LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

VISKOSITAS BERBAGAI JENIS CAIRAN

Oleh :

Kelompok 7

Kelas B

Nama : Arini Puspita R

Nim : 1007113663

Nama kelompok:

Anwar Sumianto

Fitri Afriani Susanti

PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2012

Mengetahui,

Dosen Pembimbing

Dr. Fajril Akbar

BAB I

TEORI

1.1 Pengertian Viskositas

Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat cairan

yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas terjadi

terutama karena adanya interaksi antara molekul-molekul cairan.

Mengukur besar viskositas diperlukan satuan ukuran dalam sistem Standar

Internasional (SI) satuan viskositas ditetapkan sebagai viskositas kinematik

(kinematic viscosity) dengan satuan ukuran mm2/s atau cm2/s (Erizal, 2001).

Gambar 1.1 Perubahan bentuk akibat penerapan gaya-gaya geser tetap

F = μ A’u ......................................................(1.1) zo

Apabila tegangan geser τ = F/A maka :

τ = μ A’u atau τ = μ u ……………….…………(1.2) zo’A zo

dimana :

τ = Tegangan geser

μ = Viskositas dinamik

u/zo = perubahan sudut atau kecepatan sudut dari garis

Agar berlaku umum u/zo dapat dinyatakan dalam du/dz yang disebut gradien

kecepatan. Maka dalam differensial persamaan (1.2) dapat dinyatakan :

τ = μ du ........................................................(1.3) dz

Persamaan (1.3) disebut Hukum Newton dari kekentalan atau :

μ = τ ......................................................(1.4) du/dz

Viskositas biasanya berhubungan dengan konsistensi yang keduanya

merupakan sifat kenampakan (appearance property) yang berhubungan dengan

indera perasa. Konsistensi dapat didefinisikan sebagai ketidakmauan suatu bahan

untuk melawan perubahan bentuk (deformasi) bila suatu bahan mendapat gaya

gesekan (sheering fore). Gesekan yang timbul sebagai hasil perubahan bentuk

cairan yang disebabkan karena adanya resistensi yang berlawanan yang diberikan

oleh cairan tersebut dinamakan gaya irisan (sheering stress). Jika tenaga diberikan

pada suatu cairan, tenaga ini akan menyebabkan suatu bentuk atau deformasi.

Perubahan bentuk ini disebut sebagai aliran (Lewis, 1987).

Tabel 1.1 Viskositas berbagai cairan

Nama FluidaTemperatur

(oC)Viskositas

 (Centistokes)Densitas(kg/liter)

Tekanan (kPa)

Air 10 1.307 1 1.3

Air 30 0.802 0.996 4.3

Air laut 30 0.822 1.023 4.3

Asetaldehid 20 0.295 0.788 105

Asetaldehid 30 0.275 0.748 148

Benzena 30 0.65 0.868 20.7

Etil asetat 20 0.51 0.905 14

Etil alkohol 20 1.51 0.772 9

Gliserin 20 1183 1.261 0

Kerosin 20 2.4 0.804 0.5

Nitro benzene 20 1.67 1.203 0.5

Propanol 20 2.8 0.804 2.4

Stiren 20 0.9 0.926 0.5

Toluena 20 0.68 0.867 5.4

1.2 Jenis – Jenis Viskositas

Macam-macam viskositas menurut Lewis (1987):

1. Viskositas dinamik, yaitu rasio antara shear, stress, dan shear rate. Viskositas

dinamik disebut juga koefisien viskositas.

2. Viskositas kinematik, yaitu viskositas dinamik dibagi dengan densitasnya.

Viskositas ini dinyatakan dalam satuan stoke (St) pada cgs dan m²/s pada SI.

3. Viskositas relatif dan spesifik, pada pengukuran viskositas suatu emulsi atau

suspensi biasanya dilakukan dengan membandingkannya dengan larutan murni.

Viskositas berbanding lurus dengan tekanan, karena semakin besar tekanannya,

cairan akan semakin sulit mengalir akibat dari beban yang dikenakannya.

