LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK KI-2142 PRAKTIKUM K-1 VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU Nama : Catia Julie Aulia NIM : 13714035 Kelompok : II Shift : Rabu Siang Minggu ke-2 Tanggal Percobaan : 21 Oktober 2015 Tanggal Laporan : 28 Oktober 2015 Asisten : Rani Yudi H. (10511036) LABORATORIUM KIMIA FISIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Page 1 of 30
30
Embed
Laporan Praktikum Kimia Fisik K-1 Viskositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu
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
PRAKTIKUM K-1
VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU
Nama : Catia Julie Aulia
NIM : 13714035
Kelompok : II
Shift : Rabu Siang Minggu ke-2
Tanggal Percobaan : 21 Oktober 2015
Tanggal Laporan : 28 Oktober 2015
Asisten : Rani Yudi H. (10511036)
LABORATORIUM KIMIA FISIK
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2015
I. JUDUL PERCOBAAN
Page 1 of 24
VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU.
II. TUJUAN PERCOBAAN
1. Menentukan densitas zat Metanol dan Kloroform.
2. Menentukan Viskositas cairan dengan menggunakan metode Oswald.
3. Menentukan nilai tetapan A dan energi ambang batas aliran E.
4. Menentukan nilai tetapan Van der Waals.
5. Menentukan pengaruh temperatur terhadap Viskositas cairan.
III. TEORI DASAR
Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu
fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan dalam fluida. Semakin
besar viskositas fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir
dan juga menunjukan semakin sulit suatu benda bergerak dalam fluida
tersebut.
Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan dengan
hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir
dengan cepat namun ada yang mengalir secara lambat. Fluida yang
mengalir lambat seperti gliserin, madu dan minyak atso, ini dikarenkan
mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas menentukan kecepatan
mengalirnya cairan.
Kekentalan disebabkan karena kohesi antara partikel zat cair. Zat
cair ideal tidak mempunyai kekentalan. Zat cair mempunyai beberapa
sifat sebagai berikut: apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair
akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan
atmosfer, mempunyai rapat massa dan berat jenis, dapat dianggap tidak
termampatkan, mempunyai viskositas (kekentalan) dan mempunyai
kohesi, adhesi dan tegangan permukaan fluida.
Aliran fluida dapat diaktegorikan:
1. Aliran Laminar
Page 2 of 24
Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau
lamina – lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam
aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan
terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar
memenuhi hukum viskositas Newton yaitu :
τ = µ dudy
2. Aliran Turbulen
Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat
tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel
antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu
bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam
keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan
tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan
kerugian – kerugian aliran.
3. Aliran Transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke
aliran turbulen.
Pada aliran laminar, fluida dapat dianggap terdiri atas lapisan-
lapisan molekul yang bergerak satu diatas yang lainnya dengan kecepatan
yang berbeda-beda. Profil kecepatan berbagai lapisan ini berbentuk
parabola dengan kecepatan paling tinggi terdapat pada lapisan di bagian
tengah pipa.
Suatu lapisan pada jarak r (dari sumbu pipa) yang bergerak
dengan kecepatan tertentu (c). Gaya (f) yang diperlukan untuk
mempertahankan beda kecepatan (dc) antara lapisan inii dengan lapisan
yang berjarak dr diatasnya adalah :
f=η x A x dcdr
Page 3 of 24
Kebalikan dari viskositas disebut fluiditas, yang merupakan ukuran
kemudahan mengalirnya suatu fluida. Fluiditas dirumuskan sebagai
berikut :
Φ=1η
Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan yaitu dengan
metode kapiler dari Poisuille. Pada metode ini, diukur waktu (t) yang
diperlukan oleh volume tertentu cairan (V) untuk mengalir melalui pipa
kapiler di bawah pengaruh tekanan penggerak (P) yang tetap. Dalam hal
ini untuk cairan yang mengalir dengan aliran laminar, viskositasnya
ditentukan dengan persamaan Poisuille dinyatakan sebagai :
η = π x R4 x P x t
8 xV x L
Metode Oswald merupakan suatu metode variasi dari metode
Poiseuille. Dalam metode ini selalu diperhatikan aliran cairan, maka
viskositas suatu cairan dapat ditentukan dengan membandingkan hasil
pengukuran waktu (t), rapat massa (ρ) cairan tersebut terhadap waktu
(to) dan rapat massa (ρo) cairan pembanding yang diketahui viskositasnya
pada suhu pengukuran.
