Laporan Praktikum Termodinamika
KEKENTALAN DAN TENAGA PENGAKTIFAN ALIRAN
Nama : Tri Wulan Ramadhani NIM : 151810301006
Kelompok/Kelas : 1/A
Asisten : Ardine Kumalasari
LABORATORIUM KIMIA FISIK JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Zat yang terdapat di alam dapat dibagi menjadi 3 yaitu zat padat, cair dan gas. Sifat yang khas dari zat tersebut akan menjadi salah satu aspek yang digunakan dalam pembagian zat yang berada di alam. Sifat khas yang dimaksud adalah sifat yang dimiliki oleh masing-masing zat tersebut. Contoh dalam zat cair memiliki sifat yang khas yaitu sifat kekentalan atau viskositas. Viskositas merupakan sifat zat cair(fluida) yang disebabkan oleh adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan ini yang dapat menghambat aliran zat cair. Gesekan yang dihasilkan didapatkan sari hasil perubahan adanya resistensi yang berlawanan yang diberikan oleh cairan. Aliran adalah sebuah sebutan untuk cairan diberikan tenaga dan akan menyebabkan perubahan bentuk.
Kekentalan dan tenaga pengaktifan aliran telah dimanfaatkn dan diterapkan dalam kehidapan sehari-hari. Pemanfaatan yang banyak sekali ditemui salah satu contohnya pada pembuatan pangan oleh banyak industri pangan. Sifat kekentalan banyak diterapkan pada proses pembuatan sirup, kecap, minyak goring, caramel gula dan masih banyak bahan yang dibuat menggunakan sifat kekentalan dan tenaga pengaktifan aliran.
1.2 Tujuan
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Material Safety Data Sheet(MSDS) 2.1.1 Akuades (H2O)
Akuades memiliki rumus kimia H2O dan lebih dikenal dengan nama air. Akuades berfase cair, tidak berwarna, tidak memiliki rasa dan tidak berbau. Berat molekul akuades yaitu sebesar 18,02 g/mol dan memiliki pH netral yaitu 7. Titik didih akuades sebesar 100o C dan memiliki tekanan uap sebesar 0,62. Akuades tidak memiliki bahaya apapun apabila terjadi kontak mata, kulit, inhalasi dan tertelan, maka dari itu tidak ada penanganan pertama untuk akuades (Sciencelab, 2016).
2.1.2 Alkohol
Alkohol memiliki rumus molekul C2H5OH. Alkohol memiliki wujud berupa cairan, tidak memiliki warna, memiliki bau atau aroma. Berat molekul alkohol sebesar 60,1 g/mol. Titik didih lebih rendah yaitu 64.5C atau 148.1F (metil alkohol), memiliki titik leleh
yang dimulai pada -88.5C atau -127.3C, dan suhu kritisnya lebih rendah yaitu 235C
atau 455F. Tekanan uap dari alkohol yaitu sebesar 13.3 kPa dan gravitasi spesifiknya 0.79
(air=1). Senyawa kimia ini memiliki kelarutan dalam air dingin, air panas, n-oktanol, metanol, dietil eter dan aseton. Bahaya yang ditimbulkan oleh senyawa alkohol antara lain dapat menyebabkan iritasi apabila terjadi kontak mata dan menyebabkan iritasi ringan apabila terjadi kontak kulit, sedangkan jika tertelan dan konsumsi alkohol yang berlebihan dapat menyebabkan mual atau tidak nyaman bahkan dapat menyebabkan tidak sadarkan diri. Tindakan pertama yang dapat dilakukan apabila terjadi kasus kontak kulit, segera basuh kulit dengan air banyak yang mengalir selama minimal 15 menit (Sciencelab, 2016).
2.1 Dasar Teori
pergerakan dan lapisan yang memiliki jarak yang lebih jauh akan memperoleh kecepatan yang lebih besar dibandingkan dengan lapisan yang lebih dekat(Sukardjo, 1997).
Kekentalan memiliki beberapa faktor yang mempengaruhinya, faktor-faktor tersebut antara lain :
1. Tekanan
Semakin naik tekanan yang diberikan, semakin naik pula viskositas atau kekentalannya. Viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.
2. Temperatur
Semakin tinggi suhu suatu zat cair maka kekentalannya akan turun, sedangkan kekentalan gas naik dengan adanya kenaikan suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekulnya melemah. Kekentalan akan turun dengan adanya kenaikan temperatur.
3. Adanya zat lain
Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi menaikkan kekentalan misalkan saja air yang ditambah air gula. Sedangkan pada minyak dan gliserin yang ditambah dengan air akan menyebabkan kekentalan turun karena gliserin atau minyak semkin encer dan waktu alirnya akan semakin cepat.
4. Ukuran dan berat molekul
Kekentalan akan naik dengan naiknya berat molekul. Contohnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirnya lambat namun kekentalannya tinggi. Laju aliran yang lambat sehingga kekentalannya juga naik. Kekentalannya juga akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.
