VISKOSITAS

I. TUJUAN

Dapat mengukur viskositas suatu zat cair dengan air sebagai pembanding dan

pengaruhnya terhadap temperature dengan menggunakan viskometer Ostwald.

Dapat mengukur viskositas beberapa macam sempel dengan menggunakan

viscotester VT-04E.

II. DASAR TEORI

Setiap fluida, gas atau cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai viskositas.

Viskositas adalah 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). Bila cairan itu mengalir cepat, maka

vikositas dari cairan itu rendah (misalnya air) dan bila cairan mengalir lambat, maka

dikatakan cairan itu viskositasnya tinggi (misalnya madu). Salah satu cara untuk

menentukan viskositas cairan adalah metoda kapiler dari Poiseulle. Pada metode ini

diukur waktu (t) yang diperlukan untuk volume (v) tertentu cairan untuk mengalir

melalui pipa kapiler di bawah pengaruh tekanan (P) penggerak yang tetap. Dalam hal

ini, untuk cairan yang mengalir dengan aliran laminar, persamaan Poiseulle dinyatakan

sebagai :

Vt=P R4

8ηL

η = viskositas cairan

V = Volume cairan

t = waktu yang diperlukan cairan mengalir melalui alat

P = tekanan pada cairan

R = jari-jari tabung

L = panjang pipa

Persamaan ini berlaku untuk gas dan cairan.

Viskometer Ostwald

Metoda Ostwald merupakan suatu variasi dari metoda Poiseulle. Pada

viscometer 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.

Di dalam percobaan diukur waktu aliran untuk volume (antara tanda atas dan

tanda bawah ) melalui pipa kapiler yang verikal. Jumlah tekanan (P) dalam hukum

Poiseulle adalah perbedaan tekanan kedua permukaan cairan dan berbanding lurus

dengan berat jenis cairan (ρ). Dalam prakteknya R dan L sukar secara teliti, karenanya

viskositas cairan ditentukan denga cara membandingkannya dengan cairan yang

mempunyai viskositas tertentu, misalnya air.

Persamaan yang digunakan

η=R4(Pt )8VL

Sehingga :

η1η2

=R4(Pt )18VL

×8VL

R4(Pt )2

(Pt )1(Pt )2

=P1 t1P2 t 2

η1η2

=ρ1t 1ρ2t 2

P = ρ x konstanta

η = Viskositas

ρ = massa jenis

t = waktu

Viskometer Ostwald

Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik

antar molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam

kedudukan setimbang, maka sebelum suatu lapisan molekul melewati lapisan molekul

melewati lapisan molekul lainnya diperlukan suatu energi tertentu. Sesuai dengan

hukum Distribusi Maxwell – Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energi yang

diperlukan untuk mengalir di hubungkan dengan faktor e –ΔE/RT. Maka fluiditas

sebanding dengan e –ΔE/RT dan viskositas sebanding dengan e –ΔE/RT. Secara kuantitatif

pengaruh suhu terhadap viskositas dinyatakan dengan persamaan empirik ;

η=A e−ΔE /RT

ln η = ln A – ΔE/RT, dengan A = tetapan yang sangat bergantung pada massa

molekul relative dan volume moler cairan, dan E = energi ambang per mol yang

diperlukan untuk proses awal aliran.

Viskotester VT-04E

Salah satu cara menentukan viskositas suatu cairan lainnya, yaitu dengan alat

viscotester VT-04E yang terdiri dari :

Main unit : bagian alat ukur utama yang memiliki bagian penunjuk skala

harga viskositas

AC Adaptor : komponen alat yang mengatur sumber arus listrik AC

Rotor : Komponen alat yang mengukur sampel, VT-04E menggunakan tiga

jenis rotor

Cup / Beaker : bejana untuk menampung sempel

Baterai : untuk sumber arus pengganti arus AC

Rotor extension : batang pengaduk tambahan apabila diperlukan

Jika harga viskositas sampel belum diketahui, pengukuran menggunakan rotor

disesuaikan dengan prosedur berikut : rotor 2 , rotor 1 , kemudian 3.

