|
Laporan Awal
|
Laporan akhir
|
Kinerja
|
Total
|
|
|
|
|
|
|
NAMA : Ratna Sari
NRM : 3315160520
KELOMPOK : 6
PRODI : Pendidikan Kimia
DOSEN
PENGAMPU : Dra. Wirda Nilawati, M.Si
|
|
Koordinator Harian:
Puspita Wahyu Kirlani
|
|
Asisten
Laboratorium:
|
|
1. Hapsari Prada Kencana (Gerak
Harmonis Sederhana)
2. Solihatul Afiah (Elastisitas
Bahan)
3. Ovidiantika Khairunnisa
(Viskositas Kekentalan Zat Cair)
4. Mega Sofiana (Tegangan Permukaan
I)
5. Farah Muthi Hermawati (Konstanta
Joule)
6. Esrawati (Kalorimeter Aliran)
7. Rizky Hutami (Tegangan Permukaan
II)
|
|
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Negeri Jakarta
2016
|
|
Tegangan Permukaan II
|
|
PRAKTIKUM FISIKA
DASAR 1 SEMESTER 105
|
|
TANGGAL
PERCOBAAN :
TANGGAL
PENGUMPULAN :
|
TEGANGAN PERMUKAAN II
A.
TUJUAN
·
Menentukan tegangan permukaan
dengan metode:
a.
Tekanan maksimum gelembung
b.
Kenaikan kapiler
·
Mengetahui faktor-faktor yang
mempengaruhi tegangan permukaan.
·
Menyelidiki gejala tegangan
permukaan.
·
Mengetahui kedudukan permukaan
air pada kaki yang terbuka dari manometer.
·
Mengetahui dan memahami
pengertian dasar tegangan permukaan.
·
Memahami bagai mana cara
menurunkan persamaan tegangan permukaan dengan metode jaeger.
B.
T E O R I
DASAR
1. Tegangan Permukaan dan Tenaga Permukaan
Molekul-molekul zat cair di bagian permukaan mempunyai kohesi lebih
besar dibandingkan dengan bagian dalam. Gaya tarik dengan molekul-molekul di
udara di atasnya relatif amat kecil. Hal ini menyebabkan sifat istimewa pada
permukaan zat cair, yaitu terdapat tegangan
permukaan atau tegangan bidang atas.
Tegangan permukaan H (lebih tepat disebut koefisien tegangan
permukaan) merupakan resultan gaya kohesi pada molekul-molekul lapisan permukaan
tiap satuan panjang. Satuan dari H adalah dyne/cm dan N/m.
Untuk membawa molekul zat cair dari bagian dalam ke permukaan
diperlukan usaha melawan gaya kohesi permukaan zat cair diperlukan suatu usaha.
Usaha yang diperlukan untuk menambah luas permukaan tiap satuan luas disebut tenaga permukaan. Tenaga permukaan ini
juga diberi simbol H, satuanya erg/cm2 dan
Joule/m2 . Besarnya tenagapermukaan sama
dengan besamya tegangan permukaan , hanya
satuannya yang berbeda.
2. Tekanan Pada Permukaan
Lengkung
Pada permukaan zat cair (bidang batas) yang lengkung ada tambahan
tekanan yang berasal dari tegangan pemukaan H. Untuk permukaan lengkung,
tekanan permukaan dirumuskan:
P = K +
H (
+
) (1)
dimana K adalah tekanan kohesi, r1 dan r2 sama
dengan jari-jari kedua kelengkungan utamanya. Harga r positif bila permukaannya
cembung. Untuk P yang positif, berarti tekanannya menuju ke dalam cairan.
Jika gaya reaksi dari cairan sendiri adalah P', arahnya berlawanan
dengan P, maka P nettonya adalah
|
|
æ
|
1
|
|
1
|
ö
|
|
||
|
pnetto=
|
P' - K - H ç
|
|
|
+
|
|
|
÷
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
netto
|
ç
|
|
|
|
|
|
÷
|
|
|
|
è r1
|
|
|
r2 ø
|
(2)
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Untuk permukaan bola berjari-jari r (r1 =r2=r), persamaan di atas menjadi:
|
|
|||||||
|
Pnetto=
P' - K -
|
2H
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
r
|
|
|
|
(3)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Jelaslah mengapa tekanan gelembung udara di dalam zat cair makin
besar jika jari-jarinya makin kecil,
3. Sudut kontak, Meniskus dan Kenaikan Kapiler.
Jika
gaya kohesi cairan lebih besar dibandingkan gaya adhesi molekul-molekul cairan
dengan dinding, maka permukaan akan setimbang bila sudut antara permukaan
cairan dengan dinding disebut tumpul. Sudut antara permukaan cairan dengan dinding
ini disebut sudut kontak. Jika sudut kontak tumpul, peristiwa ini disebut
meniskus cembung. Sebaliknya jika gaya kohesi cairan lebih kecil dibandingkan
dengan gaya adhesi, maka sudut kontaknya runcing, dan peristiwa ini disebut
meniskus cekung. Untuk zat cair yang sudut kontaknya tumpul dikatakan tak
membasahi dinding.
