DUNIA SAINS: Laporan Praktikum Fluida "SUHU DAN VISKOSITAS"

LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA

“SUHU DAN VISKOSITAS”

Oleh:

Esti Anugraheni M. (12030654056)

Huni Hindrati (12030654212)

Suryatin Ardiningsih (12030654225)

M. Martha Ayuhans (12030654226)

Silvia Haryanti (12030654229)

Pendidikan Sains B 2012

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN SAINS

2014

ARCHIMEDES DAN MASSA JENIS

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan pada Senin, 12 Mei 2014 di Laboratorium Pendidikan Sains Unesa. Percobaan yang kami lakukan bertujuan untuk menyelidiki pengaruh suhu fluida terhadap kecepatan jatuhnya benda. Metode yang kami lakukan adalah mengukur diameter kelereng, menimbang massa kelereng, mendinginkan minyak goreng hingga mencapai suhu 20°C, memasukkan kelereng ke dalam minyak goreng dan mencatat waktu yang ditempuh kelerang dengan jarak 50 cm, menunggu suhu minyak goreng naik sampai 25°C, lalu melakukan kegiatan yang sama untuk mendapat waktu tempuh kelereng. Memanaskan minyak goreng sampai suhu 40°C dan melakukan kegiatan yang sama. Mengulangi langkah yang sama dengan suhu 35°C dan 30°C. Hasil yang kami dapatkan adalah bahwa suhu mempengaruhi besarnya kecepatan jatuhnya benda. Semakin tinggi suhu zat cair, maka semakin kecil viskositas zat cair tersebut. Kecepatan benda ketika dijatuhkan ke dalam zat cair yang sudah dipanaskan menjadi semakin cepat karena dipengaruhi oleh kenaikan temperature dan gravitas bumi sehingga waktu tempuh benda semakin sedikit. Hasil yang kami dapatkan sudah sesuai dengan teori yaitu tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kecil viskositas zat cair tersebut. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kecil viskositas zat gas tersebut (Rosiana, 2005).

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Setiap fluida, baik gas maupun cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai viskositas. Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan-bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Viskositas pada zat cair disebabkan oleh adanya gaya kohesi yaitu gaya tarik menarik antara molekul sejenis (Sarojo, 2009).

Prinsip viskositas ini dapat digunakan dalam proses pemisahan minyak dengan air. Kekentalan suatu zat cair dapat dihitung dengan hukum Stokes. Viskositas cairan turun dengan naiknya temperatur. 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.

Dengan melakukan percobaan ini, kita akan mengetahui pengaruh suhu terhadap kecepatan jatuhnya benda yang akan berpengaruh terhadap besarnya viskositas.

B. Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh suhu fluida terhadap kecepatan jatuhnya benda?

C. Tujuan

Menyelidiki pengaruh suhu fluida terhadap kecepatan jatuhnya benda.

D. Hipotesis

Semakin tinggi suhu fluida maka semakin besar kecepatan jatuhnya benda.

BAB II

DASAR TEORI

Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan-bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Viskositas pada zat cair disebabkan oleh adanya gaya kohesi yaitu gaya tarik menarik antara molekul sejenis (Sarojo, 2009).

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu. Hal ini bisa dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air mengalir lebih cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kecil viskositas zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kecil viskositas zat gas tersebut ( Rosiana, 2005).

Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan. 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.

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. 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. Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak (Rao, 2003).

Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Semakin besar viskositas (kekentalan) fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan juga menunjukkan semakin 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. Zat cair lebih kental (viskositasnya) daripada gas, sehingga untuk mengalirkan zat cair diperlukan gaya yang lebih besar dibandingkan dengan gaya yang diberikan untuk mangalirkan gas.

Bila sebuah bola yang massa jenisnya lebih besar daripada massa jenis fluida dan berjari-jari r, dimasukkan ke dalam suatu fluida zat cair, maka bola tersebut akan jatuh dipercepat sampai suatu saat kecepatannya maksimum (V_maks). Pada kecepatan V_maks ini, benda akan bergerak beraturan karena gaya beratnya sudah diimbangi oleh gaya gesek fluida.

Menurut George Stokes besarnya gaya gesek pada fluida inilah yang disebut gaya stokes dengan koefisien viskositasnya η dengan konstanta k = 6πr. Sehingga gaya gesek (gaya stokes) dapat dirumuskan sebagai:

Jika sebuah benda berbentuk bola jatuh bebas dalam suatu fluida kental (gambar 1.17), kecepatannya akan bertambah karena pengaruh gravitasi bumi sehingga mencapai suatu kecepatan terbesar yang tetap. Kecepatan terbesar yang tetap tersebut dinamakan kecepatan terminal. Pada saat kecepatan terminal tercapai, berlaku keadaan:

Dengan :

v = kecepatan terminal (m/s)

η = koefisien viskositas fluida (Pa s)

r = jari-jari bola (m)

g = percepatan gravitasi (m/s²)

ρ_b = massa jenis bola (kg/m³⁾

ρ_f= massa jenis fluida (kg/m³⁾

BAB III

METODE PERCOBAAN

A. Rancangan Percobaan

Gambar 4. Rancangan percobaan suhu dan viskositas

B. Alat dan Bahan

Alat:

1. Gelas panjang 60cm 1 buah

2. Kelereng 5 buah

3. Stopwatch 1 buah

4. Kompor Listrik 1 buah

5. Jangka sorong 1 buah

6. Neraca digital 1 buah

7. Termometer 1 buah

Bahan:

