PDF Jobsheet Viskositas [PDF]

Citation preview

JOBSHEET



PENENTUAN VISKOSITAS FLUIDA DENGAN BERAT JENIS >1 MENGGUNAKAN VISKOMETER BROOKFIELD



Oleh : DR. ADRIANA, M.SI



PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE 2021



i



HALAMAN PENGESAHAN INSTITUSI ii



HALAMAN PENGESAHAN REVIEWE iii



LABORATORIUM: SATUAN PROSES DAN KIMIA TERAPAN POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE PENGUJIAN: PENENTUAN VISKOSITAS FLUIDA DENGAN BERAT JENIS >1 MENGGUNAKAN VISKOMETER BROOKFIELD



I. Capaian Praktikum/ Kompetensi Setelah melakukan praktikum ini, diharapkan mahasiswa dapat : 1. Menjelaskan viskositas ( sifat fisik ) fluida dan faktor-faktor yang mempengaruhinya 2. Mengukur viskositas fluida dengan menggunakan Viskometer Brookfield. 3. Menjelaskan pengaruh temperatur dan konsentrasi cairan terhadap viskositas 4. Mengoperasikan alat Viskometer Brookfield



II. Keselamatan Kerja Gunakan Alat Pelindung Diri (APD) seperti jas lab, sarung tangan, kacamata laboratorium, dan masker. Perhatikan tegangan listrik dalam keadaan stabil untuk menghindari kerusakan instrumen. Setelah selesai praktikum, alat dibersihkan sesuai Standar Operasional Prosedur (SOP) yang berlaku dan alat disimpan dalam keadaan kering. III. Teori Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viskometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat, maka berarti viskositas dari cairan itu rendah (misalnya air). Dan bila cairan itu mengalir lambat, maka dikatakan cairan itu viskositasnya tinggi (misalnya sirup). Viskositas cairan dapat ditentukan dengan viskosimeter. Viskosimeter yang banyak digunakan adalah viskosimeter pipet yang bekerja berdasarkan hukum Poiseulle yang berlaku untuk cairan yang mengalir secara laminer dalam sebuah pipa. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Menurut hukum Poiseulle, jumlah volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu dirumuskan dengan persamaan :



1



V t



 P R4  8 L



(3.1)



Keterangan: η = Viskositas cairan V = Volume total cairan t = Waktu yang diperlukan cairan dengan V mengalir melalui alat P = Tekanan pada cairan R = Jari- jari tabung kapiler L = Panjang pipa Ada bermacam-macam viskosimeter tipe pipet yang dapat digunakan untuk menentukan



viskositas, baik untuk produk



cairan kental yang tembus pandang



(transparan) maupun tidak. Untuk menjamin agar aliran dalam pipa kapiler viskosimeter laminer, harus digunakan viskosimeter yang mempunyai ukuran pipa kapiler sedemikian sehingga waktu alir lebih dari 200 detik. Pada dasarnya pengukuran viskositas cairan adalah mengukur waktu alir cairan yang mempunyai volume tertentu melalui pipa kapiler viskosimeter pada suhu tertentu. Selanjutnya viskositas contoh dapat dihitung dengan persamaan: η =Ct



(3.2)



Keterangan: η = Viskositas dalam sentistoke t = Waktu alir dalam detik C = Konstanta viskometer pipet Ada beberapa viskometer yang sering digunakan untuk menentukan viskositas suatu larutan, yaitu : 1. Viskometer Oswald : untuk menentukan laju aliran kuat kapiler 2. Viskometer Hoppler : laju bola dalam cairan



3.1 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 2



berat cairan itu sendiri. Didalam percobaan diukur waktu aliran untuk volume V (antara tanda a dan b) melalui pipa kapiler yang vertikal. Jumlah tekanan (P) dalam hukum Poiseuille adalah perbedaan jenis cairan (  ). Dalam praktek R dan L sukar diukur secara teliti dalam persamaan Poiseuille.



Karenanya viskositas cairan ditetapkan



dengan cara membandingkannya dengan cairan yang mempunyai viskositas tertentu, misalnya air.



Gambar 3.1. Viskometer Ostwald Persamaan yang digunakan :  R 4 (P  t)   8VL



(3.3)



sehingga:



1 2



 



 R 4 (P  t) 1 8VL (P  t) 1 (P  t) 2











8VL  R 4 (P  t) 2



P1  t 1 P2  t 2



(3.4)



dimana : P =  x konstanta ;  = densiti 3.2 Viskometer Hoppler Pada viskometer Hoppler yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah bola untuk melewati cairan pada jarak atau tinggi tertentu. Karena adanya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan



3



dicapai jika gaya gravitasi (g) sama dengan gaya tahan medium ( f ), besarnya gaya tahan (frictional resistance) untuk benda yang berbentuk bola oleh Stokes dirumuskan : f = 6 rv



(3.5)



Keterangan : f = gaya tahan η = viskositas r



= jari-jari bola



v



= kecepatan yaitu jarak yang ditempuh per satuan waktu Pada kesetimbangan, gaya ke bawah (m - mo) g = f, sehingga : 6  rv =



(m - mo) g g (m  mo ) 6 r v



 



(3.6)



Keterangan : m = massa bola logam mo = massa cairan yang dipindahkan oleh bola logam g



