Jurnal Tegangan Muka [PDF]

Citation preview

TEGANGAN PERMUKAAN Bunga Ardisty1, Rosida U.U2, Kuny Maftuhatus S3, Nur Azisah4, Intan Khoiriyah5, Alfi Nur Hikmah6, Anggun R.R7 Jurusan Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Jember, Jember Abstrak Tegangan permukaan merupakan sifat permukaan suatu zat cair akibat pengaruh tegangan. Penentuan tegangan permukaan dilakukan dengan metode kenaikan pipa kapiler yang bekerja jika suatu cairan naik dalam kapiler karena gaya tegangan mukanya bekerja pada sistem kapiler dan sepanjang perimeter kapiler. Sebagai akibat dari adanya kohesi zat cair dan adhesi antara zat cair – udara diluar permukaan maka pada permukaan zat cair selalu terjadi tegangan yang disebut tegangan permukaan. Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik maka tegangan permukaan semakin kecil. Kata kunci : Tegangan muka, adhesi-kohesi, suhu PENDAHULUAN Banyak fenomena alam yang mempunyai hubungan dengan adanya tegangan permukaan misalnya nyamuk atau serangga yang dapat berjalan diatas air, atau peristiwa terapungnya silet atau jarum jahit diatas air. Hal tersebut dapat terjadi karena air memiliki tegangan permukaan yang tinggi yang memungkinkan terjadinya system kapiler yaitu kemampuan untuk bergerak dalam pipa kapiler. Gaya-gaya tersebut meliputi gaya adhesi dan kohesi. Gaya tarik menarik antara partikel-partikel dari zat yang sama disebut kohesi. Sedangkan gaya tarik menarik antara partikel-partikel dari zat yang berbeda disebut adhesi (Effendi, 2003). Tegangan permukaan merupakan sifat permukaan suatu zat cair yang berperilaku layaknya selapis kulit tipis yang kenyal atau lentur akibat pengaruh tegangan. (Indarniati, 2008). Tegangan permukaan antara dua cairan yang berbeda polaritasnya menunjukkan seberapa besar kekuatan gaya tarik antar molekul yang berbeda dari dua fasa cairan tersebut. Sebuah gaya tarik dapat dianggap bekerja pada suatu bidang permukaan sepanjang suatu garis di permukaan. Untuk suatu zat cair tertentu, tegangan permukaannya tergantung pada temperatur dan juga fluida lain yang bersentuhan di permukaan (Munson, 2004).



Pada percobaan dilakukan analisa mengenai tegangan permukaan pada raksa dan air dengan menggunakan metode kenaikan pipa kapiler, sehingga dapat diketahui nilai tegangan permukaan dari suatu larutan. 1.2. Rumusan Masalah Permasalahan yang akan dibahas pada percobaan ini adalah bagaimana



tegangan permukaan pada air dan raksa dan bagaimana pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan? 1.3. Tujuan Percobaan



Mengetahui tegangan permukaan pada air dan raksa dan pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan? . METODELOGI PENELITIAN Alat dan Bahan Alat yang digunakan adalah pipa kapiler, beaker glass, kaki tiga, penggaris, busur, termometer, bunsen, piknometer, kasa, neraca dan pipet tetes. Bahan yang digunakan adalah air, raksa dan korek api. Cara kerja 1. Mengukur Massa jenis larutan, menimbang piknometer yang diisi penuh latutan, dan menimbang massa piknometer, mengurangi massa piknometer dengan larutan dikurangi massa piknometer. Dari penimbangan dilakukan perhitungan massa jenis dengan rumusan : m/V 2. Mengukur tegangan permukaan



N o



a. Memasukkan pipa kapiler tegak lurus dalam larutan b. Mengukur kenaikan larutan dalam kolom pipa kapiler c. Mengukur tegangan permukaan larutan 3. Mengetahui pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan a. Mengulangi langkah 1 dengan suhu yang berubah-ubah sebanyak 3 kali pengulangan dengan perbandingan air dan raksa. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Hasil Pengamatan 1. Mengukur massa jenis masingmasing larutan Lar. mpikno Mpikno+ mLarutan VLar. ⍴Lar. (gram)



larutan



(gram)



(ml)



(gram)



1 2



Air Raksa



27,8 71,7 43,9 50 27,8 395,2 339,5 25 2. Tegangan permukaan larutan



No



Larutan



T0



h(cm)



ɣ



1



Air



290C



0,25



9,11



2



Raksa



300C



-0,7



496,04



N o



To



1.



30



2.



30



3.



30



0,88 13,6



3. Pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan Raksa γ T H ∆T γ Ratarata -0,8 566,82 3 566,8 -0,8 5 566,82 5 2 -0,8 566,82 -0,7 495,91 4 495,9 -0,7 10 495,91 0 1 -0,7 495,91 -0,8 566,68 4 566,6 -0,8 15 566,68 5 8 -0,8 566,68



4. Pengaruh suhu terhadap tegangan permukaan air γ No To T H ∆T γ Ratarata 0,2 6,86 9,29 0,2 6,86 0,4 14,14 2 29 39 0,2 10 6,86 8,10 0,2 6,86



0,3 10,60 3 29 44 0,4 15 14,58 16,64 0,5 17,68 0,5 17,68 a. Pembahasan Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini diketahui pada kenaikan cairan dalam pipa kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil cairan. Pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan metoda pipa kapiler yaitu mengukur tegangan permukaan zat cair dan sudut kelengkungannya dengan memakai pipa berdiameter. Salah satu ujung pipa dicelupkan kedalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu. Bila suatu pipa kapiler dicelupkan ke dalam zat cair, maka permukaan zat cair dalam pipa tidak sama dengan yang di luar pipa, dengan kata lain terdapat selisih permukaan zat cair setinggi h cm. Hal ini karena adanya gaya adhesi antar molekul zat cair dengan pipa kapiler. Bila gaya adhesi lebih besar dari gaya kohesi antar molekul sejenisnya, maka permukaan zat cair dalam pipa kapiler akan naik. Sedangkan bila gaya adhesinya lebih kecil dari gaya kohesi maka permukaan zat cair dalam pipa kapiler akan turun, misalnya air dalam pipa kepiler akan nampak naik sedangkan permukaan raksa dalam pipa kapiler nampak turun. Besarnya tegangan permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti jenis cairan, suhu, tekanan, massa jenis, konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan. Jika cairan memiliki molekul besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Suhu memiliki pengaruh terhadap tegangan permukaan suatu larutan. Jika suhu semakin tinggi maka tegangan permukaannya semakin kecil. Hal ini terjadi dengan meningkatnya suhu, molekul-molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi antara



molekul berkurang sehingga tegangan permukaan menurun. Semakin besar densitas berarti semakin rapat muatan – muatan atau partikel-partiekl dari cairan tersebut. Kerapatan partikel ini menyebabkan makin besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan permukaan cairan tersebut. Hal ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik menarik antar partikel yang kuat. Sebaliknya cairan yang mempunyai densitas kecil akan mempunyai tegangan permukaan yang kecil pula. Air membentuk permukaan cekung, sedangkan raksa membentuk permukaan yang cembung. Permukaan cekung dan cembung ini disebut meniskus. Jadi air membentuk meniskus cekung dan raksa membentuk meniskus cembung. Hal tersebut terjadi karena pada air gaya kohesinya lebih kecil dibandingkan gaya adhesinya sehingga air cenderung membasahi dinding pipa kapiler dan membuat permukaan cekung. Sedangkan pada raksa gya kohesi lebih besar dibandingkan gaya adhesi sehingga raksa tidak membasahi dinding pipa kapiler dan membuat permukaan cembung. Besar kecembungan dan kecekungan permukaan pada dinding kapiler ditentukan oleh sudut. Sudut kontak adalah sudut yang dibentuk oleh kelengkungan permukaan zat cair terhadap garis ventrikal.



KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :



1. Air memiliki gaya adhesi lebih besar dari gaya kohesi antar molekul sejenisnya, maka permukaan zat cair dalam pipa kapiler akan naik. Raksa gaya adhesinya lebih kecil dari gaya kohesi maka permukaan zat cair dalam pipa kapiler akan turun 2. Semakin tinggi suhu, akan berpengaruh terhadap interaksi antar molekul akan berkurang pada gerakannya dan tegangan permukaan semakin turun DAFTAR PUSTAKA Effendi. H., 2003, Telaah Kualitas Air. Jakarta : Kanisius. Indarniati dan Frida U.E., 2008, Perancangan Alat Ukur Tegangan Permukaan dengan Induksi Elektromagnetik, Jurnal Fisika dan Aplikasinya. Vol. 4 (1) : 1-4. Munson B. R. etal, 2004, Mekanika Fluida. Jakarta : Erlangga.