modul k-1 viskositas sebagai fungsi suhu

Modul K-1

VISKOSITAS SEBAGAI FUNGSI SUHU

Nama : Aristya Putra Marzuki

NIM : 12512034

Kelompok : 1

Shift : Senin 08.00-11.00 (Minggu ke-2)

Tanggal Praktikum : 21 Oktober 2013

Tanggal Pengumpulan : 28 Oktober 2013

Asisten : Nungky (10510030) & Vivi (10510037)

LABORATORIUM KIMIA FISIK

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2013

Modul K-1

Viskositas sebagai Fungsi Suhu

I. Tujuan

- Menentukan viskositas dari air, kloroform dan toluena dengan metooda Oswald.

- Menentukan tetapan van Der Waals air, kloroform dan toluena.

- Menentukan nilai E (Energi ambang) air, kloroform dan toluena.

II. Teori Dasar

Setiap fluida memiliki kekenyalan yang berbeda – beda. Kekenyalan atau dengan kata

lain yang disebut dengan viskositas merupakan tahanan yang dilakukan suatu lapisan

terhadap lapisan lainnya. Hal ini bisa disebabkan oleh adanya gaya gesek yang menyusun

suatu fluida.

Viskositas disebabkan oleh adanya gaya kohesi, gaya kohesi merupakan gaya tarik

menarik antar molekul sejenis pada zat yang berbentuk cairan. Untuk zat yang berbentuk gas

viskositas disebabkan adanya tumbukkan antara molekul pada gas tersebut. Kebalikan dari

definisi viskositas ialah fluiditas yakni ukuran kemudahan mengalir pada suatu fluida.

Aliran cairan dapat dibagi menjadi dua yakni aliran laminer dan aliran turbulen.

Aliran laminer merupakan laju aliran kecil pada sebuah pipa dengan diameter yang kecil

pula. Sedangkan aliran turbulen merupakan laju aliran besar pada sebuah pipa yang memiliki

diameter besar pula. Untuk sebuah cairan yang mengalir secara laminer terdapat persamaan

Poeseuille yang dinyatakan sebagai berikut :

8

dengan R merupakan jari - jari pipa kapiler dan L panjang pipa kapiler.

Sesuai hukum ditribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energi

yang diperlukan untuk mengalir dihubungkan dengan faktor

⁄ dan viskositas sebanding

dengan

⁄ . Secara kuantitatif pengaruh suhu pada viskositas inyatakan sebagai berikut :

⁄ atau

Dengan A bergantung pada Mr dan volume molar cairan sedangkan E merupakan energi

ambang per mol.

Pada percobaan kali ini kita menggunakan metoda oswold untuk menentukan

viskositas suatu zat. Hal ini didapat dari membandingkan viskositas suatu zat dengan

viskositas air (sebagai viskositas pembanding). Jadi kita membandingkan waktu yang

dibutuhkan kedua zat tersebut berpindah dari titik M menuju titik N pada Viskomter Oswald.

Dengan demikian kita mendapatkan persamaannya sebagai berikut :

maka di dapatkan :

III. Data Pengamatan

- Berat piknometer kosong (Wpikno kosong) = 16,077 gram

Tabel hasil percobaan :

Zat T (0C) Wpikno + zat (gr)

t (s)

t1 t2 trata-

rata Air 30 40,665 5,8 6,4 6,1

35 40,645 6,7 6,4 6,55 40 40,636 6,3 6,1 6,2 45 40,570 6,2 5,6 5,9

Kloroform 30 52,323 5 4,6 4,8

35 52,122 4,4 4,7 4,55 40 51,95 4,3 4,1 4,2 45 51,612 4,2 4,4 4,3

Toluena 30 37,083 6,2 5,6 5,9

35 36,93 5,6 5,4 5,5 40 36,898 5,5 5,5 5,5 45 36,806 5,4 5,5 5,45

IV. Pengolahan Data

1) Penentuan volume piknometer :

- Pada suhu 30 0C :

Vpikno W pikno+air Wpikno kosong

ρair

Vpikno 4 ,665 19,49

9956511

Vpikno = 21,26 mL

- Pada suhu 35 0C :


ρair

Vpikno 4 ,645 19,49

994 359

Vpikno = 21,28 mL

- Pada suhu 40 0C :


ρair

Vpikno 4 ,636 19,49

99222 4

Vpikno = 21,31 mL

- Pada suhu 45 0C :


