Anna's Life as a Mom & Chemical Engineer

BAB I
PENDAHULUAN


1.1. Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan ini adalah menentukan tegangan permukaan plat gelas dan cincin newton pada air, larutan garam dan larutan sabun.

1.2. Latar Belakang

Tegangan permukaan suatu zat cair terjadi karena perbedaan resultan gaya tarik molekul yang berada di permukaan zat cair tersebut. Tegangan permukaan cairan banyak aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari, contohnya: pada penggunaan detergen. Dalam bidang teknik kimia tegangan permukaan berpengaruh pada proses penyaringan dan pemisahan bahan-bahan cair.





BAB II
DASAR TEORI

Mungkin kita pernah mengamati seekor nyamuk terapung di permukaan air atau barangkali, kita pernah mengapungkan sebuah pisau silet atau sebuah jarum jahit di atas permukaan air. Jika diletakkan dengan hati-hati, pisau silet dan jarum jahit bisa terapung dipermukaan, walaupun menurut hukum archimedes, keduanya harus tenggelam karena massa jenis keduannya lebih besar dari massa jenis air. Gejala yang menahan nyamuk, pisau silet dan jarum sehingga bisa terapung dipermukaan air disebut dengan tegangan permukaan pada fluida (Foster,2003).
Molekul-molekul didalam suatu fluida akan selalu mengalami gaya tarik-menarik dengan molekul-molekul sejenis lainnya. Gejala ini disebut dengan gaya kohesi. Namun, molekul-molekul yang berada pada permukaan atau sangat dekat dengan permukaan lebih banyak mengalami gaya ke bawah dibandingkan gaya menarik ke atas (Foster, 2003).
Molekul–molekul cairan bagian dalam ditarik oleh molekul–molekul lain kesegala arah, tetapi molekul–molekul pada permukaan cairan hanya ditarik kearah 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 permukaan cairan diperluas, ada gaya yang menahan, seakan – akan permukaan cairan mempunyai tegangan. Gaya tarik menarik antara 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, hingga air dapat membasahi gelas. Sebaliknya, adhesi antara air raksa dan gelas kecil sekali, hingga air raksa tidak membasahi gelas ( Sukardjo, 1990 ).
Molekul – molekul zat cair memberikan gaya tarik satu sama lain. Gaya tarik ini bekerja pada molekul kedua yang berada jauh di dalam zat cair dan pada molekul kedua di permukaan. Molekul di dalam zat cair berada 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 disampingnya ). Dengan demikian adanya gaya tarik total ke bawah, yang cenderung menekan lapisan permukaan sedikit tetapi hanya sampai batas dimana gaya ke bawah ini di imbangi oleh gaya ( tolak ) keatas 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, 2001 ).
Metode yang paling umum untuk mengukur tegangan permukaan adalah kenaikan atau penurunan cairan dalam pipa kapiler, yaitu :
 =

Untuk menghitung besarnya tegangan permukaan ini, misalnya sebuah kawat kecil yang panjangnya L terapung dipermukaan zat cair. Jika gaya yang tegak lurus terhadap kawat ini dan terletak dipermukaan zat cair adalah F, maka tegangan permukaan didefinisikan sebagai :
 =


Jika kita pandang suatu garis pada permukaan zat cair, maka bagian zat cair pada sebelah dari garis ini menarik bagian lain dari garis sebelah lain. Terikan ini adalah dalam bidang permukaan, dan tegak lurus garis tersebut (Sutrisno, 1999)
Sabun dan detergen mempunyai efek menurunkan tegangan permukaan air. Hal ini diinginkan untuk mencuci dan membersihkan karena tegangan permukaan air murni yang tinggi mencegahnya masuk dan dengan mudah diantara serat – serat materi dan lekuk – lekuk yang terkecil. Zat – zat yang memperkecil tegangan permukaan cairan disebut Surfactant (Giancoli, 2000).
Tegangan permukaan sebuah campuran zat cair bukan fungsi sederhana tegangan permukaan komponen murni karena komposisi cairan pada campuran tidak sama dengan komposisi pada badan cairnya. Ketika temperatur dinaikkan, tegangan permukaan zat cair dalam keadaaan setimbang dengan penurunan kerapatan uapnya dan mejadi nol pada titik kritis (Reid, 1991).

BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN


3.1. Alat dan Fungsi Alat

Alat – alat yang digunakan pada percobaan :
1. Neraca torsi sederhana : sebagai pengukur massa
2. Neraca ohauss : untuk menimbang massa bahan yang digunakan
3. Pelat gelas dan cincin newton : sebagai alat untuk menetapkan tegangan permukaan, kedua benda ini dimasukkan ke dalam cairan yang diselidiki.
4. Jangka sorong : untuk mengukur panjang plat gelas.
5. Mikrometer skrup : untuk mengukur tebal plat gelas dan diameter cincin newton.
6. Bejana : untuk tempat cairan.
7. Batu timbangan : untuk menentukan massa tegangan berdasarkan skala pada neraca torsi.

3.2. Bahan yang Digunakan

Bahan yang digunakan adalah air, garam dan detergen sebanyak 100 gram.

