Visikometer Ostwald

BAB I

PENDAHULUAN

Dalam kehidupan ini, kita mengenal istilah tekanan. Tekanan merupakan suatu peristiwa yang terjadi pada suatu zat yang mendapatkan gaya tekan dari zat lain atau zat yang sama. Contohnya seseorang berdiri di atas lantai, maka lantai tersebut mendapatkan tekanan dari berat badan seseorang tersebut. Tekanan pada zat cair disebut tekanan hidrostatis, tekanan hidrostatis adalah terjadinya tekanan pada zat cair yang disebabkan oleh beratnya sendiri.

Waktu yang dibutuhkan oleh suatu zat cairan untuk mencapai batas tertentu berbeda-beda, tergantung massa jenis benda dan kekentalan pada cairan. Taraf kekentalan pada zat cair disebut viskositas. Semakin besar nilai koefisien viskositas, maka semakin besar gaya penghalang pada benda. Sehingga benda akan lambat untuk mencapai kedalaman cairan tersebut.

Memperjelas pernyataan di atas, viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau Pascal sekon (Pa s). Ketika berbicara viskositas, berarti kita berbicara tentang fluida sejati, dimana fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas.

Salah satu cara penentuan Viskositas dapat dilakukan dengan metode Ostwald. Sedangkan alat yang digunakan untuk mengukur viskositas disebut viskometer. Sehingga alat tersebut dinamakan Viskometer Ostwald. Penetapan viskometer ini dilakukan dengan jalan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari garis a ke garis b. Namun, jika pengukuran indeks viskositas suatu cairan dilakukan dengan menggunakan viskometer pipa kapiler ini, alat yang digunakan lebih rumit dan hanya dapat digunakan jika kita bekerja dalam laboratorium. Oleh sebab itu, dengan menggunakan prinsip yang sama seperti pada pipa kapiler kita dapat merancang viskometer ostwald yang lebih sederhana dan lebih mudah digunakan dengan memanfaatkan barang-barang yang ada pada kehidupan sehari-hari untuk mengukur indeks viskositas cairan.

BAB II

KAJIAN TEORI

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu caian atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir cepat, sedangkan lainnya mengalir secaa lambat. Cairan yang mengalir cepat seperti contohnya air, alkohol, dan bensin karena memiliki nilai viskositas kecil. Sedangkan cairan yang mengalir lambat seperti gliserin, minyak asto, dan madu karena mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas tidak lain menentukan kecepatan mengalirnya suatu cairan ( Yazid, 2005).

Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan menguku laju aliran cairan, yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru akan menurun jika temperatur dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kelebihan dari viskositas akan meningkat dengan makin tingginya temperatur (Bird, 1993).

Viskositas berbanding lurus dengan waktu alirnya. Makin besar viskositas cairan, makin sulit cairan tersebut mengalir. Viskositas dipengaruhi oleh zat-zat terlarut dalam cairan. Adanya zat terlarut makromolekul akan meningkatkan viskositas larutan (Ulya dan Agustini dalam UNESA Journal of Chemistry Vol 1, 2012).

Pada viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan (misalnya 10 cm³, bergantung pada ukuran viscometer) dipipet kedalam viscometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viscometer sampai permukaan cairan lebih tinggi daripada batas a. cairan kemudian dibiarkan turun ketika permukaan cairan turun melewati batas a, stopwatch mulai dinyalakan dan ketika cairan melewati tanda batas b, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara a dan b dapat ditentukan. Tekanan ρ merupakan perbedaan antara kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis cairan (Respati, 1981).

Bahan pangan pada umumnya dalam bentuk cairan dan padatan, meskipun demikian bukan berarti bahan – bahan cair tidak mengandung bahan padatan (solid) dan sebaliknya, dalam bahan padatan terdapat pula bahan cair. Bahan pangan padatan umumnya bersifat kental, sedangkan bahan-bahan cair bersifat encer. Kedua sifat pada bahan pangan inilah yg diketahui sebagai sifat alir bahan pangan. Bahan pangan yang memiliki sifat alir yg sangat mudah mengalir disebut fluiditas. Adapun bahan pangan yang memiliki sifat alir tidak mau mengalir disebut viskositas. Hal ini terjadi karena adanya gaya gesek atau gesekan internal yang menghambat alirannya. Adapun jenis cairan dibedakan menjadi dua tipe, yaitu cairan newtonian dan non newtonian (Kanoni, 1999).