ρair

Vpikno 4 ,57 19,49

99 21

Vpikno = 21,288 mL

2) Penentuan ρ zat berbagai suhu :

- Kloroform pada suhu 30 0C :

ρza W pikno+zat Wpikno kosong

pikno,T

ρza 52,323 19,49

21,26

ρzat = 1,544355597



pikno,T

ρza 52,122 19,49

21,28

ρzat = 1,533458647



pikno,T

ρza 51,95 19,49

21,31

ρzat = 1,523228531



pikno,T

ρza 51,612 19,49

21,288

ρzat = 1,508925216

- Toluena pada suhu 30 0C :


pikno,T

ρza 37, 83 19,49

21,26

ρzat = 0,827516463



pikno,T

ρza 36,93 19,49

21,28

ρzat = 0,819548872



pikno,T

ρza 36,898 19,49

21,31

ρzat = 0,816893477



pikno,T

ρza 36,8 6 19,49

21,288

ρzat = 0,813416009

3) Penentuan 𝞰 zat berbagai suhu :

Berdasarkan CRC, 𝞰 air pada suhu 30,35,40

dan 45 0C ialah : (kg/m.s)

𝞰30 = 0,0008

𝞰35 = 0,00071

𝞰40 = 0,00065

𝞰45 = 0,00062


ηza zat ρzat

air ρair η𝑎𝑖𝑟

ηza 4,8 1,544355597

6,1 9956511 0,0008

𝞰zat = 0,000976431


ηza zat ρzat


ηza 4,55 1,533458647

6,55 994 359 0,00071

𝞰zat = 0,000760849


ηza zat ρzat


ηza 4,2 1,523228531

6,2 99222 4 0,00065

𝞰zat = 0,000675971


ηza zat ρzat


ηza 4,3 1,5 8925216

5,9 99 21 0,00062

𝞰zat = 0,000688578


ηza zat ρzat


ηza 5,9 ,827516463

6,1 9956511 0,0008

𝞰zat = 0,000643105


ηza zat ρzat η𝑎𝑖𝑟

Tabel massa jenis zat berbagai suhu dan viskositas zat berbagai suhu :

Zat T (0C) Vpikno ρ 𝞰

Air 30 21,26 0,9956511 0,0008

35 21,28 0,9940359 0,00071

40 21,31 0,9922204 0,00065

45 21,288 0,9902 0,00062

Kloroform 30 21,26 1,544355597 0,00097643

35 21,28 1,533458647 0,00076085

40 21,31 1,523228531 0,00067597

45 21,288 1,508925216 0,00068858

Toluena 30 21,26 0,827516463 0,00064311

35 21,28 0,819548872 0,00049153

40 21,31 0,816893477 0,00047472

45 21,288 0,813416009 0,00047046

4) Penentuan E dan A :

Tabel 1 ⁄ dan ln 𝞰 :

ηza zat ρzat


ηza 5,5 ,819548872

6,55 994 359 0,00071

𝞰zat = 0,000491533


ηza zat ρzat


ηza 5,5 ,816893477

6,2 99222 4 0,00065

𝞰zat = 0,000474724


ηza zat ρzat


ηza 5,45 ,813416 9

5,9 99 21 0,00062

𝞰zat = 0,000470464

Zat T (0C) ⁄ 𝞰 ln 𝞰

Air 30 0,03333333 0,0008 -7,13089883

35 0,02857143 0,00071 -7,250245588

40 0,025 0,00065 -7,338538195

45 0,02222222 0,00062 -7,38579108

Kloroform 30 0,03333333 0,000976431 -6,931606471

35 0,02857143 0,000760849 -7,181075643

40 0,025 0,000675971 -7,299360382

45 0,02222222 0,000688578 -7,280881956

Toluena 30 0,03333333 0,000643105 -7,34920255

35 0,02857143 0,000491533 -7,617981479

40 0,025 0,000474724 -7,652776975

45 0,02222222 0,000470464 -7,661791116

Kurva ln 𝞰 terhadap 1 ⁄ (Air) :

Persamaan garisnya : F(x) = 23,2956 x – 7,9119

1

23,2956 193,67

ln A = -7,9119 ; A = 3,66 x 10-4

Kurva ln 𝞰 terhadap 1 ⁄ (Kloroform) :


1

33,0663 27,91

ln A = -8,0753 ; A = 3,11 x 10-4

Kurva ln 𝞰 terhadap 1 ⁄ (Toluena) :


1

27,8996 231,96

ln A = -8,3316 ; A = 2,41 x 10-4

5) Penentuan Tetapan van der Waals :

