BAB I PENDAHULUAN - mansyla.ub.ac.idmansyla.ub.ac.id/wp-content/uploads/2019/03/MODUL-II-FORMAT.pdfpraktikum viskositas. 1.1 Latar Belakang Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair

13

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai latar belakang praktikum viskositas dan tujuan

praktikum viskositas.

1.1 Latar Belakang

Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan antara

molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan-gesekan inilah

yang menghambat aliran zat cair. Besarnya kekentalan zat cair (viskositas) dinyatakan

dengan suatu bilangan yang menentukan kekentalan suatu zat cair. Hukum viskositas

Newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka

tegangan geser berbanding lurus dengan viskositas. Viskositas adalah gesekan internal. Gaya viskos melawan gerakan sebagai fluida relatif

terhadap yang lain. Viskositas adalah alasan diperlukannya usaha untuk mendayung perahu

melalui air yang tenang, tetapi juga merupakan suatu alasan mengapa dayung bisa bekerja.

Efek viskos merupakan hasil yang penting dalam pipa aliran darah. Pelumasan bagian dalam

mesin fluida viskos cenderung melekat pada permukaan zat yang bersentuhan dengannya. Diantara salah satu sifat zat cair adalah kental (viskos) dimana zat cair memiliki

kekentalan yang berbeda-beda materinya, misalnya kekentalan minyak goreng dengan

kekentalan oli. Dengan sifat ini zat cair banyak digunakan dalam dunia otomotif yaitu

sebagai pelumas mesin. Telah diketahui bahwa pelumas yang dibutuhkan tiap-tiap mesin

membutuhkan kekentalan yang berbeda-beda. Viskositas juga memiliki pengaruh besar dalam dunia manufaktur, sebagai contohnya

pengaruh putaran spindel, viskositas, dan variasi cairan pendingin terhadap umur pahat HSS

pada proses bubut konvensional. Pada dasarnya dimensi keausan menentukan batasan umur

pahat. Dengan demikian kecepatan pertumbuhan keausan menentukan laju saat berakhirnya

masa guna pahat. Untuk meminimalisir terjadinya keausan tersebut, dapat digunakan sebuah

cairan pendingin yang dapat mengontrol temperatur dan membuang dengan cepat geram

hasil pembubutan. Sehingga dapat memperpanjang umur pahat. Alat untuk mengukur viskositas terbagi dalam dua jenis yaitu ada jenis digital dimana

nama alatnya adalah viskometer dan jenis manual yaitu menggunakan tabung dan bola besi

14

pejal. Metode manual ini merupakan metode awal yang digunakan untuk mengukur

viskositas suatu cairan sebelum adanya viskometer.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dilakukannya praktikum mengenai viskositas adalah sebagai berikut:

1. Untuk memahami pengertian dari viskositas.

2. Untuk memahami jenis alat, prinsip, dan cara pengukuran alat viskositas.

3. Untuk dapat menganalisa viskositas suatu fluida dari data hasil pengukuran.

4. Untuk dapat membandingkan hasil pengukuran viskositas digital dan manual.

5. Untuk memahami aplikasi viskositas dalam industri.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini akan menjelaskan terkait dengan landasan teori yang mendukung berjalannya

praktikum viskositas serta fungsi-fungsi dari alat yang digunakan untuk mengukur

viskositas.

2.1 Pengertian Viskositas

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan

tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas

adalah "ketebalan" atau "pergesekan internal". Oleh karena itu, air yang "tipis", memiliki

viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang "tebal", memiliki viskositas yang lebih tinggi.

Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari

fluida tersebut. Viskositas atau kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-

molekul yang menyusun suatu fluida (fluida itu zat yang dapat mengalir, dalam hal ini zat

cair dan zat gas). Viskositas adalah gaya gesekan internal fluida (internal = dalam). Jadi

molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida

tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik

menarik antara molekul sejenis). Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh

tumbukan antara molekul (Rian, 2013).

