LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK KI 2142 PERCOBAAN K-1 VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU Nama : Satria Rusdiputra NIM : 13712048 Kelompok : 3 Asisten : Deasy Anisa NR (10510044) Daris QN (20513035) Tanggal Percobaan : 25 September 2013 Tanggal Laporan : 2 Oktober 2013 LABORATORIUM KIMIA FISIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LAPORAN PRAKTIKUM
KIMIA FISIK KI 2142
PERCOBAAN K-1
VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU
Nama : Satria Rusdiputra
NIM : 13712048
Kelompok : 3
Asisten : Deasy Anisa NR (10510044)
Daris QN (20513035)
Tanggal Percobaan : 25 September 2013
Tanggal Laporan : 2 Oktober 2013
LABORATORIUM KIMIA FISIK
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2013
VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Menentukan viskositas cairan dengan metode Oswald
2. Menentukan pengaruh suhu terhadap viskositas cairan
II. TEORI DASAR
Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang
diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viscometer 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 viskositas tinggi. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran
cairan yang melalui tabung silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah
dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas. Menurut poiseuille, jumlah volume
cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu dibawah pengaruh tekanan penggerak
dapat dinyatakan dengan persamaan Poeseuille , yaitu:
η = π R2 P t8 V L
Koefisien kekentalan zat cair adalah sifat daya tahan zat cair terhadap aliran cairan.
Koefisien kekentalan zat cair dihitung dengan membandingkan waktu yang digunakan zat
cair tersebut untuk mengalir dan massa jenis (kerapatan) zat cair tersebut dengan nilai
koefisien kekentalan zat cair lain yang telah diketahui. Metode ini dikenal dengan nama
metode Oswald. Yang dirumuskan secara sistematis dengan persamaan:
η
η ₀= t ρ
t ₀ ρ ₀
Hukum Stokes menyatakan bahwa kecepatan terminal berbanding terbalik dengan
viskositas. Jika dikaitkan dengan pernyataan kita bahwa temperatur berbnding terbalik
dengan viskositas, maka kita akan dapatkan bahwa semakin besar temperatur, maka semakin
kecil pula viskositas dan jika viskositas semakin kecil, maka kecepatan terminal akan
semakin besar. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa temperatur berbanding lurus
dengan kecepatan terminal. Untuk menunjukkan hubungan viskositas dan temperatur, kita
menerapkan hukum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energy
yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh factor e-E/RT dan viskositas sebanding
dengan e-E/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas dinyatakan dengan
persamaan empirik,
η = A e-E/RT
Dengan:
A = tetapan cairan, (-E) = Energi ambang permol , R = konstanta boltzmann , T = temperatur
(Kelvin)
III. DATA PENGAMATAN
LARUTAN I
1. Suhu percobaan : 27°C2. W piknometer kosong : 22,26 gram
Perhitungan massa jenis pada berbagai suhu untuk Metanol
ρ methanol (27°C) = (40,14 – 19,43 ) gr
26,139 ml = 0,792 gr/ml
ρ methanol (35°C) = (39,72 – 19,43 ) gr
26,139 ml = 0,776 gr/ml
ρ methanol (40°C) = (39,5 – 19,43 ) gr
26,139 ml = 0,768 gr/ml
ρ methanol (45°C) = (39,4 – 19,43 ) gr
26,139 ml = 0,764 gr/ml
Dari hasil perhitungan diatas, massa jenis kedua zat pada berbagai
suhu dapat dilihat pada table di bawah ini
Larutan (gr/ml)
T = 27oC T = 35oC T = 40oC T= 45 oC
Toluena 0, 853 0,845 0,840 0,839
Metanol 0,792 0,776 0,768 0,764
3. PenentuanViskositas (η) zat
η zat = ρ zat . t zatρ air . t air . ηair
Perhitungan untuk Toluena
η (27⁰C) = 0,853 gr /ml .7,4 s
0,99659 gr /ml . 8,33 s . 0,000852 = 0,000648 kg/m.s
dengan rumus yang sama masukkan data pada 35⁰C, 40 C, dan ⁰45 C⁰ Perhitungan untuk Metanol
η (27⁰C) = 0,792 gr /ml .5,29 s
0,99659 gr /ml . 8,33 s . 0,000852 = 0,000614 kg/m.s