3.3. Prosedur Kerja

1. Mengukur panjang dan ketebalan plat gelas dan cincin newton
2. Memasang plat gelas pada rangka kawat pada neraca torsi
3. Mengatur neraca supaya seimbang
4. Menempatkan beker gelas yang berisi air di bawah plat gelas. Merendam plat gelas ke dalam air perlahan-lahan menurunkannya. Mengamati kedudukan jarum neraca sesaat sebelum selaput pecah
5. Meminggirkan bejana air. Meletakkan batu timbangan pada pinggan nerca hingga jarum neraca tepat menunjukkan skala yang sama dengan no. 4. Mencatat berat batu timbangan.
6. Mengulangi percobaan untuk cincin newton
7. Mengulangi percobaan dengan larutan encer dan padat


BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN


4.1. Hasil Percobaan

Hasil pengamatan
A. Diameter cincin Newton = 5,83 cm
B. Panjang plat gelas = 6,55 cm
C. Tebal plat gelas = 0,2 cm

Tabel 4.1.Plat gelas pada air biasa
No Skala pada neraca torsi Massa (gr)
1
2
3
4
5 2,6
3
3
3,2
3,8 1,1
1,3
1,3
1,4
1,6


Tabel 4.2 Cincin Newton pada air sabun
No. Kadar sabun (gr) Skala pada torsi Massa ( gr )
1.
2.
3.
4.
5. 5
10
15
20
25 3,2
3,4
3,6
3,8
4 1,3
1,4
1,5
1,6
1,8

Tabel 4.2 Cincin Newton pada air garam
No. Kadar garam (gr) Skala pada torsi Massa ( gr )
1.
2. 5
10 4
6 1,7
2,4


4.2 Pembahasan

Percobaan ini hanya menentukan tegangan permukaan dalam air biasa dengan menggunakan plat kaca, cincin Newton pada air sabun dan air garam. Sedangkan plat kaca pada air sabun dan air garam tidak dilakukan karena waktu yang tidak memungkinkan.
Dari hasil percobaan diperoleh data yang beragam, hal ini mungkin terjadi karena kurang telitinya membaca skala pada neraca atau angin yang dapat menyebabkan cepatnya selaput menjadi pecah atau karena masih adanya busa sabun yang ada di bejana sehingga data yang diperoleh kurang akurat.
Hasil perhitungan berdasarkan percobaan yang dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut. Pada percobaan menggunakan plat gelas pada air biasa dilakukan lima kali. Bila massanya besar, maka gaya yang ditimbulkan juga besar dan tegangan permukaannya pun besar.
Pada pada percobaan berikutnya yaitu menggunakan air sabun, tegangan permukaan dan gaya yang ditimbulkan menunjukan hal yang sama seperti pada air biasa. Jika semakin besar massa maka tegangan permukaaan dan gayapun semakin besar. Namun bila dibandingkan antara tegangan permukaan plat gelas pada air biasa dan air sabun dan air biasa, maka pada air sabun tegangan permukaannya lebih kecil, walaupun selaput sangat tipis, namun tebalnya masih jauh lebih besar jika dibandingkan dengan ukuran suatu molekul. Jadi masih dapat dianggap sebagai bagian dari zat cair yaitu suatu keseluruhan yang dibatasi oleh dua lapis permukaan yang tebalnya beberapa molekul.
Tegangan permukaan pada air garampun lebih kecil dari pada tegangan permukaan pada air biasa. Air garam mempunyai perbedaan nilai tegangan permukaan yang sangat besar ketika melakukan percobaan yang pertama dan yang kedua kali. Bahkan ketika melakukan percobaan yang ketiga, skala yang didapatkan adalah sangat besar yaitu lebih dari 6, sehungga tidak dapat dilakukan perhitungan massanya. Hal tersebut mungkin dikarenakan partikel-partikel yang terdapat pada air garam mempunyai gaya tarik yang cukup besar. Selain jenis cairan, temperatur juga mempunyai pengaruh yang cukup besar pada tegangan permukaan. Bila temperatur dinaikkan maka tegangan permukaan akan turun, begitu juga sebaliknya.
Bila kita lihat dari data hasil tegangan permukaan, maka terdapat perbedaan nilai untuk penggunaan plat kaca dan cincin Newton. Nilai tegangan permukaan dengan menggunakan cincin Newton lebih kecil dari plat kaca.
Hal-hal yang mempengaruhi tegangan permukaan adalah temperatur, massa jenis larutan dan keadaan- keadaan lain seperti angin.

BAB V
PENUTUP


5.1 Kesimpulan

Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan, maka didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Tegangan permukaan dari air biasa lebih besar daripada tegangan permukaan pada air sabun dan air garam.
2. Tegangan permukaan dipengaruhi oleh gaya yang terdapat dipermukaan cairan, jenis cairan, temperatur dan kondisi lain seperti angin.
3. Besar tegangan permukaan yaitu :
- Plat gelas pada air biasa yaitu 82,29 dyne/cm; 97,25 dyne/cm; 97,29 dyne/cm; 104,73 dyne/cm; dan 119,69 dyne/cm.
- Cincin newton pada air sabun yaitu 34,80 dyne/cm; 37,47 dyne/cm; 40,15 dyne/cm; 42,29 dyne/cm; dan 48,18 dyne/cm.
- Cincin newton pada air garam yaitu 45,50 dyne/cm; dan 64,24 dyne/cm.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat diberikan yaitu:
1. Persiapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan sebelum praktikum dimulai.
2. Ketika membaca neraca torsi, pastikan bahwa kedudukan jarum neraca tepat pada saat sebelum selaput pecah, agar bisa mendapatkan hasil yang benar-benar akurat.

