secara perlahan pada
dasar apitan kaca. Cairan perlahan-lahan akan naik pada sisi kaca yang lebih
sempit, pada penelitian ini yaitu pada sisi tepi kiri kaca. Ketika cairan
berhenti naik, ambil gambar foto yang tampak pada kaca menggunakan
kamera.
Cairan yang digunakan dalam penelitian ini berupa larutan detergen.
Larutan tersebut terdiri dari air dan detergen. Detergen dilarutkan dalam air
dengan variasi massa detergen. Bubuk detergen tersebut diberikan sebanyak 0
gram, 1 gram, 2 gram, 3 gram, 4 gram, dan 5 gram.
Setelah gambar pada dinding apitan kaca difoto, kemudian eksperimen
yang dilakukan yaitu mengolah lebih lanjut hasil dari foto menggunakan
software LoggerPro. Hasil foto dianalisis dengan cara memberi titik-titik pada
bagian tepi kurva cairan yang terbentuk. Titik-titik dibuat dengan meng-klik
ikon “add point” pada bagian analisis foto. Secara otomatis kursor akan
berfungsi sebagai pemberi titik. Sebelum membuat titik-titik tersebut, terlebih
dahulu membuat garis acuan dengan meng-klik “set scale”. Dengan cursor
yang muncul tarik garis pada acuan yang digunakan. Kemudian isikan nilai
sebesar 30 cm. Setelah itu tekan pilihan “ photo distance” dan kemudian drag
kursor yang muncul dari posisi awal sampai posisi akhir dari jarak yang
ditentukan.
Pemberian titik-titik dilakukan dengan cermat dan hati-hati untuk
mengurangi kesalahan. Jika posisi titik yang dibuat tidak tepat maka akan
mempengaruhi hasil akhir. Setelah selesai, secara otomatis akan muncul
grafik pada layar. Sumbu (x) adalah jarak x dari titik dimana dua pelat
bertemu dan sumbu (y) adalah tingginya dari kenaikan cairan. Kemudian
grafik tersebut difit menggunakan persamaan (10).
Kurva yang tampak pada gambar menjelaskan bahwa kenaikan cairan H
pada suatu titik tertentu yang berjarak x dari titik bertemunya kedua kaca
berbanding terbalik. Semakin bertambah nilai x, maka jarak antar kaca juga
bertambah besar. Begitu juga sebaliknya, semakin kecil nilai x maka jarak
antar kaca semakin kecil. Pada apitan kaca ini, sepanjang apitan kaca terdiri
dari ribuan kapiler. Berbeda dengan tabung pipa kapiler, dengan satu pipa
maka satu diameter. Semakin kecil nilai x cairan semakin tinggi dan curam.
Pada nilai x tertentu, ketinggian berada pada titik tertinggi. Cairan pada
apitan nilainya akan turun seiring bertambahnya nilai x. Pada nilai x tertentu
cairan semakin turun dan landai.
Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan nilai tegangan
permukaan kenaikan cairan menggunakan apitan kaca dari masing-masing
cairan dengan suhu cairan 270C. Nilai tegangan permukaan ditunjukkan pada
Tabel 4.7. Nilai massa jenis larutan dengan variasi massa detergen pada suhu
Tabel 4.8. Nilai tegangan permukaan larutan dengan variasi massa detergen menggunakan apitan kaca pada suhu 270C
No
Air murni nilai tegangan permukaannya tinggi. Pada larutan detergen 0,1
gr/ml nilai tegangan permukaannya berkurang sedikit. Ketika ditambahkan
detergen lagi, nilai tegangan permukaan semakin menurun. Peristiwa ini
karena detergen berdifusi di dalam cairan dan mempunyai efek menurunkan
tegangan permukaan. Lapisan detergen yang berupa molekul rangkaian alkil
asam sulphonic berfungsi menurunkan tegangan permukaan pada air. Zat-zat
yang memperkecil tegangan permukaan zat cair disebut surfactant [Monk,
Untuk mencuci pakaian dengan benar-benar bersih, air harus dipaksa
melalui ruang sempit di antara serat pakaian. Hal ini membutuhkan
penambahan luas permukaan air yang sulit dilakukan akibat adanya tegangan
permukaan. Pekerjaan ini akan lebih mudah dilakukan dengan menurunkan
nilai tegangan permukaan. Karena itu air detergen lebih baik digunakan untuk
mencuci. Semakin banyak detergen yang digunakan, maka akan semakin
mudah kotoran dibersihkan.