15

Jadi, viskositas adalah kekentalan suatu fluida yang disebabkan oleh adanya gaya

gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Viskositas juga disebut

sebagai ketahanan fluida jika menerima gaya dari luar.

𝜂 = 2𝑟2×𝑔(𝜌𝑏− 𝜌𝑓)

9𝑣 .......................................................................................................... (2-1)

Keterangan:

𝜂 = Viskositas (Pa.s)

𝑟 = Jari-jari benda (m)

𝑔 = Gravitasi bumi (m/𝑠2)

𝜌𝑏 = Massa jenis benda (kg/𝑚3)

𝜌𝑓 = Massa jenis fluida (kg/𝑚3)

𝑣 = Kecepatan benda (m/s)

2.2 Jenis Viskositas

Viskositas alias kekentalan hanya ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil/nyata itu

fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air, sirup, oli, asap knalpot, dan

lain-lain. Fluida riil berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam

kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan untuk membantu kita

dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam pokok bahasan fluida

dinamis). Mirip seperti kita menganggap benda sebagai benda tegar, padahal dalam

kehidupan sehari-hari sebenarnya tidak ada benda yang benar-benar tegar/kaku. (Rian,

2013). Viskositas fluida yang berbeda dapat dinyatakan secara kuantitatif oleh koefisien

viskositas. Berikut ini adalah tabel viskositas untuk berbagai fluida:

Tabel 2.1

Koefisien Viskositas untuk Berbagai Fluida

Fluida Temperature (℃) Koefisien Viskositas, ᶯ (Pa.s)

Air 0 1,8 × 10-3

20 1,0 × 10-3

100 0,3 × 10-3

Oli Mesin (SAE 10) 30 200 × 10-3

Udara 20 0,018 × 10-3

Hidrogen 0 0,009 × 10-3

Uap Air 100 0,013 × 10-3

Sumber: Giancoli (2001)

2.3 Alat Ukur Viskositas Manual

Alat ukur viskositas manual yang sering digunakan adalah dengan menggunakan

viskometer bola jatuh (Hopper). Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola yang

16

terbuat dari besi melalui tabung gelas yang berisi zat cair. Berdasarkan hukum stoke yaitu

pada saat kecepatan bola maksimum, terjadi kesetimbangan sehingga gaya gesek sama

dengan gaya berat Archimedes (D. Young, 2002). Mempelajari gerak bola yang jatuh ke dalam fluida, walaupun hanya untuk mengetahui

bahwa adanya gaya kekentalan pada sebuah bola tertentu didalam suatu fluida tertentu

berbanding dengan kecepatan relatifnya. Bila fluida sempurna yang viskositasnya nol

mengalir melewati sebuah bola, atau apabila sebuah bola bergerak dalam suatu fluida yang

diam, gari-garis arusnya akan berbentuk suatu pola yang simetris sempurna di sekeliling bola

itu. Tekanan terhadap sembarang titik permukaan bola yang menghadap arah alir datang

tepat sama dengan tekanan terhadap titik lawan. Titik tersebut pada permukaan bola

menghadap kearah aliran, dan gaya resultan terhadap bola itu nol (Sudarjo, 2008).

Gambar 2.1 Alat Ukur Viskometer Manual

2.4 Pengertian Viskometer

Viskometer adalah alat yang dipergunakan untuk mengukur viskositas atau kekentalan

suatu larutan. Kebanyakan viskometer mengukur kecepatan dari suatu cairan mengalir

melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat maka viskositas cairan itu

rendah (misalnya cair) dan bila cairan itu mengalir lambat maka dikatakan viskositasnya

tinggi (misalnya madu). Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang

melalui tabung berbentuk silinder. Ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan

dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas.

