UPDATE NEWS

Jumat, 28 September 2012

Laporan Percobaan 2: Tegangan Permukaan


ABSTRAK

Tujuan percobaan ini adalah menentukan tegangan permukaan plat gelas dan cincin newton pada air dan larutan sabun. Tegangan permukaan zat cair terjadi karena perbedaan resultan gaya tarik-menarik antar molekul yang berada dipermukaan zat cair tersebut. Tegangan permukaan zat cair adalah salah satu sifat zat cair. Gaya ini dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah sifat adhesi atau kohesi zat cair tersebut.
Dalam percobaan ini hal yang pertama dilakukan yaitu mencatat temperatur ruangan sebelum dan sesudah percobaan,kemudian mengukur tebal serta panjang plat gelas dan rangka kawat U beberapa kali. Lalu memasang plat kaca yang sudah terjepit pada rangka kawat tembaga pada neraca torsi dan mengatur neraca supaya setimbang. Kemudian menempatkan bejana berisi air di bawah plat gelas, merendam plat gelas ke dalam air kemudian perlahan-lahan menurunkan, setelah itu mengamati dan mencatat kedudukan jarum neraca sesaat sebelum selaput pecah. Lalu menyingkirkan bejana air,meletakkan pada pinggan neraca batu timbangan sedemikian hingga jarum neraca tepat menunjukkan skala yang sama dengan no. 5, kemudian mencatat batu timbangan tersebut. Selanjutnya mengulangi percobaan untuk kawat U dan mengulangi percobaan dengan menggunakan larutan encer dan pekat.
Dari hasil percobaan yang kami dapat yaitu tegangan permukaan untuk plat gelas pada air biasa tiap-tiap percobaan adalah 107,751 dyne/cm, 107,751 dyne/cm, dan 108,527 dyne/cm. Sedangkan pada air sabun yaitu 97,674 dyne/cm,98449 dyne/cm dan 97,679 dyne/cm. Tegangan permukaan untuk cincin newton pada air biasa adalah 35,273 dyne/cm, 40,573 dyne/cm, dan 46,432 dyne/cm, sedangkan pada air sabun adalah 38,628 dyne/cm, 52,801 dyne/cm dan 43,428 dyne/cm.

Kata kunci : tegangan permukaan, kohesi, adhesi.


PERCOBAAN 2
TEGANGAN PERMUKAAN


2.1       PENDAHULUAN

2.1.1    Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan tegangan permukaan plat gelas dan cincin Newton pada air dan larutan sabun.

2.1.2    Latar Belakang
Tegangan permukaan suatu zat cair terjadi karena perbedaan resultan gaya tarik-menarik molekul yang berada dipermukaan zat cair tersebut. Tegangan permukaan untuk zat murni, metode yang didasarkan pada hukum keadaan saling terkait. Untuk campuran zat cair disajikan metode-metode yang dikembangkan dan metode komponen murni. Lapisan permukaan mikroskopik menunjukan bahwa molekul-molekul mengalami tegangan dan cenderung mengerut membentuk ukuran terkecil yang sepadan dengan massa bahan, gaya menahan dari wadah dan gaya-gaya dari luar.
Sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L. Tegangan permukaan dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya; tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis.