Nilai tegangan permukaan air pada suhu 20 0C sebesar 72,8 dyne/cm dan
larutan sabun sebesar 25 dyne/cm [Giancoli, 2014]. Besarnya nilai tegangan
permukaan air murni pada penelitian terpaut jauh dengan nilai tegangan
permukaan pada sumber. Hal ini bisa dikarenakan ada berbagai faktor yang
mempengaruhi pada saat penelitian dilakukan. Salah satunya adalah suhu
yang digunakan berbeda.
Saat pengukuran massa jenis air yang diberi bubuk detergen mengalami
beberapa kendala. Sehingga pengukuran sedikit sulit dilakukan. Pada saat
detergen dilarutkan dalam air, detergen meninggalkan endapan pada cairan.
Hal itu tampak pada hasil nilai ralat ketelitian massa jenis di penambahan
detergen 3 gram dan 4 gram. Endapan tersebut mempengaruhi larutan ketika
ditimbang. Pada saat larutan diberikan di dasar apitan, endapan juga
tertinggal di dasar apitan.
Pada umumnya penelitian yang sering dilakukan dilaboratorium
menggunakan tabung pipa kapiler. Tabung pipa kapiler ini memiliki beberapa
pipa pun terbatas. Setiap pipa ada jarak pemisahnya. Ketika memasukkan
cairan ke dalam tabung digunakan corong agar tidak tumpah. Selain itu harus
hati-hati agar tidak muncul gelembung udara. Gelembung udara ini
menyebabkan pipa yang berdiameter kecil sulit terisi cairan. Ada beberapa
alat untuk mengukur diameter dan ketinggian cairan dalam pipa kapiler. Salah
satunya menggunakan katetometer. Ketika mengukur pandangan tidak boleh
terganggu karena cairan yang tampak dalam lensa katetometer tidak begitu
jelas. Hal ini mempengaruhi keakuratan data yang diperoleh. Ketika selesai
digunakan, tabung pipa kapiler ini harus dibersihkan dengan cara ditiup agar
tidak ada sisa cairan yang tertinggal. Sisa cairan ini menimbulkan gelembung
udara yang akan mempengaruhi penggunaan berikutnya.
Pada penelitian yang telah dilakukan Piva menggunakan apitan kaca.
Penelitian ini lebih mudah dilakukan. Cairan diberikan pada dasar apitan
menggunakan pipet. Cairan akan naik di dalam apitan dan membentuk kurva.
Kurva yang tampak pada dinding apitan kemudian diperjelas menggunakan
spidol atau tinta. Gambar dari kurva tersebut dijiplak menggunakan kertas
grafik. Data yang diperoleh mengikuti data yang tertera pada kertas grafik.
Sehingga data yang diperoleh pun terbatas pada kertas grafik. Untuk
mengatasi keterbatasan tersebut, dibutuhkan alat yang dapat membantu
merekam gambar kenaikan cairan yang tampak pada dinding. Maka foto
merupakan salah satu alat yang dapat membantu mengatasi permasalahan
Penelitian mengukur nilai tegangan permukaan pada cairan dengan
menggunakan apitan kaca sangat mudah dilakukan. Kendala pada penelitian
yang dilakukan oleh Piva adalah kerbatasan data pada kertas grafik. Untuk itu
dibutuhkan alat yang dapat membantu penelitian ini. Foto merupakan alat
yang bisa merekam gambar pada apitan kaca. Dengan menggunakan foto
maka data yang diperoleh lebih banyak. Selain itu ada program pengolah data
berupa software LoggerPro yang membantu untuk mengolah data. Pada
LoggerPro terdapat pengolah data untuk menganalisis foto. Dari analisis
tersebut menghasilkan grafik sesuai yang kita butuhkan dengan prosess fitting
data.
Penelitian ini bisa dilakukan dimana saja. Alat-alat yang digunakan pun
sederhana dan mudah dicari. Kita bisa menggunakan barang bekas yang ada
di rumah. Apitan kaca ini berbeda dengan tabung pipa kapiler. Jika tabung
pipa kapiler, satu pipa kapiler adalah satu diameter. Maka dalam satu apitan
kaca terdapat lebih dari satu diameter. Dengan nilai diameter berbeda-beda
kita bisa mendapatkan banyak data. Dengan banyaknya data yang diperoleh,
diharapkan lebih teliti.
Apitan kaca ini dapat dibongkar sehingga mudah untuk dibersihkan.
Selain itu dalam pembersihannya cukup menggunakan kain lap kering.