1. Minyak goreng 500 ml

2. Es batu 1 buah

C. Variabel yang digunakan

1. Variabel Kontrol : Volume fluida

2. Variabel Manipulasi : Suhu fluida (40°C, 35°C, 30°C, 25°C, 20°C)

3. Variabel Kontrol : Kecepatan dan waktu jatuhnya benda

D. Alur Percobaan

E. Langkah Kerja

Mengukur diameter kelereng dengan menggunakan jangka sorong. Menimbang massa kelereng dengan menggunakan neraca digital. Mendinginkan minyak goreng hingga mencapai suhu 20°C. Memasukkan kelereng ke dalam minyak goreng dan mencatat waktu yang ditempuh kelerang dengan jarak 50 cm. Menunggu suhu minyak goreng naik sampai 25°C, lalu melakukan kegiatan yang sama untuk mendapat waktu tempuh kelereng. Memanaskan minyak goreng sampai suhu 40°C dan melakukan kegiatan yang sama. Mengulangi langkah yang sama dengan suhu 35°C dan 30°C.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. DATA

Berdasarkan percobaan Suhu dan Viskositas yang telah kami lakukan, diperoleh data sebagai berikut:

Diameter kelereng (d) = 1,15 cm

Jari-jari kelereng (r) = 0,575 cm

Volume kelereng (V) = 0,79 cm³

Massa benda (m) = 2 gr

B. ANALISIS

Berdasarkan percobaan suhu dan viskositas yang telah kami lakukan didapatkan data yaitu: dengan menggunakan bahan minyak goreng yang memiliki suhu 20°C, waktu yang ditempuh kelereng dengan jarak 50cm adalah 2,64 s dengan kecepatan kelereng 0,19 m/s dan viskositas minyak goreng 0,97 Pa.s. Untuk minyak goreng dengan suhu 25°C, waktu yang ditempuh kelereng dengan jarak 50cm adalah 2,13 s dengan kecepatan kelereng 0,23 m/s dan viskositas minyak goreng 0,55 Pa.s. Untuk minyak goreng dengan suhu 30°C, waktu yang ditempuh kelereng dengan jarak 50cm adalah 1,90 s dengan kecepatan kelereng 0,26 m/s dan viskositas minyak goreng 0,48 Pa.s. Untuk minyak goreng dengan suhu 35°C, waktu yang ditempuh kelereng dengan jarak 50cm adalah 1,83 s dengan kecepatan kelereng 0,27 m/s dan viskositas minyak goreng 0,46 Pa.s. Untuk minyak goreng dengan suhu 40°C, waktu yang ditempuh kelereng dengan jarak 50cm adalah 1,70 s dengan kecepatan kelereng 0,29 m/s dan viskositas minyak goreng 0,43 Pa.s.

BAB V

PEMBAHASAN

Berdasarkan analisis data di atas, hasil percobaan yang kami lakukan sesuai dengan teori bahwa semakin tinggi suhu zat cair, maka semakin kecil viskositas (kekentalan) zat cair tersebut. Viskositas pada zat cair tersebut dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas akan turun dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur. Kecepatan kelereng ketika dijatuhkan ke dalam zat cair yang sudah dipanaskan menjadi semakin cepat karena dipengaruhi oleh kenaikan temperature dan gravitas bumi sehingga waktu tempuh kelereng semakin sedikit.

Hal tersebut juga dapat dibuktikan dalam grafik hubungan antara suhu dan viskositas zat cair bahwa ketika suhu zat cair 20°C, diperoleh viskositas sebesar 0,97 Pa.s. Ketika suhu zat cair 25°C, diperoleh viskositas sebesar 0,55 Pa.s. Ketika suhu zat cair 30°C, diperoleh viskositas sebesar 0,48 Pa.s. Ketika suhu zat cair 35°C, diperoleh viskositas sebesar 0,46 Pa.s. Dan ketika suhu zat cair 40°C, diperoleh viskositas sebesar 0,43 Pa.s. Grafik tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu zat cair, maka semakin kecil viskositas zat cair tersebut.

BAB VI

PENUTUP

Berdasarkan pembahasan di atas, kami dapat menyimpulkan bahwa suhu mempengaruhi besarnya kecepatan jatuhnya benda. Semakin tinggi suhu zat cair, maka semakin kecil viskositas zat cair tersebut. Kecepatan benda ketika dijatuhkan ke dalam zat cair yang sudah dipanaskan menjadi semakin cepat karena dipengaruhi oleh kenaikan temperature dan gravitas bumi sehingga waktu tempuh benda semakin sedikit.

DAFTAR PUSTAKA

Imfranroni. 2013. Pengaruh Suhu dan Konsentrasi Terhadap Viskositas. Online.

http://imfran-imfranpurba.blogspot.com/2013/01/pengaruh-suhu-dan-konsentrasi-terhadap.html (diakses pada 18 Mei 2014 pukul 20.00 WIB).

Ridwan. 2013. Viskositas da Hukum Stokes. Online.

http://duniafisikaasyik.wordpress.com/2012/06/03/6-viskositas-dan-hukum-stokes/ (diakses pada 18 Mei 2014 pukul 20.00 WIB).

Sutrisno. 2011. Hukum Stokes. Online.

http://deteksiphysics.wordpress.com/2011/12/14/hukum-stokes/

(diakses pada 18 Mei 2014 pukul 20.00 WIB).