Viskositas akan bernilai tetap pada tekanan 0-100 atm.

1.3 Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Viskositas

Viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu (Kartika,

1990):

1. Suhu

Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka

viskositas akan turun, dan begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena

adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu

ditingkatkan dan menurun kekentalannya. Pada kebanyakan fluida cair, bila

temperatur naik viskositas akan turun dan sebaliknya bila temperatur turun maka

viskositas akan naik. Konstanta viskositas dinyatakan dengan rumus:

.........................................................(1.5)dimana:

A dan B = tetapan untuk cairan tertentu

T = temperatur mutlak

Rumus ini dapat dipakai untuk cairan murni, adapun rumus untuk sistem

campuran adalah :

……………………………..(1.6)

dimana A, B dan C adalah suatu tetapan.

2. Konsentrasi larutan

Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan

dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena

konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan

volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikel semakin

tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.

3. Berat molekul solute

Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute, karena dengan

adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada

cairan sehingga akan menaikkan viskositasnya.

4. Tekanan

Tekanan merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi viskositas

suatu cairan dikarenakan besar kecilnya tekanan mempengaruhi besar kecilnya

viskositas suatu cairan.

1.4 Konsep Viskositas

Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki

tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas atau kekentalan sebenarnya

merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida.

Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek

ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya

gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat

gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul (Anggreini, 2010).

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air.

Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak

goreng, oli, madu dkk. Hal ini bisa dibuktikan dengan menuangkan air dan

minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Maka dapat dilihat air

mengalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu

fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang

kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng ikan di dapur, minyak

goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya,

semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut (Anggreini,

2010).

Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida riil

(rill = nyata). Fluida riil berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya

tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan

untuk membantu kita dalam menganalisis aliran (Anggreini, 2010).

1.5 Penentuan Viskositas

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan

viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :

1. Viskometer kapiler/Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang

dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena

gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji

dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya

sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut.

Jika air dipakai sebagai pembanding, mula-mula air dimasukkan melalui

tabung A kemudian dihisap agar masuk ke tabung B tepat sampai batas a

kemudian dilepaskan dan siapkan stopwatch sebagai pengukur waktu. Ukur waktu

yang diperlukan air untuk bergerak dari permukaan a sampai b, setelah itu

percobaan diganti dengan zat cair lain dengan cara yang sama seperti di atas

(Anggreini, 2010).

Gambar 1.2 Viskometer Ostwald

Untuk menentukan viskositas dangan cara ostwald dapat menggunakan persamaan

(1.7).

η = t K ρ ............................................................(1.7)

dimana :

t = waktu (s)

K = konstanta viskositas (cm2/s2)

Ρ = densitas (gr/cm3)

Adapun nilai K dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (1.8).

K = kinematika viskositas x waktu x densitas ............................(1.8)

2. Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi

keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip

kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui tabung

gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan

fungsi dari harga resiprok sampel (Anggreini, 2010).

3. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar dari

bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah.

Kelemahan viskometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan

geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan

penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkab bagian tengah zat

yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Anggreini, 2010).

4. Viskometer Cone dan Plate

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan,

kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh

motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang

semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Anggreini,

2010).

1.6 Densitas

Densitas adalah suatu ukuran dari konsentrasi massa dan dinyatakan dalam

bentuk massa tiap satuan volum. Oleh karena temperatur dan tekanan mempunyai

pengaruh maka kerapatan cairan dapat didefinisikan sebagai massa tiap satuan

volum pada suatu temperatur dan tekanan tertentu (Erizal, 2001).

Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa

jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumnya akan

memiliki massa jenis yang sama.