= konstanta gravitasi



Gambar 3.2. Falling-ball Viscometer ( Viskometer Hoppler ) Kebanyakan cairan, viskositasnya turun dengan naiknya suhu dan meningkat dengan naiknya tekanan. Hubungan antara suhu dan viskositas ini oleh Carransio pada tahun 1913 mengajukan persamaan :



  A e  ( E



vis



/ RT )



(3.7)



4



Keterangan : A = konstanta  E vis = energi aktivasi untuk aliran viskos



R



= konstanta gas



T



= suhu ( K ) log   log A -



E vis 1  2,303 R T



(3.8)



3.3 Viskometer Brookfield iskometer brookfield berfungsi untuk mengukur viskositas fluida yang mempunyai berat jenis lebih besar dari 1. Prinsip dari operasi viskometer DVE adalah untuk memuntuk spindle yang dicelupkan kedalam fluida uji, melalui pegas yang dikalibrasi. Gaya hambat viskos dari fluida terhadap spindle diukur difleksi pegas. Difleksi pegas adalah suatu pengukuran yang diukur dengan tranduser putar yang menyediakan sebuah sinyal torsi. Rentang pengukuran dari viskometer DVE (dalam cP atau miliPa second) ditentukan dari kecepatan rotasi spindle, ukuran, bentuk spindle, wadah dimana spindle berputar, dan torsi skala penuh dari kalibrasi pegas.



Gambar 3.3 Viskometer Brookfield



5



IV. Alat/Bahan 4.1 Alat 



1 set alat viskometer Brookfield







Gelas kimia







Stopwatch







Termostat



4.2 Bahan 



Pelumas







Sirup Kurnia







Susu kental manis



V. Prosedur Praktikum Menentukan viskositas beberapa fluida dengan viskometer Brookfield 1. Siapkan sirup/fluida yang akan diukur viskositasnya. 2. Masukkan sirup ke dalam gelas ukur/pipet ukur sebanyak 16 mL. 3. Tuangkan sirup di gelas ukur/pipet ukur ke dalam tabung viskometer. 4. Masukkan tabung viskometer ke dalam peralatan viskometer dengan menggunakan penjepit yang telah disediakan. 5. Sesuaikan spindel/pengaduk dengan viskositas sirup yang akan diukur viskositasnya (sebaiknya dipilih spindel yang mempunyai faktor perkalian yang kecil, supaya diperoleh hasil pengukuran viskositas yang lebih teliti). 6. Sebelum melakukan pengukuran water pas pada viskometer harus center (gelembung tepat di tengah lingkaran). 7. Hidupkan stand by dan aturlah set point pada thermocell sesuai dengan temperatur yang diinginkan. 8. Aturlah kecepatan putaran spindel sesuai dengan yang diinginkan. 9. Sebelum tabung viskometer dimasukkan ke dalam tempatnya, dial (display) untuk pembacaan viskositas) harus menunjukkan nol (zero). 10.Masukkan (turunan) spindel, sehingga tercelup ke dalam fluida yang akan diukur viskositasnya.



6



11.Pindahkan switch pada posisi on dan jalankan power motornya. 12.Setelah pembacaan temperatur sesuai dengan yang diinginkan, baca berapa viskositas pada dial (display) 13.Untuk memperoleh hasil viskositas, hasil pembacaan dikalikan faktor perkalian yang tergantung pada jenis dan kecepatan putaran spindel yang digunakan. 14.Naikkan temperatur sirup sampai temperatur yang diinginkan. 15.Ulangi seperti pada langkah 12. 16.Buatlah grafik logaritma viskositas vs 1/ temperatur dari data percobaan. VI. Data Percobaan Tabel 6.1 Pengukuran dengan Viskometer Brookfield No.



Zat/bahan



1. 2. 3.



200C



Viskositas (cP) 300C 350C



400C



Densiti (g/cm3) 25 C 300C 350C



400C



log viskositas ( log η ) 1/298 K 1/303 K 1/308 K



1/313 K



250C



Pelumas Sirup Susu kental manis



Tabel 6.2 Densiti beberapa fluida No.



Zat/bahan



1. 2. 3.



0



0



20 C



Pelumas Sirup Susu kental manis



Tabel 6.3 log viskositas ( log η ) vs 1/T No.



Zat/bahan



1. 2. 3.



1/293 K



Pelumas Sirup Susu kental manis



VII. Analisa dan Kesimpulan Data yang diperoleh dari hasil pengujian viskositas sampel-sampel, ditulis kedalam Tabel 6.1, Tabel 6.2, dan Tabel 6.3. Kemudian hitung viskositas dari sampelsampel tersebut. Baca literatur tentang viskositas standar untuk bahan-bahan tersebut pada temperatur uji, dan bandingkan hasilnya dengan hasil pengujian yang diperoleh. Kesimpulan hasil praktikum ditulis untuk menjawab praktikum atau kompetensi/capaian praktikum. Pada kesimpulan tidak perlu menulis teori atau studi literatur. 7



VIII. Daftar Pustaka Anonimous. (2005). Penuntun Praktikum Kimia Terapan. Lhokseumawe: Politeknik Negeri Lhokseumawe Bird, T. (1987). Penuntun Praktikum Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta: PT Gramedia



8