dengan rumus yang sama masukkan data pada 35⁰C, 40 C, dan ⁰45 C⁰Zat T ( C)⁰ V pikno ρ (gr/ml) η (kg/m.s)
Air 27 0,99659 0,000852
35 0,99408 0,000720
40 0,99225 0,000653
45 0,99022 0,000596
Toluena 27 0,853 0,000648
35 0,845 0,000567
40 0,840 0.000519
45 0,839 0,000488
Metanol 27 0,792 0,000614
35 0,776 0,000509
40 0,768 0,000483
45 0,764 0,000435
4. Penentuan E dan A
Zat T ( C)⁰ 1/T (K) η (kg/m.s) ln η
Air
27 0,0033 0,000852 -7,068
35 0,00325 0,000720 -7,236
40 0,00319 0,000653 -7,333
45 0,00314 0,000596 -7,425
Toluena
27 0,0033 0,000648 -7,342
35 0,00325 0,000567 -7,475
40 0,00319 0.000519 -7,564
45 0,00314 0,000488 -7,625
Metanol
27 0,0033 0,000614 -7,395
35 0,00325 0,000509 -7,583
40 0,00319 0,000483 -7,635
45 0,00314 0,000435 -7,740
Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garis
y = 1832,19x - 13,3966
ln η = ER
1T
+ ln A
ln A = -13,3966
A = 1,52 x10-6
ER
= 1832,19
E = 1832,19 x 8,314 = 15232,83J
1/T
ln η
1/T
ln η
Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garis
y = 1997,26x – 14,02
ln η = ER
1T
+ ln A
ln A = -14,02
A = 8,15 x 10-7
ER
= 1997,26
E = 1997,26 x 8,314 = 16605,22 J
5. Penentuan Tetapan Van der Waals
1543.21 1763.67 1926.78 2049.181.1600
1.1650
1.1700
1.1750
1.1800
1.1850
1.1900
1.1950
Toluena
Toluena11/ρ
Zat T ( C)⁰ ρ (gr/ml) 1/ρ η (kg/m.s) 1/η
Air
27 0,99659 1,00342 0,000852 1173,71
35 0,99408 1,00595 0,000720 1388,89
40 0,99225 1,00781 0,000653 1531,39
45 0,99022 1,00987 0,000596 1677,85
Toluena
27 0,853 1,17233 0,000648 1543,21
35 0,845 1,1834 0,000567 1763,67
40 0,840 1,19047 0.000519 1926,78
45 0,839 1,19189 0,000488 2049,18
Metanol
27 0,792 1,26263 0,000614 1628,66
35 0,776 1,28866 0,000509 1964,63
40 0,768 1,30208 0,000483 2070,39
45 0,764 1,30890 0,000435 2298,85
Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garis
y = 0,000040187x + 1,113
1/ρ = m 1/η + b
Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garis
y = 0,000071836x + 1,147
1/ρ = m 1/η + b
1543.21 1763.67 1926.78 2049.181.1600
1.1650
1.1700
1.1750
1.1800
1.1850
1.1900
1.1950
Toluena
Toluena
1628.66 1964.63 2070.39 2298.851.2300
1.2400
1.2500
1.2600
1.2700
1.2800
1.2900
1.3000
1.3100
1.3200
Metanol
Metanol
11/η
11/ρ
1/η
V. PEMBAHASAN
VI . KESIMPULAN
Setelah melakukan percobaan viskositas cairan sebagai fungsi suhu diketahui bahwa air memiliki densitas yang paling besar apabila dibandingkan dengan kloroform dan toluena. Diketahui juga pengaruh dari suhu dimana semakin menurunnya suhu maka semakin besar nilai viskositasnya. Pemanasaran zat cair menyebabkan molekul- molekulnya memperoleh energi. Molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan menurun dengan kenaikan temperature. Ikatan hidrogen juga menyebabkan jarak antar molekul semakin kecil dan semakin besar suhu, maka densitas semakin kecil.
Viskositas kloroform pada suhu 30oC, 35oC, dan 40oC berturut-turut adalah 8,112x10-4, 7,5730x10-4, dan 6,9291x10-4. Viskositas toluen pada suhu 30oC, 35oC, dan 40oC berturut-turut adalah 5,84x10-4, 5,84x10-4, dan 5,0328x10-4.
Sedangkan nilai E dan tetapan van der waals (b) untuk kloroform berturut-turut adalah 11.938,904 J dan 0,000. Nilai E dan tetapan van der waals (b) untuk toluen berturut-turut adalah 11.273,784 J dan 0,001.
1. Apakah yang dimaksud dengan bilangan Reynold dan bagaimanakah hubungannya degan aliran laminer?2. Sebutkan cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan! Berikan penjelasan singkat!3. Apa perbedaan viskositas dan fluiditas?4. Apa itu E dan A?5. Apa hubungannya dengan material
JAWABAN
1. Bilangan Reynold merupakan rasio antara gaya inersia (vsp) terhadap gaya viskos
(μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dalam suatu kondisi
aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk identifikasi jenis aliran, misalnya
laminar dan turbulen. Bilangan Reynold tidak berdimensi. Rumusnya adalah sebagai