Tabel 1.2 Densitas berbagai cairan

CairanTemperatur

(oC)

Densitas

(kg/m3)

Air 4 1000

Air laut 25 1025

Asam asetat 25 1049

Etanol 25 785.1

Benzena 25 873.8

Etana -89 570

Etil asetat 20 901

Gliserol 25 1126

Metana -164 465

Stiren 25 903

Toluena 25 862

1.7 Metoda Penghitungan Densitas

Densitas suatu cairan dapat dihitung dengan menggunakan alat yang

bernama piknometer. Penggunaan piknometer sebagai parameter dalam

penghitungan densitas suatu cairan memiliki tingkat keakuratan yang tinggi,

selain itu penggunaan piknometer dalam penghitungan densitas pada prakteknya

tidak menyulitkan.

Sistematika pemakaian piknometer dapat dimulai dengan menimbang berat

dari piknometer, selanjutnya piknometer yang telah diisi dengan cairan yang akan

ditentukan densitasnya ditimbang. Berat piknometer yang berisi cairan kemudian

dikurangkan dengan berat piknometer kosong, dan dibagi dengan volum dari

piknometer tersebut. Penghitungan densitas dengan menggunakan piknometer

dapat ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut :

ρ cairan = (berat piknometer+ sampel) – berat piknometer kosong .......(1.9)

Volum piknometer

BAB II

PERCOBAAN

2.1 Alat-Alat yang Digunakan

Viskometer Oswald

Piknometer 10 ml

Corong kaca

Water bath

Termometer

Gelas piala 50 ml

Pipet tetes

Penyedot pipet volume

Stopwatch

(Gambar alat dapat dilihat pada lampiran A)

2.2 Bahan-Bahan yang Digunakan

Akuades

Etanol

Etil Asetat

Gliserol

2.3 Prosedur Pekerjaan

1. Menentukan Viskositas Berbagai Jenis Cairan

Cairan yang akan ditentukan viskositasnya harus bebas dari partikel-

partikel yang nantinya akan menyumbat kapiler alat.

Ambil cairan yang akan ditentukan viskositasnya sebanyak yang

diperlukan.

Tuang cairan yang akan ditentukan viskositasnya kedalam kapiler alat

(viskometer) sampai volum cairannya mencapai setengah dari volum

silinder (dalam alat viskometer).

Kemudian cairan tersebut disedot dengan menggunakan penyedot pipet

volum sampai batas atas kapiler alat, dan tutup bagian atas dari

viskometer agar cairannya tidak kembali ke bawah lagi.

Lepaskan penutup dari tabung viskometer sampai cairannya turun

melewati batas dan memasuki kapiler alat yang berbentuk bola.

Sambil dilakukan penghitungan efflux time dengan stopwatch dan

membiarkan cairan turun melalui kapiler alat.

Perhitungan efflux time dimulai ketika cairan tersebut turun melewati batas

pada viskometer yang ditandai dengan garis.

Kemudian hitung kinematic viscosity sampel dengan mengalirkan efflux

time dengan konstanta viskosimeter (0.000953 mm2/detik2).

Ukur suhu berbagai jenis cairan yang akan ditentukan viskositasnya

dengan termometer. Kemudian lakukan pengujian viskositas berbagai jenis

cairan dengan suhu 28oC, 40oC, 50oC, dan 60oC.

Kemudian tentukan berat jenis setiap cairan sampel pada suhu tertentu

menggunakan piknometer.

2. Penentuan berat jenis (ρ) berbagai macam cairan

Petama timbang berat piknometer yang kosong dan bersih pada neraca

analitik (a gram). Volum piknometer diketahui : 10 ml.

Isi cairan yang akan ditentukan berat jenisnya ke dalam piknometer

sampai penuh (biarkan melimpah). Pasang tutup kapiler dengan hati-hati.

Jangan ada rongga udara dalam piknometer. Bersihkan bagian luar

piknometer sampai benar-benar bersih dan kering.

Timbang kembali piknometer yang telah berisi cairan yang akan

ditentukan berat jenisnya pada neraca analitik (b gram).

Selisih berat piknometer ditambah sampel dengan piknometer kosong,

dicatat sebagai berat cairan sampel (c gram). Perhitungan densitas

menggunakan persamaan (1.9).

