Viskositas – Pengertian, Faktor, Hukum dan Alat Ukur

Viskositas – Pengertian, Faktor, Hukum dan Alat Ukur

Assalammualaikum, selamat pagi dan selamat datang di situs mata pelajaran onlien Buku IPA. Berikut ini Guru IPA akan membahas mata pelajaran Fisika tentang “Viskositas“. Berikut pembahasaan materi pelajarannya, sebagai berikut:

Viskositas - Pengertian, Faktor, Hukum dan Alat Ukur

Pengertian Viskositas

Viskositas merupakan suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viscometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler).

Pengertian lain dari Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Viskositas cairan akan menimbulkan gesekan antar bagian atau lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lain.


Faktor yang Mempengaruhi Viskositas

Berikut ini terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi viskositas, antara lain sebagai berikut:


1. Tekanan

Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.


2. Temperatur

Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.


3. Kehadiran zat lain

Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air.Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya semakin cepat.


4. Ukuran dan berat molekul

Viskositas naik dengan naiknya berat molekul.Misalnya laju aliran alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi seta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.


5. Berat molekul

Viskositas akan naik apabila ikatan rangkap semakin banyak.


6. Kekuatan antar molekul

Viskositas air naik denghan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama.


7. 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 partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.


Hukum-Hukum Viskositas

Berikut ini terdapat beberapa hukum-hukum viskositas, antara lain sebagai berikut:


1. Hukum Poiseuille

Suatu fluida tidak kental bias mengalir melalui pipa yang bertingkat tanpa adanya gaya yang diberikan. Pada fluida kental (viskos) diperlukan perbedaan tekanan Antara ujung-ujung pipa untuk menjaga kesinambungan aliran, apakah air atau oli pada pipa atau darah pada system sirkulasi manusia.

Banyaknya cairan yang mengalir persatuan waktu melalui penampang melintang terbentuk silinder berjari-jari r,yang panjangnya L,selain ditentukan oleh beda tekanan (∆P) pada kedua ujung yang memberikan gaya pengaliran juga ditentukan oleh viscositas cairan dan luas penampang pipa. Hubungan tersebut dirumuskan oleh Poiseuille yang dikenal dengan hukum Poiseuille sebagai :

Hukum Poiseuille

Dengan Q adalah kecepatan aliran volume (volume cairan V yang melewati pipa persatuanwaktu (t) dinyatakan dalam satuan SI m3/S).

Keterangan :

ŋ : viskositas cairan (Nm-2. s) atau Poise

t : waktu yang diperlukan cairan dengan volume

mengalir melalui alat (s).

v :volume total cairan (L)

ρ : tekanan pada cairan (Pa)/atm

r : jari-jari tabung (m)

L :  panjang pipa (m)

Persamaan diatas memperlihatkan bahwa Q berbanding terbalik dengan viskositas cairan. Semakin besar viskositas, hambatan aliran juga semakin besar sehingga Q menjadi rendah. Kecepatan aliran volume juga sebanding dengan gradien tekanan ∆P/L dan pangkat empat jari-jari pipa. Ini berarti bahwa jika r diperkecil sehingga menjadi setengahnya, maka akan dibutuhkan 16 kali lebih besar tekanan untuk memompa cairan lewat pipa pada kecepatan aliran volume semula persamaan ini berlaku untuk gas dan juga pipa cairan.


2. Hukum Stokes

Apabila benda padat bergerak dengan kecepatan tertentu dalam medium fluida  kental, maka benda tersebut akan mengalami hambatan yang diakibatkan oleh gaya gesekan fluida. Gaya gesek tersebut sebanding dengan kecepatan relative gerak benda terhadap medium dan viskositasnya. Besarnya gaya gesekan fluida telah dirumuskan sebelumnya sebagai:

Hukum Stokes

Dimana k adalah koefisien yang besarnya bergantung bentuk geometric benda. Dari hasil percobaan, untuk benda berbentuk bola dengan jari-jari r diperoleh k = 6πr. Dengan memasukkan nilai k diperoleh:

F = 6 π r ŋ v

Persamaan ini pertama kali dinyatakan oleh Sir George Stokes (1845) yang dikenal dengan hokum Stokes. Bila gaya F diterapkan pada partikel berbentuk bola dalam larutan, maka Stokes menunjukkan bahwa untuk aliran Laminar berlaku:

f = 6 π r ŋ v

dimana f adalah koefisien gesek dari partikel.


Alat Ukur Viskositas

Berikut ini terdapat beberapa alat ukur pada viskositas, antara lain sebagai berikut:


1. Viscometer Oswald

Yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri.

Didalam percobaan diukur waktu aliran untuk volume V (antara tanda a dan b) melalui pipa kapiler yang vertical.Jumlah tekanan (P) dalam hokum Poiseuille adalah perbedaan tekanan Antara kedua permukaan cairan, dan berbanding lurus dengan berat jenis cairan (ρ). Dalam praktek R dan L sukar diukur secara teliti dalam persamaan Poiseuille. Karenanya viskositas cairan ditetapkan dengan cara membandingkannya dengan cairan yang mempunyai viskositas tertentu, misalnya air.

Persamaan yang digunakan adalah:

Viscometer Oswald

Dimana:

P :ρ × konstanta

ρ : density


2. Viskometer Hoppler

Yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah bola untuk melewati cairan pada jarak atau tinggi tertentu.Karena adanya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan dicapai jika gaya gravitasi (g) sama dengan gaya tahan medium (f) besarnya gaya tahan (frictional resistance) untuk benda yang berbentuk bola stokes.


3. Viskometer Cup dan Bob

Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi.Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Moechtar,1990).


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 (Moechtar,1990).


Demikian Pembahasan Materi Mata Pelajaran Fisika Tentang Viskositas – Pengertian, Faktor, Hukum dan Alat Ukur dari Bukuipa

Semoga Bermanfaat Bagi Siswa dan Siswi


Baca Artikel Lainnya: