Laporan Praktikum Penentuan Viskositas [PDF]

Citation preview

Politeknik Negeri Sriwijaya



VISKOSITAS LARUTAN I.



TUJUAN PERCOBAAN  Menentukan angka kekentalan dinamik dan kinematik (viskositas suatu zat cair dengan menggunakan viskometer).  Menggunakan alat penentuan viskositas (viskometer) dengan baik dan



benar.



II.



ALAT DAN BAHAN II.1. Alat yang Digunakan 



Alat viskometer







Bola dengan berbagai macam diameter







Stopwatch







Jangka sorong







Termometer







Gelas kimia



II.2. Bahan yang Digunakan  Parafin  Es Batu



III. FOTO ALAT (TERLAMPIR) IV. DASAR TEORI Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Kekentalan ini dipengaruhi oleh kohesi antara zat cair. (Garda-pengetahuan.blogspot.com/2011/01/pengertianviskositas.html) [Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 1



Politeknik Negeri Sriwijaya



Faktor – faktor yang mempengaruhi viskositas adalah sebagai berikut (Dird 1987) : a. Tekanan Viskositas cairan akan naik seiring dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. b. Temperatur Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas akan 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 naiknya temperatur. c. 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 ataupun minyak akan semakin encer. d. Ukuran dan Berat Molekul Viskositas akan naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat, aliran minyak laju alirnya lambat dan kekentalan tinggi serta laju aliran lambat sehingga viskositas tinggi. e. Ikatan Semakin banyak ikatan rangkap semakin besar viskositas. Dengan adanya ikatan hidrogen maka viskositas akan naik. (Hedi Hastiawan.wordpress.com/kimia-fisika/viskositas)



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 2



Politeknik Negeri Sriwijaya Viskositas dapat diukur dengan menggunakan laju aliran yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang mudah dan dapat digunakan untuk cairan maupun gas. Menurut hukum Polsuille, jumlah cairan yang mengalir melalui pipa persatuan waktu mempunyai persamaan :



Dimana : v = volume total cairan t = waktu P = tekanan r = jari – jari L = panjang pipa μ = viskositas cairan Persamaan diatas juga berlaku untuk fluida gas. Ada beberapa viskometer yang sering digunakan untuk menentukan viskositas suatu fluida, yaitu: 1.



Viskometer Oswald : untuk menentukan laju alir kapiler.



2.



Viskometer Hoppler : untuk menentukan laju beda dalam cairan.



3.



Viskometer Silinder Putar : untuk menentukan satu dari dua silinder yang konsentris pada suhu atau putaran sudut tertentu.



Viskometer Oswald Pada viskometer oswald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat benda itu sendiri. Pengukuran viskositas ini menggunakan pembanding air, hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kesalahan pengukuran nilai. Viskositas cairan menggunakan viskometer oswald dapat ditentukan dengan persamaan: [Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 3



Politeknik Negeri Sriwijaya



, sehingga didapat bila menggunakan viskositas air adalah :



Viskometer Hoppler Pada Viskometer Hoppler yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola untuk melewati cairan pada jarak dan tinggi tertentu, karena adanya gaya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin besar melalui kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum dapat dicapai bila gaya gravitasi sama dengan gaya tahan medium (f). Besarnya gaya tahan (friksi) untuk benda yang berbentuk bola oleh Stokes dirumuskan :



Dimana : f = friksi μ = viskositas r = jari – jari v = kecepatan



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 4



Politeknik Negeri Sriwijaya



(m – mo) g



Pada kesetimbangan gaya kebawah adalah (m – mo) g. Sehingga : 6 π μ r v = (m – mo) g Atau



Dimana : m = massa bola logam mo = massa cairan yang dipindahkan g = gravitasi



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 5



Politeknik Negeri Sriwijaya No. Bola 1 2 3 4 5 6 6 6.3 6.4



Bahan Bola



Densitas (gr / cm3)



Diameter (mm)



K ( mpa s cm3 / gr s)



Cp (mpa s)



2,2



15,81 ± 0,01



0,007



0,5 – 10



2,2



13,3 ± 0,05



0,89



9 – 100



8,1



15,6 ± 0,05



0,09



40 – 700



8,1



15,2 ± 1



0,7



8,1



14,0 ± 0,5



7



8,1



11,0 ± 1



35



> 7500



2,2



15,91 ± 0,02



-



Gas



2,2



15,20



0,4



20 – 200



2,2



14,40



3,5



150 1500



Gelas Boron Silika Gelas Boron Silika Alloy Besi Nikel Alloy Besi Nikel Alloy Besi Nikel Alloy Besi Nikel Gelas Boron Silika Gelas Boron Silika Gelas Boron Silika



150 5000 1500 50000



Perhitungan viskositas dinamik dalam satuan mPa.s digunakan rumus:



Dimana : k = konstanta bola (mPa.s cm3 / gr s) P1 = densitas bola (gr / cm3) P2 = densitas sampel (gr / cm3) t = waktu Manfaat pengukuran viskositas pada industri Viskositas digunakan sebagai parameter dari produk yang di produksi industri tersebut. Contohnya : Oli Contoh aplikasi dari viskositas adalah pelumas mesin. Pelumas mesin ini biasanya kita kenal dengan nama oli. Oli merupakan bahan penting bagi kendaraan bermotor. Oli yang dibutuhkan tiap-tiap tipe mesin kendaraan [Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 6



Politeknik Negeri Sriwijaya berbeda-beda karena setiap tipe mesin kendaraan membutuhkan kekentalan yang berbeda-beda. Kekentalan ini adalah bagian yang sangat penting sekali karena berkaitan dengan ketebalan oli atau seberapa besar resistensinya untuk mengalir. Sehingga sebelum menggunakan oli merek tertentu harus diperhatikan terlebih dahulu koefisien kekentalan oli sesuai atau tidak dengan tipe mesin. Memilih dan menggunakan oli yang baik dan benar untuk kendaraan bermotor merupakan langkah tepat untuk merawat mesin dan peralatan kendaraan agar tidak cepat rusak dan mencegah pemborosan. Masyarakat umum beranggapan bahwa fungsi utama oli hanyalah sebagai pelumas mesin. Padahal oli memiliki fungsi lain, yakni sebagai pendingin, pelindung karat, pembersih dan penutup celah pada dinding mesin. Sebagai pelumas mesin oli akan membuat gesekan antar komponen didalam mesin bergerak lebih halus dengan cara masuk kedalam celah-celah mesin, sehingga memudahkan mesin untuk mencapai suhu kerja yang ideal. Viskositas dari oli sangat diperhitungkan untuk meminimalisir gaya gesek yang ditimbulkan oleh mesin yang bergerak dan terkontak satu terhadap yang lain sehingga mencegah terjadinya keausan. Pada permesinan bagian yang paling sering bergesekan adalah piston, ada banyak bagian lain namun gesekannya tak sebesar yang dialami piston. Disinilah kegunaan oli. Oli memisahkan kedua permukaan yang berhubungan sehingga gesekan pada piston diperkecil. Selain itu, oli juga bertindak sebagai fluida yang memindahkan panas ruang bakar yang mencapai 1000-1600 derajat celcius ke bagian lain mesin yang lebih dingin, sehingga mesin tidak over heat (sebagai pendingin). Pembersih mesin dari sisa pembakaran dan deposit senyawa karbon yang masuk dalam ruang bakar supaya tidak muncul endapan lumpur. Teknologi mesin yang terus berkembang menuntut kerja pelumas semakin lengkap, seperti penambahan anti karat dan anti foam. Semakin kental oli, maka lapisan yang ditimbulkan menjadi lebih kental. Lapisan halus pada oli kental memberi kemampuan ekstra menyapu atau [Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 7



Politeknik Negeri Sriwijaya membersihkan permukaan logam yang terlumasi. Sebaliknya oli yang terlalu tebal akan memberi resitensi berlebih mengalirkan oli pada temperatur rendah sehingga mengganggu jalannya pelumasan ke komponen yang dibutuhkan. Untuk itu, oli harus memiliki kekentalan lebih tepat pada temperatur tertinggi atau temperatur terendah ketika mesin dioperasikan karena nilai viskositas masing-masing oli akan berkurang jika suhu cairan dinaikkan. Suhu semakin tinggi diikuti makin rendahnya viskositas oli atau sebaliknya. Beberapa kriteria yang penting yang harus dipenuhi oleh oli antara lain : 1.



Viskositas harus cukup kental untuk menahan agar bagian peralatan yang bergerak relatif terpisah, tetapi juga harus mencegah kebocoran dari segel.



2.



Fluida harus cukup pada saat awal yaitu pada saat peralatan masih dingin.



3.



Dapat membentuk film yang cukup kuat untuk pelumasan perbatasan.



4.



Tahan terhadap oksidasi suhu tinggi.



5.



Mengandung deterjen dan dispersan cukup untuk menyerap endapan atau lumpur yanga terbentuk.



6.



Tidak membentuk emulsi dengan air yang masuk dari segel yang bocor. Dengan tingkat kekentalan yang disesuaikan dengan kapasitas volume



maupun kebutuhan mesin. Maka semakin kental oli, tingkat kebocoran akan semakin kecil, namun disisi lain mengakibatkan bertambahnya beban kerja bagi pompa oli. Oleh sebab itu, peruntukkan bagi mesin kendaraan Baru (dan/atau relatif baru berumur dibawah 3 tahun) direkomendasikan untuk menggunakan oli dengan tingkat kekentalan minimum SAE10W. Sebab seluruh komponen mesin baru (dengan teknologi terakhir) memiliki lubang atau celah dinding yang sangat kecil, sehingga akan sulit dimasuki oleh oli yang memiliki kekentalan tinggi. Selain itu kandungan aditif dalam oli, akan membuat lapisan film pada dinding silinder guna melindungi mesin pada



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 8



Politeknik Negeri Sriwijaya saat start. Sekaligus mencegah timbulnya karat, sekalipun kendaraan tidak dipergunakan dalam waktu yang lama. Disamping itu pula kandungan aditif deterjen dalam pelumas berfungsi sebagai pelarut kotoran hasil sisa pembakaran agar terbuang saat pergantian oli. Oli jenis mesin diesel ini memerlukan tambahan aditif dispersant dan detergent untuk menjaga oli tetap bersih karena menghasilkan kontaminasi jelaga sisa pembakaran yang tinggi. Sedangkan bila oli yang digunakan sudah tipe sintetik maka tidak perlu lagi diberikan bahan aditif lain karena justru akan mengurangi kireja mesin bahkan merusaknya. Tingkat kekentalan oli disebut Viscosity Grade, yaitu ukuran kekentalan dan kemampuan oli untuk mengalir pada temperatur tertentu menjadi prioritas terpenting dalam memilih oli. Kode pengenal oli adalah berupa huruf SAE yang merupakan singkatan dari Society of Automotive Engineers. Selanjutnya angka yang mengikuti dibelakangnya, menunjukkan tingkat kekentalan oli tersebut. Misalnya oli yang bertuliskan SAE 15W-50, berarti oli tersebut memiliki tingkat kekentalan SAE 10 untuk kondisi suhu dingin dan SAE 50 pada kondisi suhu panas. Semakin besar angka yang mengikuti kode oli menandakan semakin kentalnya oli tersebut. Sedangkan huruf W yang terdapat dibelakang angka awal, merupakan singkatan dari Winter. Dengan kondisi seperti ini, oli akan memberikan perlindungan optimal saat mesin start pada kondisi ekstrim sekalipun. Sementara itu dalam kondisi panas normal, idealnya oli akan bekerja pada kisaran angka kekentalan 40-50 menurut standar SAE.



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 9



Politeknik Negeri Sriwijaya V.



PROSEDUR PERCOBAAN 1.



Membersihkan alat viskometer.



2.



Menentukan massa jenis bola (lihat tabel) dan massa jenis cairan yang akan digunakan.



3.



Memasukkan sampai kedalam tabung viskometer sampai penuh. Usahakan tidak ada gelembung udara.



4.



Menghidupkan stopwatch pada saat bola sampai tanda batas paling atas dan mematikan stopwatch pada saat bola sampai pada tanda batas paling bawah.



5.



Mencatat waktu yang diperoleh.



6.



Membersihkan viskometer setelah selesai praktikum.



VI. DATA PENGAMATAN a.



Bola alloy besi nikel ρ = 8,1 gr / cm3 Tetapan k = 7 mPa.s cm3 / gr.s



No.



Temperatur (°C)



Viskositas (mPa.s)



1



30



1,49



2



25



1,53



3



20



1,64



4



15



1,91



VII. PERHITUNGAN 



Viskositas dinamik (T=30 oC) = 7 mPa.s.cm3/gr.s x (8,1 – 0,915) gr/cm3 x 1,49 s = 74,93 mPa.s



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 10



Politeknik Negeri Sriwijaya 



Viskositas dinamik (T= 25 oC) = 7 mPa.s.cm3/gr.s x (8,1 – 0,915) gr/cm3 x 1,53 s = 76,95 mPa.s







Viskositas dinamik (T= 25 oC) = 7 mPa.s.cm3/gr.s x (8,1 – 0,915) gr/cm3 x 1,64 s = 82,48 mPa.s







Viskositas dinamik (T= 25 oC) = 7 mPa.s.cm3/gr.s x (8,1 – 0,915) gr/cm3 x 1,91 s = 96,06 mPa.s



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 11



Politeknik Negeri Sriwijaya



VIII. ANALISA DATA Pada percobaan ini, dilakukan pengujian viskositas pada minyak. Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka semkin kecil suatu fluida untuk mengalir, dan juga menunjukkan semakin sulit suatu benda untuk bergerak di dalam fluida tersebut. Dengan kata lain kecepatan gerak benda pada fluida tersebut semakin kecil. Salah satu factor yang mempengaruhi viskositas adalah suhu. Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun. Hal ini di sebabkan karena adanya gerakan partikelpartikel cairan yang semakin cepat apabila suhu di tingkatkan dan menurun kekentalannya. Untuk mempengaruhi suhu terhap viskositas suatu fluida, dapat dilakukan dengan cara menghitung kecepatan sebuah bola yang di alirkan di dalam minyak goreng dengan suhu yang berbeda-beda. Dari hasil percobaan,didapatkan grafik temperature vs viskositas yang menurun. Hasil percobaan tersebut sudah sesuai dengan teori bahwa, semakin tinggi suhu minyak goreng, maka kecepatan kelereng juga semakin tinggi, dan nilai viskositanya juga semakin kecil, atau suhu berbanding terbalik dengan nilai viskositas. Saat melakukan percobaa pastikan jangan sampai ada gelembung udara yang ikut bersama bola. Karena adanya gelembung pada fluida yang ada dalam viscometer dapat mempengaruhi gesekan pada fluida sehingga nantinya akan mempengaruhi kekentalan atau koefisien viskositas.



IX. KESIMPULAN Dari hasil percobaan yang dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa viskositas minyak goreng pada percobaan di peroleh sebagai berikut  Temperatur 30 oC = 74,93 mPa.s  Temperatur 25 oC = 76,95 mPa.s  Temperatur 20 oC = 82,48 mPa.s  Temperatur 15 oC = 96,06 mPa.s  Semakin tinggi suhu minyak goreng, maka semakin kecil viskositas yang di dapatkan.



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 12



Politeknik Negeri Sriwijaya DAFTAR PUSTAKA Garda-pengetahuan.blogspot.com/2011/01/pengertianviskositas.html (diunduh rabu, 26 september 2013 20:12 WIB) Hedi Hastiawan.wordpress.com/kimia-fisika/viskositas (diunduh rabu, 26 september 2013 20:50 WIB) Lestari, Sutini Pujiastuti.2013.Penuntun Praktikum “INSTRUMENTASI DAN TEKNIK PENGUKURAN”.Palembang : Politeknik Negeri Sriwijaya. Tony Bird.1993.Kimia Fisika untuk Universitas.Jakarta : Gramedia.



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 13



Politeknik Negeri Sriwijaya FOTO ALAT (LAMPIRAN)



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 14



Politeknik Negeri Sriwijaya



INSTRUMEN DAN TEKNIK PENGUKURAN “VISKOSITAS”



Disusun Oleh: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



DEA WIDYA SYAFRIANI INDAH LESTARI MUHAMMAD RAFLI SANDY ADITYA PUTRA TIARA ANGGRAINI ADE KURNADI ANITA ZORAYA MULYA



NIM. 0615 4041 1885 NIM. 0615 4041 1890 NIM. 0615 4041 1896 NIM. 0615 4041 1900 NIM. 0615 4041 1902 NIM. 0615 4041 2253 NIM. 0615 4041 2256



KELAS/KELOMPOK



: 3EGC/2



INSTRUKTUR



: YOHANDRI BOW, S.T.,M.S.



POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2016



[Teknik Kimia Prodi Teknik Energi | Instrumentasi dan Pengukuran]



Page 15