III. ALAT DAN BAHAN

Alat :

Viskometer Ostwald

Satu set viscotester VT-04E

Piknometer

Termostat

Pipet Filler

Gelas ukur

Botol semprot

Termometer

Stopwatch

Bahan :

Alkohol

Aseton

Aquades

Sampel Oli

IV. LANGKAH KERJA

Menentukan Berat Jenis menggunakan Piknometer

Isi dengan aquades

Isi dengan Sampel

Menentukan Viskositas menggunakan metoda Ostwald

pasang

Isi dengan aquades

Menentukan Viskositas menggunakan Viscotester VT-04E

Catat Hasil Pengukurannya

TimbanganPiknometer(Aquades)

Piknometer(Kosong)

Piknometer(sampel lain)

Catat hasilnya tentukan Δt

Isi Viskometer dengan sampel lain

Isap menggunakan Pipet

Filler

Ulangi hingga 3xHitung waktu yang

diperlukan dari titik a

ke titik b

Viskometer Ostwald

Viskometer Ostwald(aquades)

Termostat

V. DATA PENGAMATAN

Viskometer Ostwald

Penentuan berat jenis dengan piknometer

Penentuan Volume Piknometer

Berat Piknometer Kosong = 53,763 gram

Berat Piknometer + air = 102, 265 gram

Berat air = 48,502 gram

Suhu air = 25 ° C

ρ air pada suhu tersebut = 0,996 g/ml

η air = 0,89 cP

Volume piknometer adalah

Panaskan sampel oli sesuai petunjuk job sheet

Masukan sampel oli kedalam beaker

Siapkan Viscotester VT-04E gunakan rotor no. 5

Pasang beaker pada viscotester buka pengunci jarum ukur,

nyalakan viscotester

Saat jarum stabil catat hasilnya Matikan viscotester, kunci kembali jarum pengukur

Panaskan kembali sampel oli 10°C di atas suhu awal, lakukan

hingga 5x

ρair=massaair

volume pikno

volume pikno=massaair

ρair

= 48,502g0,996 g /ml

=48,697ml

Penentuan Berat Jenis Sampel

Berat Piknometer kosong = 53,763 gram

Volume Piknometer = 48,697 ml

Jenis Sampel Berat Pikno + Isi (g) Berat Isi / Sampel (g)Alkohol 92,824 39,061Aseton 97,445 43,682

Berat Jenis (ρ) Sampel

ρalkohol=massaalkohol

volume pikno= 39,061g48,697ml

=0,802 gml

ρaseton=massaaseton

volume pikno= 43,682g48,697ml

=0,897 gml

ρ alkohol = 0,802 g/ml

ρ aseton = 0,897 g/ml

Penentuan viskositas dengan Ostwald

Sampel Waktu (t1) Waktu (t2) Waktu (t3) Waktu rata-rata (Δt)

Air 24,84 24,70 24,66 24,73Alkohol 72,63 74,74 75,28 74,22Aseton 43,74 43,78 43,79 43,77

ηair

ηsampel

=ρair×t air

ρ sampel×t sampel

Data ηair dan ρ air didapat dari handbook

ηair

ηalkohol

=ρair×Δt air

ρalkohol×Δt alkohol

ηalkohol=ηair . ρalkohol . Δt alkohol

ρair .t air

¿0,89cP .0,802

gml

.74,22 s

0,996gml

.24,73 s

¿52,97724,63

cP=2,15cP

ηaseton=ηair . ρaseton. Δt aseton

ρair . Δtair

¿0,89cP .0,897

gml.43,77 s

0,996gml.24,73 s

¿34,94324,63

cP=1,42cP

Viskositas Sampel

η alkohol = 2,15 cP

η aseton = 1,42 cP

Viscotester VT-04E

Data Pengamatan :

No Jenis Sampel Variasi Suhu (°C)

Viskositas (m.Pa.s)

Rotor ke -

Keterangan

1. Prima XP 40 85 52. Prima XP 50 46 53. Prima XP 60 30 54. Prima XP 70 25 55. Prima XP 80 20 5

Data Perhitungan :

No.