Jika sebuah pipa kapiler ujungnya dicelupkan kedalam zat cair yang
membasahi dinding, maka zat cair akan naik setinggi h, dan dapat dibuktikan
bahwa:
|
h =
|
2H
cosq
|
|
|
|
rgr
|
(4)
|
||
|
|
|||
|
|
|
q = sudut kontak
r = massajenis cairan
g = percepatan grafitasitas
Gambar 1. Sudut kontak
Untuk air q sangat kecil, maka cos q =1,
dan h =
. H bergantung pada suhu. H dari
suatu cairan makin kecil jika suhunya makin
rendah. Sehingga H akan sama dengan 0 bila suhunya sama dengan suhu suhu kritis
tk.
·
Sudut Kontak
Permukaan cairan cenderung mendatar sebab molekul-molekul carian di
bagian permukaan yang miring akan mengalami komponen gaya tegangan muka ke arah
yang melawan kemiringan. Tetapi tidaklah demikian halnya dengan molekul-molekul
cairan disebelah tepi bejana. Kalau gaya tarik oleh molekul-molekul bejana
lebih besar dari pada gaya kohesi bagian permukaan disebelah tepi cenderung
naik sehingga permukaan air itu menjadi cekung. Sebaliknya, kalau gaya kohesi
lebih besar daripada gaya adhesi, permukaan akan cembung. Seperti misalnya
permukaan air raksa di dalam bejana kaca.
Dengan pengertian tegangan muka, gejala diatas dapat diterangkan
sebagai berikut :
Udara di atas permukaan , di dalah setengah
bulatan influensi bagian atas permukaan . demikian lah secara umum tegangan
muka ditentukan oleh jenis media disebelah-menyebelah permukaan bidang batas
dua media itu. Dengan notasi 1 untuk bahan kaca bejan tempat cairan, tegangan
muka di perbatasan cairan dengan udara hendak dituliskan : H23 dan
yang diperbatasan cairan dengan bejana tempatnya H21 sedang yang
diperbatasan udara dengan bejana sebaho H31. Untuk molekul di
perbatasan tiga media dibagian tep permukaan, berlaku syarat keseimbangan :
H31 = H21 + H23Cosq
Sehingga,
apa yang dinamakan sudut kontak memenuhi persamaan :
Cos q =
Yang
memperlihatkan bahwa permukaan akan cekung yaitu q<
π yaitu cosq > 0 bilamana H31 > H21
yang cembung bila sebalikanya.
·
Kenaikan kapiler
Dari
gambar terlihat bahwa dengan kontak q, resultante gaya tegangan muka disekeliling
tepi dalam buluh diberikan oleh :
F = 2π(H13-H12) = 2πrH23Cosq
4. kapilaritas
Tegangan
permukaan menyebabkan terbentunya
bagian yang tinggi dan bagian yang rendah dari cairan pada bagian tabung yang
sempit. Efek ini disebut kapilaritas. Pada tabung dengan diameter yang sangat
kecil, zat cair tampak naik atau turun relatif terhadap tingkat zat cair
yang menelilinginya. Zat cair naik atau
tuun bergantung pada kekuatan relatif gaya adhesi dan kohesi. Dengan demikian
air naik dalam tabung gelas, sementara air raksa turun. Besar naiknya atau
turunnya bergantung pada tegangan-tegangan permukaan yang menjaga agar
permukaan zat cair tidak pecah.
5. Faktor-faktor yang memengaruhi tegangan
permukaan
Semua fenomena permukaan menunjukkan bahwa
permukaan zat cair dapat dianggap sebagai dalam keadaan tertegang, dengan
demikian rupa sehingga klau ditinjau setiap garis di dalam atau yang membatasi
permukaannya, maka zat-zat di kedua sisi garis tersebut saling tarik menarik .
faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan :
·
Jenis carian
·
Suhu
·
Adanya zat terlarut
·
Sufraktan (zat yang dapat mengaktifkan permukaan)
·
Konsentrasi zat terlarut.
C.