Tabel 1 ⁄ dan 1 ⁄ :

Zat T (0C)

ρ 1/ρ Viskositas 1/visko

Air 30 0,9956511 1,004367896 0,0008 1250

35 0,9940359 1,005999884 0,00071 1408,4507

40 0,9922204 1,007840597 0,00065 1538,46154

45 0,9902 1,009896991 0,00062 1612,90323

Kloroform 30 1,5443556 0,647519264 0,000976431 1024,13791

35 1,53345865 0,652120618 0,000760849 1314,32124

40 1,52322853 0,656500308 0,000675971 1479,3534

45 1,50892522 0,662723367 0,000688578 1452,2683

Toluena 30 0,82751646 1,208435173 0,000643105 1554,95603

35 0,81954887 1,220183487 0,000491533 2034,4514

40 0,81689348 1,224149817 0,000474724 2106,48714

45 0,81341601 1,229383229 0,000470464 2125,56115

Kurva 1 ⁄ terhadap 1 ⁄ (Air) :

Persamaan garisnya : F(x) = 6,5435 . 104 x – 6,4442 . 10

4

1

1

b = -6,4442 x 104

Kurva 1 ⁄ terhadap 1 ⁄ (Kloroform) :


4

1

1

b = -1,6828 x 104

Kurva 1 ⁄ terhadap 1 ⁄ (Toluena) :


4

1

1

b = -3,3289 x 104

V. Pembahasan

VI. Kesimpulan

Jadi viskositas zat yang kita dapat ialah air pada suhu 30 0C, 35

0C, 40

0C dan 45

0C

berturut – turut : 0,0008 ; 0,00071 ; 0,00065 ; 0,00062. Viskositas Kloroform pada suhu 30

0C, 35

0C, 40

0C dan 45

0C berturut – turut : 0,000976431 ; 0,000760849 ; 0,000675971 ;

0,000688578. Dan Viskositas Toluena : pada suhu 30 0C, 35

0C, 40

0C dan 45

0C berturut –

turut : 0,000643105 ; 0,000495133 ; 0,000474724 ; 0,000470464.

Tetapan van der Waals air, kloroform dan toluena berturut-turut ialah : -6,4442 x 104 ;

-1,6828 x 104 ; -3,3289 x 10

4. Untuk besarnya energi ambang (E) air, kloroform dan toluena

secara berturut-turut ialah : 193,67 ; 27,91 ; 231,96

VII. Daftar Pustaka

- Rao, RR dan Fasad. 2003. “Effects of Velocity-Slip and Viscosity Variation on

Journal Bearings”. Vol 46. India. Halaman 143 – 152.

- Daniels et al. “Experimental Physical Chemistry“. 7th

edition. Halaman 157 – 161

.

VIII. Lampiran

Pertanyaan :

1. Apakah yang dimaksud dengan bilangan Reynold dan bagaimanakah

hubungannya dengan aliran laminer?

2. Sebutkan cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan.

Berikan penjelasan singkat !

Jawab :

1. Bilangan Reynold merupakan rasio antara gaya inersia (vsp) terhadap gaya viskos

(μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dalam suatu kondisi

aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk identifikasi jenis aliran, misalnya

laminar dan turbulen. Bilangan Reynold tidak berdimensi. Rumusnya adalah sebagai

berikut.

dengan:

vs – kecepatan fluida,

L – panjang karakteristik,

μ – viskositas absolut fluida dinamis,

ν – viskositas kinematic fluida: ν = μ / ρ,

ρ – kerapatan (densitas) fluida.

Pada aliran laminar, fluida bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan

membentuk garis alir tidak berpotongan satu sama lain. Aliran laminer digambarkan

sebagai filamen panjang yang mengalir sepanjang aliran pada laju aliran rendah.

Aliran ini memiliki bilangan Reynold <2300.

2. Ada banyak cara untuk menentukan viskositas suatu zat. Beberapa tipe viskometer

yang biasa digunakan antara lain :

- Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes padakecepatan 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

viskositas zat.

- Cup-type viscometer

Pada metoda ini akan diperoleh waktu yang diperlukan sampel untuk mengalir

pada suatu celah sempit.

- Capilary tube viscometer

Nilai viskositas diperoleh dengan cara membiarkan sampel mengalir dalam

sebuah pipa kapiler dan mengukur beda tekanan di kedua ujung kapiler tersebut.

modul k-1 viskositas sebagai fungsi suhu

Documents