DAFTAR PUSTAKA


Foster , Bob, 2003, “Terpadu fisika”, Erlangga, Jakarta.
Giancoli, Douglas.C, 2001, “Fisika Jilid I”, Erlangga, Jakarta.
Reid, Robert.C, dkk, 1991, “Sifat Gas dan Zat Cair Edisi Ketiga”, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Sutrisno, 1999, “Seri fisika, Fisika Dasar”, ITB, Bandung.

Perhitungan
1. menghitung tegangan permukaan
contoh perhitungan
* plat gelas pada air biasa
Dik : m = 1,1 gr
g = 980 cm/s2
l = 6,55 cm
Dit : F dan  …?
Jawab : F = m . g
= 1,1 . 980
= 1.078 dyne
 =
=
= 82,29 dyne/cm

*cincin newton pada air sabun
Dik : m = 1,3 gr
g = 980 cm/s2
r = 2,915 cm
Dit : F dan  …?
Jawab : F = m . g
= 1,3 . 980
= 1.274 dyne
 =
=
= 34,80 dyne/cm

*cincin newton pada air garam
Dik : m = 1,7gr
g = 980 cm/s2
r = 2,915 cm
Dit : F dan  …?
Jawab : F = m . g
= 1,7. 980
= 1.666 dyne
 =
=
= 45,50 dyne/cm

1. Tabel hasil perhitunga
Tabel 1. Plat kaca pada air biasa
No Panjang (cm) Massa (gr) F (dyne) g ( dyne/cm)
1
2
3
4
5 6,55
6,55
6,55
6,55
6,55 1,1
1,3
1,3
1,4
1,6 1078
1274
1272
1372
1568 82,29
97,25
97,25
104,73
119,69




Tabel 2. Plat kaca pada air sabun
No Jari-jari (cm) Kadar (gr) Massa (gr) F (dyne) g ( dyne/cm)
1
2
3
4
5 2,915
2,915
2,915
2,915
2,915 5
10
15
20
25 1,3
1,4
1,5
1,6
1,8 1274
1372
1470
1568
1764 34,80
34,47
40,15
42,99
48,18

Tabel 1. Plat kaca pada air biasa
No Jari-jari (cm) Kadar (gr) Massa (gr) F (dyne) g ( dyne/cm)
1
2
2,915
2,915
5
10
1,7
2,4
1666
2352
45,50
64,24

2. Sesatan
*menghitung sesatan pada plat gelas dalam air biasa
Dik : ∆m = 0,05
∆l = 0,005
l = 6,55 cm
g = 980 cm/s2
F = 1078 dyne
g = 82,29 dyne/cm
Dit : ∆g (sesatan)….?
Jawab : ∆g = x x g
= x x 82,29
= 3,766 dyne/cm
*menghitung sesatan pada plat gelas dalam air sabun
Dik : ∆m = 0,05
∆l = 0,005
r = 2,915 cm
g = 980 cm/s2
F = 1274 dyne
g = 34,80 dyne/cm
Dit : ∆g (sesatan)….?
Jawab : ∆g = x x g
= x x 34,80
= 1,33 dyne/cm
*menghitung sesatan pada plat gelas dalam air garam
Dik : ∆m = 0,05
∆l = 0,005
r = 2,915 cm
g = 980 cm/s2
F = 1666 dyne
g = 45,50 dyne/cm
Dit : ∆g (sesatan)….?
Jawab : ∆g = x x g
= x x 45,50
= 1,33 dyne/cm

3. Tabel perhitungan sesatan
Tabel 4. plat kaca pada air biasa
No l m ∆l ∆m g ∆ g
1 6,55 1,1 0,005 0,05 82,29 3,766
2 6,55 1,3 0,005 0,05 97,25 3,769
3 6,55 1,3 0,005 0,05 97,25 3,769
4 6,55 1,4 0,005 0,05 104,73 3,85
5 6,55 1,6 0,005 0,05 119,69 3,80

Tabel 4. plat kaca pada air sabun
No l m ∆l ∆m g ∆ g
1 2,915 1,3 0,005 0,05 34,80 1,33
2 2,915 1,4 0,005 0,05 37,74 1,36
3 2,915 1,5 0,005 0,05 40,15 1,34
4 2,915 1,6 0,005 0,05 42,99 1,36
5 2,915 1,8 0,005 0,05 48,18 1,32

Tabel 4. plat kaca pada air garam
No l m ∆l ∆m g ∆ g
1 2,915 1,7 0,005 0,05 45,50 1,33
2 2,915 2,4 0,005 0,05 62,24 0,97




semoga manfaat