Penelitian ini juga tidak terganggu dengan adanya gelembung udara yang
mempengaruhi kenaikan cairan pada apitan. Ketika hal itu terjadi cukup
berbagai cairan dalam waktu yang relatif singkat. Hal ini karena kaca lebih
mudah dibersihkan dan lebih cepat kering.
Penelitian kapilaritas menggunakan apitan kaca dapat digunakan sebagai
media pembelajaran di sekolah menengah maupun di universitas. Hal ini
dikarenakan alat-alatnya yang sederhana, harganya murah, dan mudah
dilakukan oleh siapa pun. Selain itu resiko yang terjadi pun sangat minim
terjadi. Proses yang mudah dilakukan ini membuat siswa senang dan tidak
48
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Telah dilakukan penelitian terhadap tegangan permukaan kenaikan cairan
menggunakan apitan kaca. Cairan tersebut berupa larutan detergen. Dari hasil
analisis diperoleh nilai tegangan permukaan tiap-tiap larutan. Berikut hasil
pengukuran larutan detergen 0 gr/ml; 0,1 gr/ml; 0,2 gr/ml; 0,3 gr/ml; 0,4
gr/ml; dan 0,5 gr/ml secara berturut-turut adalah (8,7 ± 0,2) dyne/cm; (7,2 ±
0,1) dyne/cm; (6,9 ± 0,1) dyne/cm; (6,2 ± 0,2) dyne/cm; (5,5 ± 0,2) dyne/cm;
dan (4,7 ± 0,1) dyne/cm. Dari penelitian tersebut diketahui bahwa detergen
mampu menurunkan tegangan permukaan air. Semakin banyak detergen yang
diberikan maka nilai tegangan permukaan semakin kecil.
B. Saran
Bagi pembaca yang berminat melakukan penelitian lebih lanjut, penulis
menyarankan untuk:
1. Menggunakan detergen cair sebagai bahan pelarut.
2. Menggunakan demonstrasi peristiwa kapilaritas pada apitan kaca untuk
menjelaskan materi tegangan permukaan cairan di sekolah menengah
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, Douglas C. 2014. Fisika Prinsip Dan Aplikasi Jilid 1 Edisi Ketujuh.
Jakarta: Erlangga.
Monk, Paul. 2004. Physical Chemistry Understanding Our Chemical World.
UK: John Wiley & Sons, Ltd.
V. A. Greulach. The Rise of Water in Plants, Scientific American, Oktober
1952, p. 78.
Olson, Reuben M., Wright, Steven J. 1993. Dasar – Dasar Mekanika Fluida
Teknik Edisi Kelima. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.
Munson, Bruce R., Young, Donald F., Okiishi, Theodore H. 2003. Mekanika
Fluida Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga.
M. Piva Andrews. Capillary Rise in a Wedge, The Physics Teacher, vol. 47,
2009, pp. 528-530.
Thomas B. Greenslade. Capillary Phenomena, The Physics Teacher,
vol.30,1992, pp. 300.
Santosa, Edi. 2012. Eksperimen Fisika Berbasis Komputer. Yogyakarta :
50
LAMPIRAN 1
EKSPERIMEN TEGANGAN PERMUKAAN CAIRAN MENGGUNAKAN TABUNG PIPA KAPILER
1. Nilai massa jenis dan tegangan permukaan air tanpa detergen menggunakan tabung pipa kapiler
Tabel 1.1. Nilai massa terhadap berbagai volume pada air
No V (ml) m (gr)
1 3 2,1
2 6 5,1
3 9 8,1
4 12 11,2
5 15 14,2
6 18 17,2
7 21 20,2
8 24 23,7
9 27 26
10 30 29,1
Dari grafik diperoleh nilai massa jenis air sebesar (1,00 ± 0,01) gr/ml.
Gambar 1.2 Grafik ketinggian terhadap diameter pipa kapiler pada air
Dari grafik di atas diperoleh nilai A sebesar (0,09 ± 0,02) cm. Dengan
mensubstitusikan ke dalam persamaan (10) dan massa jenis sebesar (1,00
± 0,01) gr/ml didapatkan nilai tegangan permukaan air menggunakan
2. Nilai massa jenis dan tegangan permukaan larutan detergen dengan variasi massa detergen menggunakan tabung pipa kapiler
a. Larutan detergen 0,1 gr/ml
Tabel 1.2. Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,1 gr/ml
No V (ml) m (gr)
1 3 2,5
2 6 5,4
3 9 8,4
4 12 11,6
5 15 14,9
6 18 17,7
7 21 20,6
8 24 23,9
9 27 26,7
10 30 29,7
Dari grafik diperoleh nilai massa jenis larutan detergen 0,1 gr/ml
sebesar (1,01 ± 0,01) gr/ml.