ηηo
= ρ x tρo x t o
Berdasarkan hukum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah
molekul yang memiliki energi yang diperlukan untuk mengalir
dihubungkan dengan faktor e.E/R.T
η= A x e x ER xT atau ln η=
ER xT
+ln A
Untuk cairan yang terasosiasi :
η= cv−b atau v=b+ η
c=b+cΦ
Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas cairan :
Page 4 of 24
a. Tekanan
Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan
viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.
b. Temperatur
Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas
gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan
molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan
bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Dengan
demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.
c. Kehadiran Zat Lain
Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan
tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak
ataupun gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas
akan turun karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu
alirnya semakin cepat.
d. Ukuran dan Berat Molekul
Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran
alkohol cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya
tinggi serta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.
e. Kekuatan antar molekul
Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.
Viskositas air naik dengan adanya ikatan hydrogen.
Page 5 of 24
IV. DATA PENGAMATAN
Truang : 27,5o CMassa Pikno Kosong + Tali (Wo) : 28,86 g (untuk zat Metanol)Massa Pikno Kosong + Tali (Wo) : 19,74 g (untuk zat Kloroform)
Tabel 1. Data Pengamatan Zat Metanol
T (oC)WPikno + Tali + Metanol
(gram)
t Zat (s)
t1 t2 t3 tavg
Ruang 48,10 8,59 8,40 8,50 8,49
30 48,76 8,27 8,29 8,22 8,26
35 48,78 8,17 8,11 8,10 8,12
40 48,85 8,00 7,93 8,00 7,97
Tabel 2. Data Pengamatan Zat Kloroform
T (oC)WPikno + Tali + Kloroform
(gram)
t Zat (s)
t1 t2 t3 tavg
Ruang 58,08 3,90 4,00 3,80 3,90
30 57,72 4,00 3,90 3,90 3,93
35 57,97 3,60 3,80 3,90 3,76
40 58,85 3,80 3,50 4,00 3,76
Tabel 3. Data Pengamatan Zat Air (untuk Zat Metanol)
T (oC) WPikno + Tali + Air (gram)t Zat (s)
t1 t2 t3 tavg
Ruang 53,48 7,98 7,98 7,73 7,89
30 53,73 7,70 7,82 7,72 7,74
35 53,78 7,55 7,47 7,50 7,50
40 54,05 7,43 7,45 7,44 7,44
Page 6 of 24
Tabel 4. Data Pengamatan Zat Air (untuk Zat Kloroform)
T (oC) WPikno + Tali + Air (gram)t Zat (s)
t1 t2 t3 tavg
Ruang 45,24 5,60 5,70 5,70 5,66
30 46,14 6,00 6,00 6,00 6,00
35 45,78 5,80 5,50 5,70 5,66
40 45,72 5,30 5,30 5,20 5,26
Page 7 of 24
V. PENGOLAHAN DATA
1. Penentuan Volume Pikno
V Piknometer=W Pikno+Tali+Air−W Pikno+Tali
ρair
Tabel 5. Volume Piknometer Kosong
PiknometerWPikno + Tali + Air
(gram)
WPikno + Tali
(gram)ρAir (g/mL)
VPiknometer
(mL)
A (untuk Metanol) 53,48 28,86 0,996377 24,70
B (untuk Kloroform) 45,24 19,74 0,996377 25,59
2. Penentuan ρ Zat pada Berbagai Suhu
ρZat=W Pikno+Tali+Zat−W Pikno+Tali
V Piknometer
Tabel 6. Massa Jenis Zat Metanol di Berbagai Suhu
T (oC)WPikno + Tali + Metanol
(gram)
WPikno + Tali
(gram)VPiknometer (mL) ρMetanol (g/mL)