Viskometer merupakan peralatan yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu

fluida. Model viskometer yang umum digunakan berupa viskometer bola jatuh, tabung (pipa

kapiler), dan sistem rotasi. Viskometer rotasi silinder sesumbu (concentric cylinder) dibuat

berdasarkan 2 standar sistem, dimana silinder bagian dalam berputar dengan silinder bagian

luar diam dan sistem Couette dimana bagian luar silinder yang diputar sedangkan bagian

17

dalam silinder diam. Fluida yang akan diukur ditempatkan pada celah diantara kedua

silinder. Jadi viskometer adalah alat untuk mengukur kekentalan suatu fluida berdasarkan kecepatan

alir fluida tersebut. Nilai viskositas didapatkan dengan cara mengalirkan fluida yang akan diukur

viskositasnya dengan demikian, hambatan yang mengalami benda pemutar atau dialiri akan

diketahui dan menunjukkan besar viskositas fluida tersebut.

18

2.5 Bagian-Bagian Viskometer Digital

Gambar 2.2 Bagian Mesin Viskometer

Tabel 2.2

Fungsi Bagian Mesin Viskometer

No. Nama Bagian Fungsi 1. LCD Screen Menampilkan set up dan hasil data 2. Operating panel Mengontrol dan memasukkan perintah operasi 3. Elevation adjustment screw Mengatur ketinggian penyangga viskometer 4. Rotor connector Menghubungkan rotor dengan spindle 5. Rotor Mengaduk serta mendeteksi viskositas dan suhu 6. Protection rack for rotor Memberi jarak ruang gerak rotor dengan permukaan wadah, 7. Support stand Menyangga badan viskometer agar dapat berdiri tegak

Salah satu bagian dari alat viscometer adalah rotor. Rotor akan dipasang dan berputar di

dalam fluida, terdapat 4 jenis rotor dengan kegunaan yang berbeda bergantung pada estimasi

viskositas dari sebuah fluida itu sendiri. Dalam penentuan pemilihan rotor dan kecepatan

diperlukan tabel, berikut ini adalah tabel yang digunakkan untuk menetukan rotor beserta

kecepatan (rpm) untuk mengukur viskositas fluida:

19

Tabel 2.3 Tabel Rotor Range dan Viskositas

Rotor 0

1

2

3

4

Range

Viskositas

0.3 / 2x104

10x104

40x104

200x104

0.6 / 1x104

5x104

20x104

100x104

1.5 / 4x103

2x104

8x104

40x104

3 / 2x103

1x103

4x104

20x104

6 100 1x103

5x103

2x104

10x104

12 50 500 2.5x103

1x104

5x104

30 20 200 1x103

4x103

2x104

60 10 100 500 2x103

1x104

Sumber: Manual Book Viskometer

20

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai prosedur praktikum dan juga cara penggunaan

alat untuk mengukur viskositas.

3.1 Diagram Alir Praktikum

Berikut adalah diagram alir dari praktikum viskositas manual.

Gambar 3.1 Diagram Alir Praktikum Viskositas Manual

Berikut adalah diagram alir dari praktikum viskositas digital.

21

Gambar 3.2 Diagram Alir Praktikum Viskositas Digital

22

3.2 Prosedur Praktikum

Dibawah ini akan dijelaskan prosedur praktikum viskometer menggunakan alat manual

dan digital.

Manual

Berikut ini merupakan prosedur untuk melakukan praktikum viskositas dengan

menggunakan viskometer manual:

1. Menyiapkan bahan berdasarkan jenisnya masing-masing satu jenis bahan tersedia dalam

satu gelas.

2. Memasukkan masing-masing bahan kedalam dua tabung ukur dengan volume 1 liter

yang telah disediakan.

3. Memasukkan bola ke dalam dua fluida sebanyak 10 kali replikasi dengan mencatat

waktu jatuhnya bola hingga ke dasar tabung.

4. Mencatat hasil waktu pada worksheet.

Digital

Keterangan:

1. Oli : Rotor 1 (6 rpm)

2. Minyak : Rotor 1 (12 rpm)

Berikut ini merupakan prosedur untuk melakukan praktikum viskositas dengan

menggunakan viskometer digital:

1. Menyiapkan bahan berdasarkan jenisnya masing-masing satu jenis bahan tersedia dalam

dua gelas.