2.2       DASAR TEORI

            Tegangan permukaan didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan dalam memperluas permukaan cairan dengan satu satuan luas. Satuan untuk tegangan permukaan (γ adalah j/m2atau dyne/cm atau N/m. Metode yang paling umum untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan cairan dalam pipa kapiler.
dimana d adalah kerapatan cairan, r adalah jari-jari kapiler, g adalah konstanta gravitasi, λ adalah panjang cairan yang akan ditekan atau akan naik
(Dogra, 1990).
            Sejumlah observasi umum menunjukkan bahwa permukaan zat cair berperilaku seperti membran yang terenggang karena tegangan. Sebagai contoh, setetes air di ujung kran yang menetes, atau tergantung pada dahan, membuat bentuk yang hampir bulat seperti balon kecil yang berisi air (Giancoli, 2000).
            Molekul-molekul cairan bagian dalam ditarik oleh molekul-molekul lain ke segala arah, tetapi molekul-molekul pada permukaan cairan hanya ditarik ke arah dalam. Akibat dari hal ini, cairan selalu ingin memiliki permukaan terkecil atau cairan selalu ingin mengkerut. Misalnya tetesan cairan selalu berbentuk bulat. Berhubung dengan hal ini, bila cairan diperluas, ada gaya menahan, seakan-akan permukaan cairan mempunyai tegangan. Gaya tarik menarik antar molekul-molekul yang sejenis disebut kohesi, sedangkan gaya tarik antara molekul yang tidak sejenis disebut adhesi. Molekul-molekul air dan gelas mempunyai adhesi yang besar, hinnga air dapat membasahi gelas. Sebaliknya, adhesi antara air raksa dengan gelas kecil sekali, hingga air raksa tidak dapat membasahi gelas (Soekardjo, 1990).
            Peristiwa terapungnya silet di atas air, walaupun besi rapatannya lebih besar daripada air, disebabkan karena adanya tegangan permukaan. Terjadinya tetes air di atas pemukaan lilin juga disebabkan adanya tegangan permukaan. Dalam hal ini, gaya kohesi air lebih besar daripada gaya adhesi air lilin. Permukaan zat cair berlaku seakan-akan mengalami tegangan dan tegangan ini bekerja sejajar dengan permukaan, muncul dari gaya tarik antar molekul. Efek ini disebut tegangan permukaan yang didefinisikan sebagai gaya F per satuan panjang L yang bekerja melintasi semua garis pada permukaan, dengan kecenderungan menarik agar tertutup.
Molekul-molekul zat cair memberikan gaya tarik satu sama lain. Gaya tarik ini bekerja pada molekul kedua di permukaan. Molekul di dalam zat cair berada di dalam kesetimbangan karena gaya-gaya molekul lain yang bekerja ke semua arah. Molekul di permukaan normalnya juga dalam kesetimbangan (zat cair tersebut diam). Hal ini benar walaupun gaya pada molekul di permukaan dapat diberikan hanya oleh molekul-molekul di bawahnya (atau di sampingnya). Dengan demikian, adanya gaya tarik total ke bawah, yang cenderung menekan lapisan permukaan sedikit tapi hanya sampai batas di mana gaya ke bawah ini diimbangi oleh gaya tolak ke atas yang disebabkan oleh kontak yang dekat atau tumbukan dengan molekul-molekul di bawahnya. Penekan permukaan ini berarti bahwa, intinya zat cair meminimalkan garis permukaannya. Inilah sebab mengapa air cenderung membentuk tetesan berbentuk bola, karena sebuah bola mempresentasikan luas permukaan minimum untuk volume tertentu (Giancoli, 2000).
Semua fenomena menunjukkan bahwa permukaan zat cair dapat dianggap sebagai dalam keadaan tegang, demikian pula sehingga ditinjau setiap garis di dalam atau yang membatasi permukaannya, maka zat-zat di kedua sisi garis tersebut saling tarik-menarik (Sears dan Zemansky, 1983).
Sepotong kawat dibengkokkan menjadi berbentuk U dan sepotong lagi digunakan sebagai peluncur. Ternyata gaya F = W1 + W2, dapat menahan peluncur dalam sembarang posisi, berapapun luas selaput, asal saja suhu selaput konstan, ini amat berlainan dengan sifat elastik lembaran karet, dalam mana gaya tersebut akan menjadi lebih besar kalau lembaran itu ditarik (Sears dan Zemansky, 1983).
Selain dipengaruhi oleh jenis cairan, γ juga dipengaruhi oleh temperatur. Bila temperatur makin tinggi, maka γ akan mengalami penurunan. Untuk air antara 20-30oC, perubahan γ rata-rata 0,16   (Soekardjo, 1990).
Tegangan permukaan sebuah campuran zat cair bukan fungsi sederhan tegangan permukaan komponen murni karena komposisi cairan pada campuran tidak sama dengan komposisi badan cairnya. Ketika temperatur dinaikkan, tegangan permukaan zat cair dalam keadaan setimbang dengan penurunan kerapatan uapnya dan menjadi nol pada titik kritis (Reid, 1991).
Ada beberapa cara untuk menerapkan tegangan permukaan suatu cairan. Dua cara diantaranya adalah :
a.       Cara kenaikan kapiler
Bila cairan yang membasahi gelas diberi pipa kapiler dari gelas maka permukaan cairan akan naik. Kenaikan cairan ini disebabkan oleh adanya tegangan permukaan cairan.
b.      Cara du nouy
Cara ini lebih cepat dari cara pertama, karena alat yang diperlukan lebih praktis. Alat dari du nouy disebut tensiometer, terdiri atas cincin platina dan timbangan. Untuk mentapkan tegangan permukaan, cincin platina dimasukkan dalam cairan yang diselidiki (Soekardjo, 1990).
            Sabun dan detergen mempunyai efek menurunkan tegangan permukaan cairan. Hal ini dimaksudkan untuk mencuci dan membersihkan karena tegangan permukaan air yang tinggi mencegahnya masuk dengan mudah di antara serat-serat materi dan lekuk-lekuk yang terkecil. Zat-zat yang berfungsi memperkecil tegangan permukaan cairan disebut surfactant (Giancoli, 2000).
            Fungsi-fungsi surfactant antar lain :
a.       Menurunkan tegangan permukaan
Adanya surfactant pada permukaan menyebabkan gaya adhesi antara zat cair dan udara meningkat. Sehingga tegangan permukaannya menurun. Tetapi surfaktan menurunkan tegangan permukaan sampai Konsentrasi Misel Kritik (KMK).
b.      Meningkatkan kelarutan suatu zat
Dengan adanya surfaktan tegangan antar muka dua zat cair yang tidak bercampur akan menurun. Akibatnya gaya adhesi antara dua zat cair meningkat dan kelarutannya pun meningkat.
c.       Sebagai pembasah (wetting agent)
Surfaktan dapat bertindak sebagai pembasah. Karena dapat menurunkan sudut kontak antara permukaan padat dan cairan pembasah. Semakin kecil sudut kontak artinya semakin mudah dibasahi.
d.      Sebagai emulgator
Emulgator dapat menstabilkan suatu sediaan emulsi (campuran air dan minyak). Surfaktan membuat jembatan antara air dan minyak sehingga air dan minyak dapat terdispersi dalam fase pendispersinya.
e.       Sebagai detergen
Surfaktan dapat berperan sebagai detergen yang berfungsi untuk menghilangkan kotoran. Proses pembersihan oleh detergen diawali oleh proses pembasahan kemudian pengemulsian atau pelarutan partikel larutan (Dogra, 1990).
            Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua golongan besar yaitu, surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang larut dalam air. Surfaktan yang larut dalam minyak yaitu senyawa polar berantai panjang, senyawa fluorocarbon. Dan senyawa silikon. Sedangkan surfaktan yang larut dalam air banyak digunakan sebagai zat pembasah, zat pembusa, zat pengemulsi, zat anti busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lain-lain. Ada empat yang termasuk golongan ini yaitu surfaktan anion bermuatan negatif, surfaktan yang bermuatan positif, surfaktan anion yang tak terionisasi dalam larutan, dan surfaktan amfoter yang bermuatan negatif dan positif tergantung pada pH-nya. Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hydrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air (Soekardjo, 1990).