2.4 Pengamatan

1. Menentukan viskositas berbagai cairan

a. Akuades

Tabel 2.1 Efflux time akuades

Suhu (oC) Efflux time (s) Efflux time rata-rata (s)

281.34

1.1966670.921.33

401.2

1.1433331.161.07

501.06

1.091.11.11

600.91

0.966671.070.95

b. Etanol

Tabel 2.2 Efflux time etanol

Suhu (oC) Efflux time (s) Efflux time rata-rata (s)

281.35

1.471.53

1.53

401.45

1.451.5

1.4

501.46

1.441.421.44

601.48

1.431.37

1.44

c. Etil Asetat

Tabel 2.3 Efflux time etil asetat

Suhu (oC) Efflux time (s) Efflux time rata-rata (s)

28 1.09

1.033330.881.13

400.98

0.930.791.02

50 0.88

0.8266670.710.89

600.83

0.8166670.710.91

d. Gliserol

Tabel 2.4 Efflux time gliserol

Suhu (oC) Efflux time (s) Efflux time rata-rata (s)

28 285

253.753333240.34235.92

40224.13

252.72333260.02274.02

50269.82

251.703333261.36223.93207.88 196.563333

60 192.03189.78

2. Penentuan berat jenis berbagai jenis cairan

Tabel 2.5 Berat jenis berbagai cairan

Suhu (oC) Akuades (gr/cm3)

Etanol (gr/cm3)

Etil Asetat (gr/cm3)

Gliserol (gr/cm3)

28 0.974 0.796 0.873 1.226

40 0.96 0.772 0.862 1.221

50 0.959 0.76 0.853 1.22

60 0.958 0.75 0.844 1.205

BAB III

HASIL DAN DISKUSI

3.1 Hasil Percobaan

1. Menentukan viskositas berbagai jenis cairan (perhitungan dapat dilihat

pada lampiran C2)

Akuades

Tabel 3.1 Nilai viskositas akuades dengan variasi suhu

Suhu (oC) Viskositas (gr/cm s)28 1.11077x10-5

40 1.04601x10-5

50 9.9618x10-6

60 8.91671x10-6

Etanol

Tabel 3.2 Nilai viskositas etanol dengan variasi suhu

Suhu (oC) Viskositas (gr/cm s)28 1.11512x10-5

40 1.06679x10-5

50 1.04296x10-5

60 1.02209x10-5

Etil Asetat

Tabel 3.3 Nilai viskositas etil asetat dengan variasi suhu

Suhu (oC) Viskositas (gr/cm s)28 8.59701x10-6

40 7.63982x10-6

50 6.72005x10-6

60 6.56871x10-6

Gliserol

Tabel 3.4 Nilai viskositas etil asetat dengan variasi suhu

Suhu (oC) Viskositas (gr/cm s)28 0.002964798

40 0.002940722

50 0.002926454

60 0.002257265

2. Penentuan berat jenis berbagai jenis cairan (perhitungan dapat dilihat pada

lampiran C1)

Tabel 3.5 Nilai densitas berbagai cairan dalam variasi suhu

Suhu (oC)Akuades (gr/cm3)

Etanol (gr/cm3)

Etil Asetat (gr/cm3)

Gliserol (gr/cm3)

28 0.974 0.796 0.873 1.226

40 0.96 0.772 0.862 1.221

50 0.959 0.76 0.853 1.22

60 0.958 0.75 0.844 1.205

3.2 Diskusi

1. Menentukan viskositas berbagai jenis cairan

Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Dari hasil

percobaan, dapat dilihat bahwa viskositas cairan berpengaruh pada suhu. Semakin

tinggi suhu suatu cairan, maka viskositas cairan tersebut akan semakin rendah

begitu juga sebaliknya. Pada percobaan, didapatkan pada suhu 28oC viskositas

akuades adalah 1.11077x10-5 gr/cm.s, sedangkan pada suhu 40oC viskositasnya

adalah 1.04601x10-5 gr/cm.s. Hal yang sama juga terjadi pada cairan lainnya yaitu

etanol, etil asetat dan gliserol. Dari hasil percobaan tersebut dapat dilihat bahwa

dengan meningkatnya suhu maka viskositas cairan tersebut akan menurun dan

menyebabkan cairan menjadi lebih encer dari sebelumnya. Hal ini disebabkan

karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu

ditingkatkan dan menurun kekentalannya. Hubungan antara viskositas dan suhu

dapat dilihat pada persamaan (1.5) dan (1.6).