Variasi Suhu (T) dalam °K

Viskositas (η) 1/T ln η

1. 313 85 0,00319 4,442651262. 323 46 0,00310 3,82864143. 333 30 0,00300 3,401197384. 343 25 0,00291 3,218875825. 353 20 0,00283 2,99573227

0.0028 0.0029 0.003 0.0031 0.0032 0.00330

0.51

1.52

2.53

3.54

4.55

f(x) = 3902.64313070325 x − 8.1634320718718R² = 0.952762485280849

ln η

ln ηLinear (ln η)

1/T

ln η

Menentukan energi ambang batas ΔE

ΔE=R× A

∆ E=0,9757×3902=3807,18 KJmol

VI. PERTANYAAN

i) Sebutkan cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan ? beri

penjelasan singkat.

ii) Apakah viskositas suatu cairan selalu berkurang bila suhu naik ?, Jelaskan.

iii) Perkirakan mana yang viskositasnya lebih besar, minyak tanah atau minyak kelapa ?

VII. PEMBAHASAN

Jawaban Pertanyaan :

Cara lain untuk menentukan viskositas cairan

i. 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.

ii. 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.

iii. 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.

Pengaruh Suhu Terhadap Viskositas

Umumnya benda akan mengalami pengurangan viskositas jika suhu dinaikan. Hal

ini berkaitan dengan struktur molekul dalam cairan tersebut; ketika diberi panas,

jarak antar molekul dalam cairan akan merenggang sehingga menjadi "kurang

padat". Hal ini jugalah yang menyebabkan cairan berubah menjadi gas ketika di

panaskan. Perubahan kondisi dari cairan yang "lebih padat" menjadi cairan yang

"kurang padat" menyebabkan cairan lebih mudah mengalir, alias memiliki

viskositas lebih rendah.

Perbandingan viskositas minyak tanah dan minyak kelapa

Minyak kelapa sebagian besar mengandung asam laurat, yang memiliki viskositas

7.30 mPa·s

Viskositas minyak tanah cukup bervariasi antara 0.294-3.34 mPa·s, tergantung

dari kualitas minyak tanah tersebut.

Maka dapat disimpulkan bahwa viskositas minyak kelapa lebih besar daripada

viskositas minyak tanah.

Dalam percobaan menentukan viskositas suatu cairan, digunakan dua metoda,

yaitu ; metoda menggunakan viscometer Ostwald dan menggunakan viscotester VT-

04E. Zat cair yang digunakan dalam percobaan menggunakan viscometer Ostwald

adalah air ( sebagai pembanding), alkohol, dan aseton. Pertama, massa jenis sampel

dicari terlebih dahulu dengan menggunakan Piknometer. Kemudia cairan di masukan

ke dalam viscometer Ostwald. Setelah itu menghitung kecepatan aliran cairan dari satu

titik ke titik lain. Setelah data terkumpul, viskositas cairan tersebut dapat ditentukan

dengan mebandingkan viskositas air yang didapat dari handbook. Dari hasil

pengamatan didapatkan semakin lambat cairan mengalir, semakin besar harga

viskositasnya.

ηair

ηsampel

=ρair×t air

ρ sampel×t sampel

Untuk penentuan viskositas menggunakan viscotester VT-04E, sampel yang

digunakan yaitu oli Prima XP. Rotor yang digunakan pada viscotester yaitu rotor

nomor 5. Pertama sampel oli di masukan ke dalam beaker, lalu dipanaskan hingga

40°C. Kemudian beaker dipasangkan ke bawah viscotester, lalu viscotester dinyalakan

dan didapatkan nilai dari viskositas oli tersebut. Percobaan dilakukan enam kali,

dengan perbedaan suhu 10°C. Dari hasil percobaan didapatkan semakin besar

suhunya, semakin kecil nilai viskositasnya.

VIII. KESIMPULAN

Dari hasil percobaan, didapatkan massa jenis dan harga viskositas dari setiap

sampel. Dalam percobaan menggunakan viscometer Ostwald, harga viskositas

bergantung pada kecepatan aliran cairan dalam pipa kapiler. Hal ini disebabkan karena

kerapatan molekul yang besar dari sampel tersebut. Dalam percobaan menggunakan

viscotester VT-04E, harga viskositas bergantung pada suhu dari sampel tersebut. Bisa

disimpulkan bahwa nilai viskositas bergantung pada kerapatan molekul, dan suhu dari

sampel tersebut.

IX. DAFTAR PUSTAKA

Daniels et al., “Experiment in Physical Chemistry” , ed.7,1970.

J.M. Wilson, “Experiment in Physical Chemistry” , ed.2,1978.

Instruction manual viscotester VT-04E Rion., LTD

http://profesorsintinx.blogspot.com/2011/10/viskositas-cairan-sebagai-fungsi.html