2.3          METODOLOGI PERCOBAAN

2.3.1      Alat dan Bahan
                Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini beserta fungsinya adalah:
1.       Neraca torsi sederhana digunakan untuk mengukur massa benda dengan membaca skalanya.
2.       Kerangka tembaga yang daqpat menjepit gelas digunakan untuk mengetahui berapa massa bbenda yang akan dihitung.
3.       Plat gelas tipis dan kerangka kawat U digunakan sebagai alat  percobaan untuk menetapkan tegangan permukaan, kedua benda ini dimasukkan kedalam larutan yang akan diselidiki.
4.       Batu timbangan digunakan untuk menentukan massa tegangan berdasarkan skala pada neraca torsi.
5.       Mikrometer sekrup dan jangka sorong  digunakan untuk mengukur tebak dan panjang plat gelas.
6.       Tiga buah bejana digunakan sebagai wadah mengisi cairan.
7.       Air dan detergen serta garam untuk menentukan tegangan permukaan plat gelas dan cincin Newton pada masing-masing larutan tersebut.

2.3.2      Prosedur percobaan
1.       Mencatat temperatur ruangan sebelum dan sesudah percobaan.
2.       Mengukur tebal serta panjang plat gelas dan rangka kawat U beberapa kali.
3.       Memasang plat kaca yang sudah terjepit pada rangka kawat  U tembaga pada neraca torsi.
4.       Mengatur neraca supaya seimbang.
5.       Menempatkan bejana berisi air dibawah plat gelas, merendam plat gelas kedalam air kemudian menurunkan perlahan-lahan. Sesaat sebelum selaput pecah, mengamati kedudukan jarum neraca dan meletakkannya.
6.       Menyingkirkan bejana air. Meletakkan pada pinggan neraca batu timbangan sedemikian hingga jarum neraca tepat menunjukkan skala yang sama dengan no. 5. Mencatat batu timbangan tersebut.
7.       Mengulangi percobaan untuk kawat U.
8.       Mengulangi percobaan dengan menggunakan larutan encer dan pekat.