2. Penentuan berat jenis berbagai jenis cairan

Sama halnya dengan viskositas, pada penentuan berat jenis temperatur

cairan juga mempengaruhi berat jenis cairan tersebut. Semakin tinggi suhu cairan

maka berat jenisnya akan semakin menurun begitu juga sebaliknya. Pada suhu

28oC berat jenis akuades adalah 0.974 gr/cm3, sedangkan pada suhu yang lebih

tinggi yaitu pada 60oC berat jenisnya adalah 0.958 gr/cm3. Berat jenis untuk tiap

cairan juga berbeda-beda. Hal ini dapat dilihat pada Tabel (3.5).

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir.

Viskositas dari berbagai cairan tergantung pada berat jenis dan suhu dari

suatu cairan.

Semakin tinggi suhu suatu cairan maka viskositas juga akan menurun dan

menyebabkan cairan menjadi lebih encer dari sebelumnya, begitu juga

sebaliknya.

Semakin tinggi suhu suatu cairan maka mengakibatkan densitas cairan

tersebut akan menurun begitu juga sebaliknya.

4.2 Saran

Dalam percobaan menentukan viskositas berbagai cairan diharapkan teliti

dalam memperhatikan turunnya cairan pada viskometer Ostwald dan dalam

menggunakan stopwatch untuk menentukan efflux time. Karena apabila tidak teliti

akan menimbulkan tingkat kesalahan yang cukup besar untuk mendapatkan nilai

viskositas.

DAFTAR PUSTAKA

Anggreini, Gina. 2010. Viskositas Cairan. (http://ginaanggreini10.wordpress.com/

about/) diakses pada 28 April 2011

Erizal. 2001. Definisi dan Sifat-Sifat Fluida. (http://digilib.its.ac.id/public/ITS-

Undergraduate-9556-1198100001-Chapter1.pdf) diakses pada 28 April

2011

Kartika, B. 1990. Metoda-Metoda Penentuan Viskositas suatu zat. Penerbit ITB.

Bandung

Lewis. 1987. Mekanika Panas dan Bunyi. Penerbit Bina Cipta. Jakarta

Yelmida. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Pekanbaru: UNRI

LAMPIRAN A

Gambar A.1 Viskometer Ostwald Gambar A.2 Piknometer

Gambar A.3 Corong Kaca Gambar A.4 Water Bath

Gambar A.5 Termometer Gambar A.6 Pipet Tetes

Gambar A.7 Gelas Kimia Gambar A.8 Gondok Pipet Volum

LAMPIRAN B

Akuades Etanol Etil asetat Gliserol

Rumus strukturH-O-H

Rumus molekul H2O C2H5OH C4H8O2 C3H8O3

Nama alternatif

Akua, dihidrogen monoksida atau

hidrogen hidroksida

Etil alkohol

Etil ester, ester asetat atau ester

etanolPropan 1,2,3 triol

Massa molar 18.0153 g/mol 46.07 g/mol 88.12 g/mol 92 g/mol

Densitas dan fase0.998 g/cm³(pada 20°C)

0.789 g/cm3 0.897 g/cm³(pada 300C)

1.261 g/cm³(pada 300C)

Viskositas0.802 centistokes

(pada 30oC)1.51 centistokes

(pada 20oC)0.51 centistokes

(pada 20oC)1183 centistokes

(pada 20oC)

Titik didih 373.15 K 78.4 K 350.25 K 563.15 K

PenampilanCairan tak berwarna

Cairan tak berwarna

Cairan tak berwarna

Cairan tak berwarna

Titik lebur 273.15 K 169oC 189.55 K 189.55 K

Tabel B.1 Karakteristik Berbagai Cairan