Gambar 1.4 Grafik ketinggian terhadap diameter pipa kapiler pada larutan detergen 0,1 gr/ml
Dari grafik di atas diperoleh nilai A sebesar (0,08 ± 0,02) cm. Dengan
mensubstitusikan ke dalam persamaan (10) dan massa jenis sebesar
(1,01 ± 0,01) gr/ml didapatkan nilai tegangan permukaan larutan
detergen 0,1 gr/ml menggunakan tabung pipa kapiler sebesar (5,9 ±
b. Larutan detergen 0,2 gr/ml
Tabel 1.3. Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,2 gr/ml
No V (ml) m (gr)
1 3 3,1
2 6 6,2
3 9 8,5
4 12 12,3
5 15 15,4
6 18 18,4
7 21 20,9
8 24 24,5
9 27 27,1
10 30 29,6
Gambar 1.5 Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,2 gr/ml
Dari grafik diperoleh nilai massa jenis larutan detergen 0,2 gr/ml
Gambar 1.6 Grafik ketinggian terhadap diameter pipa kapiler pada lautan detergen 0,2 gr/ml
Dari grafik di atas diperoleh nilai A sebesar (0,07 ± 0,01) cm. Dengan
mensubstitusikan ke dalam persamaan (10) dan massa jenis sebesar
(1,02 ± 0,01) gr/ml didapatkan nilai tegangan permukaan larutan
detergen 0,2 gr/ml menggunakan tabung pipa kapiler sebesar (5,3 ±
c. Larutan detergen 0,3 gr/ml
Tabel 1.4. Nilai massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,3 gr/ml
No V (ml) m (gr)
1 3 3,9
2 6 6,7
3 9 9,9
4 12 12,3
5 15 16,7
6 18 19,9
7 21 21,7
8 24 25,9
9 27 28,6
10 30 30,9
Gambar 1.7 Grafik massa terhadap berbagai volume pada larutan detergen 0,3 gr/ml
Dari grafik diperoleh nilai massa jenis larutan detergen 0,3 gr/ml
Gambar 1.8 Grafik ketinggian terhadap diameter pipa kapiler pada larutan detergen 0,3 gr/ml
Dari grafik di atas diperoleh nilai A sebesar (0,06 ± 0,01) cm. Dengan
mensubstitusikan ke dalam persamaan (10) dan massa jenis sebesar
(1,03 ± 0,02) gr/ml didapatkan nilai tegangan permukaan larutan
detergen 0,3 gr/ml menggunakan tabung pipa kapiler sebesar (4,5 ±
0,1) dyne/cm.
Berikut perbandingan nilai tegangan permukaan air menggunakan apitan
kaca dan tabung pipa kapiler dengan suhu 270C ditunjukkan pada tabel 1.7
dan nilaitegangan permukaan larutan detergen dengan variasi massa
detergen menggunakan tabung pipa kapiler ditunjukkan pada tabel 1.8.
Tabel 1.7. Nilai tegangan permukaan air dengan suhu 270C
No Alat
Tegangan permukaan (dyn/cm)
1 Apitan kaca 8,7 ± 0,2
Tabel 1.8. Nilai tegangan permukaan larutan detergen dengan variasi massa detergen menggunakan tabung pipa kapiler pada suhu 270C
No
Massa detergen (gram)
Tegangan permukaan (dyne/cm)
1 1 5,9 ± 0,1
2 2 5,3 ± 0,1
LAMPIRAN 2
CONTOH PERHITUNGAN NILAI DAN RALAT TEGANGAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN APITAN KACA
1. Berikut salah satu contoh perhitungan pada gambar 4.7. Pada gambar 4.7
di dapatkan nilai A pada grafik sebesar (5,94 ± 0,09) cm. Nilai A
disubtitusikan ke dalam persamaan (10) dengan nilai massa jenis air (ρ) air (1,00 ± 0,01) gr/ml, percepatan gravitasi bumi (g) 9,8 m/s2, total tebal
mika (b) 0,42 mm, dan panjang apitan kaca (L) 14 cm sehingga diperoleh
nilai tegangan permukaan sebagai berikut:
2. Contoh perhitungan ralat untuk gambar 4.7
=