2.4          HASIL DAN PEMBAHASAN

2.1          Data Hasil Pengamatan
Tabel. 2.1 Data Pengamatan Plat Gelas pada Air Biasa
No
Panjang (cm)
Tebal (cm)
Massa (gram)
Skala (cm)
1
6,45
0,3
1,39
1,4
2
6,45
0,3
1,39
1,4
3
6,45
0,3
1,4
1,4
    
Tabel. 2.2 Data Pengamatan Plat Gelas pada Air Sabun
No
Panjang
Tebal (cm)
Massa (gram)
Skala (cm)
1
6,45
0,3
1,26
1,4
2
6,45
0,3
1,27
1,4
3
6,45
0,3
1,26
1,4

Tabel. 2.3 Data Pengamatan Cincin Newton  pada Air Biasa
No
Diameter (cm)
Tebal (cm)
Massa (gram)
Skala (cm)
1
5,73
0,11
1,27
1
2
5,73
0,11
1,46
1
3
5,83
0,11
1,7
1
    
Tabel. 2.4 Data Pengamatan Cincin Newton pada Air Sabun
No
Diameter (cm)
Tebal (cm)
Massa (gram)
Skala (cm)
1
5,73
0,11
1,39
1,2
2
5,73
0,11
1,9
1,2
3
5,73
0,11
1,59
1,2


4.3          Pembahasan
                Pada percobaan kali ini ditujukan untuk menentukan tegangan permukaan air biasa dan air sabun alat yang digunakan  pada percobaan ini adalah plat gelas tipis dan cincin newton. Pada percobaan ini membuktikan bahwa tegangan bahwa tegangan permukaan terjadi karena perbedaan resultan gaya tarik antara molekul pada permukaan zat cair.
                Percobaan ini mencelupkan plat gelas kedalam air biasa dan hasilnya semakin besar masanya maka akan besar pula tegangan permukaannya karena gaya yang ditimbulkan juga semakin besar. Namun, pada pencelupan dengan air sabun tegangannya lebih kecil. Hal ini terjadi akibat adanya daya adhesi dan kohesi antar plat gelas dan cincin newton dengan air dan larutan sabun.
                Tegangan permukaan antara plat gelas dengan air sabun lebih kecil dari tegangan permukaan air biasa, hal ini terjadi karena adanya zat lain seperti sabun yang disebut dengan surface active agents atau surfactane yang dapat menurunkan  tegangan permukaan oleh sabun ini yang menyebabkan perluasan permukaan folm air yang dengan pembentukan gelembung gelembung atau busa. Hal ini juga terjadi pada cincin newton.
                
2.5.1    Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah :
1.      Tegangan permukaan suatu zat cair terjadi karena perbedaan resultan gaya tarik molekul yang ada di permukaan zat cair atau karena adanya gaya kohesi dan adhesi.
2.      Tegangan permukaan di pengaruhi oleh gaya / usaha lain yang bekerja, panjang / keliling benda, serta ada zat lain (sabun).
3.      Tengangan permukaan plat gelas dengan air biasa adalah, sedangkan pada cincin newton adalah
4.      Tegangan permukaan pada plat gelas dengan larutan sabun adalah 100,86 dyne/cm.
5.      Tegangan permukaan cincin newton dengan larutan.

2.5.2    Saran
            Saran yang dapat diberikan pada percobaan ini adalah pada saat pembacaan neraca torsi, posisi mata harus tepat tegak lurus dengan skala agar tidak terjadi kesalan pembacaan.




NB: File diatas ada beberapa yang dihilangkan seperti gambar, karena tidak bisa copy paste langsung. Namun bagi kawan-kawan yang ingin mendownload filenya bisa mendownload file yang aslinya dengan gambar. Silakan download disini 


1 komentar:

ANDA SUKA DENGAN ISI ARTIKEL BLOG SAYA?? JANGAN LUPA UNTUK DI KOMEN, LIKE DAN FOLLOW YA. DAN INGAT, HARUS SOPAN. . .
HARAP MENULIS NAMA BILA KOMEN, AGAR KITA LEBIH SALING MENGENAL. SALAM BLOGGING. . .

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...