Ruang 48,10 28,86 24,70 0,778947
30 48,76 28,86 24,70 0,805668
35 48,78 28,86 24,70 0,806477
40 48,85 28,86 24,70 0,809311
Page 8 of 24
Tabel 7. Massa Jenis Zat Kloroform di Berbagai Suhu
T (oC)WPikno + Tali + Kloroform
(gram)
WPikno + Tali
(gram)VPiknometer (mL) ρKloroform (g/mL)
Ruang 58,08 19,74 25,59 1,498241
30 57,72 19,74 25,59 1,484173
35 57,97 19,74 25,59 1,493942
40 58,85 19,74 25,59 1,528331
3. Penentuan η Zat Zat
ηZat=t Zat x ρZatt Air x ρAir
xηAir
Tabel 8. Viskositas Metanol
T (oC)tAvg Metanol
(s)ρMetanol (g/mL)
tAvg Air
(s)ρAir (g/mL) ηAir (Pa.s) ηMetanol (Pa.s)
Ruang 8,49 0,778947 7,89 0,996377 0,000842 0,000708
30 8,26 0,805668 7,74 0,995649 0,000797 0,000688
35 8,12 0,806477 7,50 0,994033 0,000719 0,000631
40 7,97 0,809311 7,44 0,992216 0,000653 0,000507
Tabel 9. Viskositas Kloroform
T (oC)tAvg Kloroform
(s)ρKloroform (g/mL)
tAvg Air
(s)ρAir (g/mL) ηAir (Pa.s) ηKloroform (Pa.s)
Ruang 3,90 1,498241 5,66 0,996377 0,000842 0,000872
30 3,93 1,484173 6,00 0,995649 0,000797 0,000778
35 3,76 1,493942 5,66 0,994033 0,000719 0,000717
40 3,76 1,528331 5,26 0,992216 0,000653 0,000718
Page 9 of 24
4. Penentuan E dan A
ln η= ERx 1T
+ ln A
Y = mx + c ; m = ER c = ln A
Tabel 10. Data untuk menentukan nilai E dan A
Larutan T (oC) 1/T (1/K) ηZat (Pa.s) ln ηZat
Air
Ruang 0,003327 0,000842 -7,079730
30 0,003300 0,000797 -7,134655
35 0,003246 0,000719 -7,237649
40 0,003194 0,000653 -7,333933
Metanol
Ruang 0,003327 0,000708 -7,253066
30 0,003300 0,000688 -7,281721
35 0,003246 0,000631 -7,368204
40 0,003194 0,000507 -7,586999
Kloroform
Ruang 0,003327 0,000872 -7,044721
30 0,003300 0,000778 -7,158784
35 0,003246 0,000717 -7,240434
40 0,003194 0,000718 -7,239040
Page 10 of 24
Grafik 1. Perbandingan ln η terhadap 1/T pada Air
0.003150.00320.003250.00330.00335-7.4
-7.3
-7.2
-7.1
-7
-6.9
f(x) = 1906.90390821083 x − 13.4258700921477
Zat Air
Series2Linear (Series2)
1/T (1/K)
ln η
Persamaan Regresi : y = 1906,9x - 13,426
1906,9 = ER - 13,426 = ln A
E = 1906,9 x 8,314 A = e- 13,426
E = 15853,96 J.mol-1 A = 1,4762 x 10-6
Grafik 2. Perbandingan ln η terhadap 1/T pada Metanol
0.00315
0.0032
0.00325
0.0033
0.00335-7.7
-7.5
-7.3
-7.1
f(x) = 2460.13725349587 x − 15.4091508728576
Zat Metanol
Series2Linear (Series2)
1/T (1/K)
ln η
Persamaan Regresi : y = 2460,1x - 15,409
2460,1 = ER - 15,409 = ln A
E = 2460,1 x 8,314 A = e- 15,409
Page 11 of 24
E = 20453,27 J.mol-1 A = 2,0321 x 10-7
Grafik 3. Perbandingan ln η terhadap 1/T pada Kloroform
0.00315
0.0032
0.00325
0.0033
0.00335-7.3
-7.2
-7.1
-7
-6.9
f(x) = 1377.33068005259 x − 11.6701397490618
Zat Kloroform
Series2Linear (Series2)
1/T (1/K)
ln η
Persamaan Regresi : y = 1377,3x – 11,67
1377,3 = ER - 11,67 = ln A
E = 1377,3 x 8,314 A = e- 11,67
E = 11450,87 J.mol-1 A = 8,5464 x 10-6
Tabel 11. Nilai E dan A untuk setiap ZatZat E (J.mol-1) A
Air 15853,98 1,4762 x 10-6
Metanol 20453,27 2,0321 x 10-7
Kloroform 11450,87 8,5464 x 10-6
Page 12 of 24
5. Penentuan Tetapan Van der Waals
1ρ=1ηx+b
Y = mx + c ; c = b = tetapan Van der Waals
Tabel 12. Data untuk menentukan tetapan Van der Waals