5. Kekuatan antar molekul
Kekentalan akan naik jika terdapat ikatan hidrogen, kekentalan CPO dengan gugus OH pada trigliserida naik pada keadaan yang sama.
(Atkins, 1994).
bentuk partikel dari fase dispersi. Koloid-koloid berbentuk bola membentuk sistem dispersi dengan viskositas rendah, linier viskositasnya lebih tinggi(Bird, 1987).
Cara-cara yang dapat dilakukan untuk penentuan viskositas antara lain: a. Viskometer kapiler / Ostwald
Viskometer ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Sejumlah tertentu cairan (misalnya 10 cm3, bergantung pada ukuran viskometer) dipipet ke dalam viskometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi dari pada batas a. Cairan kemudian dibiarkan turun. Ketika permukaan cairan turun melewati batas a, stopwatch mulai dinyalakan dan ketika cairan melewati batas b, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara a dan b dapat ditentukan. Tekanan P merupakan perbedaan tekanan antara kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis cairan.
b. Viskometer Hoppler
Viskositas ini mengukur waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola logam untuk melewati cairan setinggi tertentu. Suatu benda karena andanya gravitasi akan jatuh melalui medium yang berviskositas (seperti cairan), dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai bila gravitasi sama dengan frictional resistance medium. Prinsip tersebut berdasarkan hukum Stokes yaitu gaya gesek bersifat menahan gerakan bola di dalam medium adalah 6π η rv dengan r dan v jari-jari dan kecepatan bola. Terjadinya kecepatan bola maksimum, ketika terjadi keseimbangan gaya sehingga : gaya gesek = gaya berat, gaya Archimides:
6π r Vmax = 4/3 r3 (ρbola – ρcair) g ………(2.1)
Vmax = h / t ………(2.2)
Dari kedua persamaan tersebut maka air digunakan sebagai zat standar dan h diambil sama, dengan demikian dapat diperoleh persamaan berikut ini:
= ηa [(ρx –ρ1) tx ] / [ (ρa –ρ1) g ta] ………(2.3)
ln = ln a + E/(RT) ………(2.4)
c. Viskometer Cup dan Bob
konsentrasi ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat.
d. Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecapatan dan sampelnya digeser didalam ruang semit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.
BAB 3. METODELOGI PRAKTIKUM
- ditentukan kerapatan zat cair dengan piknometer - dibersihkan alat menggunakan asam dan dikeringkan
- diisi alat secukupnya dengan suhu tertentu (26,32,37oC), dan dinaikkan lebih tinggi dari tanda paling atas, kemudian stopwatch dihidupkan
- dimatikan stopwatch setelah sampai pada tanda paling bawah - diulangi sebanyak 3 kali
- ditentukan waktu alir
- dilakukan hal yang sama dengan mengganti air dengan alkohol
-Akuades
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
26 0,986 1,65 0,7754 1,53 0,6371
126,608 J/K.mol 32 0,964 1,56 0,7634 1,42 0,5535
37 0,962 1,39 0,7631 1,36 0,539
4.2 Pembahasan
Praktikum ketiga kimia fisika yaitu viskositas atau kekentalan dan tenaga pengaktifan zat cair. Percobaan ini dilakukan dengan tujuan dapat mempelajari pengaruh perubahan suhu terhadap massa jenis dan angka kekentalan zat cair serta hubungan antaratenaga pengaktifan dengan angka kekentalan zat cair yang telah diperoleh. Kekentalan atau viskositas merupakan suatu sifat dari cairan yang disebabkan oleh adanya gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir, dimana makin tinggi kekentalan maka makin besar hambatannya. Viskositas terjadi disebabkan adanya gaya kohesi antar molekul. Ukuran kekentalan suatu cairan dapat dinyatakan dengan viskositas. Viskositas tidak hanya dapat terjadi pada zat cair, viskositas juga dapat terjadi pada zat gas. Viskositas pada gas disebabkan adanya tumbukan antar molekul. Terdapat beberapa cairan yang yang dapat mengalir dengan cepat dan ada juga yang mengalir dengan lambat. Hal tersebut menunjukkan bahwa cairan yang dapat mengalir dengan cepat maka nilai viskositasnya kecil. Cairan yang mengalir secara lambat mempunyai nilai viskositas yang besar.
menunjukkan bahwa viskositas dipengaruhi oleh suhu, semakin besar viskositasnya maka semakin kecil suhunya. Hal tersebut terjadi karena kekentalan suatu zat yang semakin besar membuat gaya yang dibutuhkan untuk mengalirkan zat tersebut juga semakin besar. Gaya yang meningkat tersebut akibat adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut sehingga gesekan-gesekan tersebut yang menghambat aliran zat cair.