2. Memasukkan masing-masing bahan kedalam gelas beaker sebanyak 250 ml.

3. Menyiapkan peralatan viskometer dengan rotor yang sesuai dengan jenis bahan.

4. Memasangkan rotor yang akan digunakan sesuai dengan jenis bahan.

5. Menyalakan alat viskometer digital.

6. Menekan OK lalu memasukkan nomor rotor dan besar kecepatan (rpm) ke dalam alat.

7. Menurunkan rotor hingga tercelup ke dalam fluida yang digunakan.

8. Menekan OK.

9. Mencatat hasil viskositas, presentase viskositas dan suhu fluida.

10. Mengulangi dengan jenis fluida dengan rotor dan rpm yang berbeda.

23

BAB IV

LEMBAR KERJA PRAKTIKUM

Pada bab ini terdapat gambaran umum praktikum, tabel hasil pengukuran viskositas

menggunakan viskometer serta tabung dan bola, dan analisis hasil pengukuran viskositas.

4.1 Gambaran Umum Praktikum

Berikut ini adalah penjelasan mengenai benda kerja yang dilakukan pengukuran

viskositas.

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................

24

4.2 Hasil Pengukuran Viskositas

Berikut ini adalah tabel hasil pengumpulan data pengukuran viskositas dengan

menggunakan alat viskometer.

Tabel 4.1

Hasil Pengukuran Viskositas menggunakan Viskometer

Bahan Rotor Rpm Suhu

(0C)

Data

Viskositas

(Mpa.s)

Persentase

(%)

Hasil Viskositas

(Mpa.s)

Oli 1

6

Minyak 12

Berikut ini adalah tabel hasil pengumpulan data pengukuran viskositas secara manual

dengan menggunakan tabung dan bola.

Tabel 4.2

Hasil Pengukuran Viskositas Menggunakan Tabung dan Bola

Bahan

Waktu Replikasi (s) Rata-rata

Waktu

dari 10

Replikasi

Viskositas

(Mpa.s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Oli

Minyak

4.3 Analisis Hasil Pengukuran Viskositas

Analisis yang didapat dari hasil pengukuran viskositas kedua cairan tersebut yaitu:

1. Jika menggunakan viskositas digital apakah ada pengaruh suhu terhadap viskositas

cairan? Jelaskan jika ada pengaruhnya!

2. Apakah ada perbedaan viskositas jika diukur dengan kecepatan (rpm) yang berbeda?

3. Apakah ada perbedaan antara pengukuran kekentalan suatu fluida berdasarkan digital

dengan manual? Jika ada apa penyebabnya?

4. Pada pengukuran viskositas manual, jelaskan hubungan antara waktu tempuh bola

dengan kekentalan suatu cairan!

5. Contoh pengaplikasian di industri menurut anda?

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

25

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

26

4.4 Soal Pra-Asistensi

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan viskositas!

2. Sebutkan dan jelaskan cara mengukur viskositas!

3. Jelaskan penerapan viskositas dalam kehidupan sehari-hari

4. Sebuah bola yang memiliki massa jenis 3400 𝑘𝑔/𝑚3 dan memiliki diameter 18 mm

dijatuhkan dalam sebuah tabung berisi sabun dengan massa jenis 890 𝑘𝑔/𝑚3. Bola

tersebut bergerak sejauh 1000 mm dengan waktu 11 detik. Berapakah nilai koefisien

viskositas pada fluida tersebut!

5. Sebuah kelereng yang berjari-jari 5,5 mm terjatuh ke dalam oli yang memiliki massa

jenis 800 kg/m3 dan koefisien viskositasnya 110 × 10−3 N.s/m2. Jika massa jenis

kelereng 1200 kg/m3, tentukan kecepatan yang dapat dicapai kelereng dalam fluida!

.........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

27

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................