1. Cairan Newtonian

Cairan Newtonian adalah cairan yg viskositasnya tidak berubah dengan berubahnya gaya irisan, ini adalah aliran kental (viscous) sejati. Contohnya: Air, minyak, sirup, gelatin, dan lain-lain. Shear rate atau gaya pemisah viskositas berbanding lurus dengan shear stresss secara proporsional dan viskositasnya merupakan slope atau kemiringan kurva hubungan antara shear rate dan shear stress. Viskositas tidak tergantung shear rate dalam kisaran aliran laminar (aliran streamline dalam suatu fluida)

Cairan Newtonian ada 2 jenis, uang viskositasnya tinggi disebut “Viscous” dan yang viskositasnya rendah disebut “Mobile”

2. Cairan Non-Newtonian, Yaitu cairan yang viskositasnya berubah dengan adanya perubahan gaya irisan dan dipengaruhi kecepatan tidak linear.

Ada 3 jenis cairan non-newtonian

ü Tipe Pseudoplastis

Yaitu cairan yang viskositasnya menurun dengan meningkatnya gaya irisan. Contoh: bubur, es cream, dan adonan roti.

ü Tipe Plastis

Yaitu cairan yang viskositasnya menurun dengan meningkatnya gaya irisan, tetapi diperlukan gaya atau tekanan yang besarnya tertentu untuk memulai gaya irisan. Contoh : kecap

ü Tipe Dilatant

Yaitu cairan yang viskositasnya naik seiring dengan meningkatnya gaya irisan. Contoh: Coklat

BAB III

PEMBAHASAN

A. Viskositas

Viskositas (kekentalan) berasal dari kata Viscous. Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan.

Maulida dan Rani dalam jurnal neutrino vol3, 2010 menyatakan “Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida. Viskositas terdapat pada zat cair maupun gas, dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida saat lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lainnya. Pada zat cair, viskositas terutama disebabkan gaya kohesi antar molekul. Pada gas, viskositas muncul dari tumbukan antar molekul. Fluida yang berbeda memiliki besar viskositas yang berbeda, dan pada umumnya viskositas zat cair pada umumnya jauh lebih kental dari gas”.

B. Viskometer

1. Perancangan alat

Viskometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu fluida. Model viskositas yang digunakan berupa viskometer ostwald. Prinsip dari metode oswald adalah sejumlah tertentu cairan dimasukkan ke dalam A, kemudian dengan cara mengisap atau meniup cairan dibawa ke B, sampai melewati garis m. Selanjutnya cairan dibiarkan mengalir secara bebas dan diukur waktu yang diperlukan untuk mengalir dari garis m ke n menggunakan stopwatch. Gambar dapat dilihat di rangkaian alat.

Gambar viskometer Ostwald

Dilihat dari rangkaian alatnya, alat di atas memiliki prinsip penggunaan yang tidak mudah. Selain itu perhitungan indeks viskositas dengan menggunakan hukum poiseulle cukup rumit.

Dengan demikian, dirancanglah alat viskometer sederhana dengan menggunakan prinsip yang sama dengan viskometer ostwald yaitu mengukur waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir. Alat ini dirancang dengan memanfaatkan botol sabun cuci piring sebagai alat utama tempat cairan mengalir.

Gambar viskometer ostwald sederhana

2. Prinsip kerja viskometer ostwald sederhana.

Pada rancangan alat viskometer sederhaha ini, botol sabun cuci diletakkan terbalik dengan bagian atas botol harus dipotong agar mendapatkan bantuan gaya berat dari udara untuk mempermudah cairan sampel mengalir. Pada alat viskometer sederhana ini, diberi dua buah garis pada botol, yaitu garis pertama 2,5cm dari ujung atas (disebut garis “start”) dan garis kedua 2cm dari ujung tutup botol (disebut garis “finish”). Kedua garis tersebut merupakan jalur mengalirnya cairan sampel yang akan dihitung waktu yang diperlukan untuk mengalir. Perhitungan dimulai ketika cairan melewati garis “start” dan berhenti ketika mencapai garis “finish”.