Percobaan selanjutnya ialah menghitung viskositas (η) air sebagai pembanding dan menghitung viskositas zat lain yaitu alkohol. Alat yang digunakan dalam percobaan ini bernama viskometer. Viskometer terlebih dahulu dibilas dengan akuades agar bersih dan terhindar dari zat-zat yang dapat mengkontaminasi bahan, serta data yang diperoleh ketika praktikum dapat diperoleh secara akurat. Cara penggunaan alat ini ialah dimasukkan bahan yang akan diamati ke dalam viskometer secukupnya kemudian dihisap menggunakan ball pipet hingga bahan sampai pada tanda batas paling atas, kemudian dilepas ball pipet dan stopwatch dinyalakan, diamati laju alir zat cair sampai tanda batas paling bawah stopwatch dimatikan serta untuk menghitung waktu yang diperlukan zat cair sampai tanda batas yang bawah. Prosedur ini dilakukan pada suhu yang berbeda-beda yaitu air alkohol (260C; 320C; dan 370C). Hasil yang didapat dari percobaan ini adalah air memiliki massa jenis berturut-turut dari suhu rendah ke tinggi (260C; 320C; dan 370C), yaitu (0,986, 0,964, 0,962)gram/mL sedangkan massa jenis alkohol dari suhu rendah ke tinggi yaitu 0,7754; 0,7634; 0,7631 dalam satuan gram/mL. Hasil data dari percobaan nilai viskositas pada alkohol dengan variasi suhu dari rendah ke tinggi yaitu sebesar 0,6371; 0,5535; 0,539 dalam satuan poise.
Hasil dari percobaan tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu larutan maka semakin kecil nilai kekentalan atau viskositas zat cair tersebut, sedangkan semakin tinggi kekentalan maka energi pengaktifan akan semakin kecil dan akan memperlambat aliran suatu zat. Hal tersebut dapat terjadi karena kekentalan suatu zat yang semakin besar menjadikan gaya yang dibutuhkan untuk mengalirkan zat tersebut juga semakin besar, meningkatnya gaya tersebut akibat adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut sehingga gesekan-gesekan tersebut yang menghambat aliran zat cair.
merenggang sehingga massa jenisnya semakin kecil. Hasil yang didapat dari percobaan ini sesuai dengan teori yaitu apabila temperatur naik maka massa jenisnya semakin kecil.
Nilai viskositas yang diperoleh pada setiap zat cair masing-masing variasi suhu dihitung nilai ln dari viskositas zat cair tersebut. Variasi suhu yang digunakan diubah dalam bentuk kelvin dan diubah menjadi nilai 1/T. Nilai ln η dan 1/T yang diperoleh diplotkan dalam sebuah grafik hubungan antara viskositas dengan temperatur. Grafik yang ada diperoleh nilai persamaan yang mengandung nilai slope atau gradien (m). Nilai slope tersebut digunakan untuk menghitung nilai tenaga pengaktifan aliran suatu zat cair. Energi pengaktifan merupakan suatu energi yang diperlukan zat cair untuk mengaktifkan gerakan-gerakan partikel zat cair secara kontinyu sehingga akan menghasilkan sebuah aliran. Pengaruh dari kekentalan terhadap energi pengaktifan suatu aliran yaitu semakin tinggi tingkat kekentalan suatu zat cair maka energi pengaktifan akan semakin kecil, sehingga akan memperlambat aliran dari zat tersebut, tetapi jika semakin rendah kekentalan suatu zat cair maka energi pengaktifannya semakin besar dan akan mempercepat aliran. Nilai viskositas (η) dihitung nilai ln η dan nilai 1/T dalam kelvin, kemudian diplotkan dalam sebuah grafik. Dari grafik tersebut akan diketahui nilai slop atau kemiringan (m), dan dengan persamaan:
E=m× R
Brafik hubungan antara besar angka kekentalan dengan suhu adalah sebagai berikut :
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dalam praktikum kekentalan dan tenaga pengaktifan aliran adalah nilai viskositas suatu zat cair berbanding terbalik dengan suhu, yaitu semakin besar suhu maka kekentalan/viskositas semakin kecil. Data yang diperoleh menunjukkan data yang sesuai teori ditunjukkan pada grafik. Tenaga pengaktifan alkohol berdasarkan data hasil percobaan yaitu sebesar 126,608 J/K.mol.
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2015. Material Safety data Sheet of Akuades. [serial online]. http://www.sciencelab.com/ . [diakses pada 21 Oktober 2016].
Anonim. 2015. Material Safety data Sheet of Alkohol. [serial online]. http://www.sciencelab.com/ . [diakses pada 21 Oktober 2016].
Atkins, P.W. 1994. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga.
Bird, Tony. 1987. Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama. Respati. 1981. Kimia Dasar Terapan. Jakarta: Erlangga.
LAMPIRAN
ρx = W10−mLWe
= 37,271gram10−mL29,64gram = 0,7631 gram/mL
2. Menentukan Kekentalan danTenaga Pengaktifan Aliran Kekentalan aquades (ηair)