Pada alat ini, pengisian cairan sampel dilebihkan sekitar 1,3cm dari garis start agar ada selang waktu antara waktu untuk membuka tutup botol dengan waktu untuk meletakkan botol pada erlenmeyer.

Gambar alat yang telah berisi cairan sampel

Erlenmeyer digunakan sebagai wadah untuk menampung cairan yang mengalir keluar dari mulut tutup botol tersebut. Mulut tutup botol dibuka dengan cara diputar secara perlahan dan tidak boleh ditarik, dengan tujuan untuk mencegah agar cairan di dalam botol tidak tumpah akibat guncangan saat ditarik. Botol pada erlenmeyer harus dalam posisi tegak, karena jika botol berada pada posisi yang miring maka akan mempengaruhi perhitungan waktu mengukur laju cairan. Oleh karena itu, digunakan tanah liat atau lilin mainan di sekeliling mulut erlenmeyer.

3. Teknik analisis data

Data waktu alir yang diperoleh dari pengamatan kemudian diolah dan dianalisis. Pada alat viskometer sederhana ini, prinsip pengukuran indeks viskositas adalah dengan mengukur waktu yang dibutuhkan cairan sampel dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan cairan standar, biasanya air (indeks viskositas = 1). Berdasarkan perhitungan, diperoleh indeks viskositas cairan sampel yang dicari. Sehingga didapatkan perbandingan indeks viskositas dari berbagai sampel yang digunakan. Dari perhitungan indeks viskositas yang dilakukan dapat dibuktikan bahwa semakin banyak waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka viskositas cairan tersebut semakin besar pula. Dengan kata lain, waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir berbanding lurus dengan viskositasnya.

Cairan yang memiliki kekentalan yang lebih besar menyebabkan gaya gesek internal yang ditimbulkan pada alat menjadi besar, sehingga cairan tersebut lebih sulit dialirkan karena terhambat oleh adanya gaya perlawanan. Hal ini mengakibatkan kemampuan setiap cairan untuk mengalir keluar dari mulut tutup botol berbeda.

4. Aplikasi viskometer sederhana

Viskometer sederhana ini dapat menjadi suatu media pembelajaran sederhana yang tidak hanya dilakukan di laboratorium tetapi dapat dilakukan diluar laboratorium, seperti didalam kelas. Dengan merancang alat ini, mahasiswa dapat mengembangkan daya kreativitasnya untuk memafaatkan barang - barang bekas yang tidak terpakai, selain itu bahan-bahan yang digunakan adalah bahan yang mudah dijumpai dalam kehidupan sehari-hari.

BAB IV

PENUTUP

1. Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan maka dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu :

a. Viskositas merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida saat lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lainnya.

b. Pada zat cair, viskositas disebabkan gaya kohesi antar molekul. Sedangkan pada gas, viskositas muncul dari tumbukan antar molekul.

c. Prinsip viskometer ostwald yaitu mengukur waktu yang diperlukan cairan untuk mengalir dari garis start sampai garis finish.

d. Prinsip pengukuran indeks viskositas viskometer Ostwald sederhana adalah dengan mengukur waktu yang dibutuhkan cairan sampel dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan cairan standar

e. Viskometer sederhana ini dapat menjadi suatu media pembelajaran sederhana yang tidak hanya dilakukan di laboratorium tetapi dapat dilakukan diluar laboratorium, seperti didalam kelas

2. Saran

Dalam penulisan buku saku ini penulis memiliki beberapa saran, diantaranya :

a. Pengembangan pemanfaatan barang-barang bekas lainnya yang dapat digunakan sebagai alat percobaan.

b. Menggunakan jenis cairan dan perlakuan yang lebih variatif terhadap sampel.