ALAT DAN BAHAN
|
1.
|
Pipa
kapiler
|
5.
|
tabung
erlenmeyer
|
|
2.
|
Bejana
gelas
|
6.
|
Mistar
|
|
3.
|
Manometer
terbuka
|
7.
|
Termometer
|
|
4.
|
Buret
|
8.
|
Mikrometer sekrup
|
D.
CARA KERJA
Gambar 2. Rangkaian Percobaan TP2
1.
Mempersiapan
a. Air pada pipa U dalam keadaan yang minimal.
b. Air pada kedua kaki manometer terbuka harus sama
tinggi (h0) .
c. Mengisi buret pada kran tertutup.
d. Mengisi bejana gelas dengan air.
2.
Melakukan Percobaan
a.
Mengukur jarak dari ujung bawah pipa kapiler
sampai dimana pipa itu akan dicelupkan (hz).
Berilah tanda pada jarak tersebut.
b. Mencelupkan pipa kapiler sampai batas tanda
tersebut.
c. Membuka kran buret, dengan perlahan-lahan.
d. Memperhatikan Ujung pipa kapiler Yang
dicelupkan, pada saat keluar gelembung udara Yang pertama, catat kedudukan
permukaan air pada kaki Yang terbuka dari manometer (hm).
h1 = 2(hm - ha )
e.
mengukur suhu air pada bejana gelas untuk
menentukan harga r2, dan pada manometer untuk menentukan rl, dengan
cara mencocokkan harga suhu tersebut dalam tabel massa jenis pada buku
referensi.
f. Melakukan langkah 4 dan 5 sebanyak lima kali.
g.
Mengulangi percobaan dengan mengubah jarak pada
pipa kapiler (jarak h2 yang berbeda). Jarak h2 dirubah
sebanyak 3 kali perubahan.
Metode
lain:
1) Melepaskan pipa kapiler pada set alat.
2)
Membersihkan pipa kapiter tersebut, usahakan
jangan ada gelembung air yang tersisa pada pipa kapiler tersebut
3) Mencelupkan pipa kapiler tersebut pada gelas
yang berisi air secara tegak lurus.
4)
Mengukurlah tinggi permukaan air didalam dan
diluar pipa kapiler sebanyak 5 Kali pengukuran
5)
Mengulangi percobaan 1 s.d 4 dengan menambahkan
air diluar pipa kapiler. Penambahan air ini sebanyak 3 kali.
E.
PERTANYAAN
1.
Apakah Yang dimaksud dengan metode tekanan
maksimum gelembung pada percobaan tegangan permukaan !
Jawab :
Metode tekanan maksimum gelembung atau yang dikenal dengan metode
Jaeger yaitu metode mengukur tegangan permukaan dengan dasar, Dp =
, dimana Dp akan
maksimum apabila R minimum, akan tetapi R adalah minimum pada waktu jari-jari
gelembung itu sama dengan jari-jari mulur pipa. Seperti pada gambar :
Sedangkan DP = P0
+
- (P0 +
)
=
Dimana P0 = tekanan barometer dalam cmHg dan massa jenis
dianggap 1 gram/cm3 serta massa jenis Hg diamggap 13,6 gram/cm3.
2.
Apakah tegangan permukaan bergantung pada suhu
zat cair Yang digunakan ? Jelaskan!
Jawab :
Ya, tegangan permukaan bergantung pada suhu zat cair yang
digunakan. Karena, tegangan permukaan vairan tutun bila suhu naik, karena
dengan bertambahnya suhu molekul-molekul cairan bergerak lebih capat dan
pengaruh interaksi antara cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh interaksi
antara molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun.
3.
Turunkan persamaan untuk menentukan tegangan
permukaan dengan metode tekanan maximiun gelembung!
Jawab :
P = K +
H (
+
) (1)
dimana K adalah tekanan kohesi, r1 dan r2 sama
dengan jari-jari kedua kelengkungan utamanya. Harga r positif bila permukaannya
cembung. Untuk P yang positif, berarti tekanannya menuju ke dalam cairan.
Jika gaya reaksi dari cairan sendiri adalah P', arahnya berlawanan
dengan P, maka P nettonya adalah
|
|
æ
|
1
|
|
1
|
ö
|
|
||
|
Pnetto =
|
P' - K - H ç
|
|
|
+
|
|
|
÷
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
netto
|
ç
|
|
|
|
|
|
÷
|
|
|
|
è r1
|
|
|
r2 ø
|
(2)
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Untuk permukaan bola berjari-jari r (r1 =r2=r), persamaan di atas menjadi:
|
|
|||||||
|
Pnetto=
P' - K -
|
2H
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
r
|
|
|
|
(3)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Jadi, mengapa tekanan gelembung udara di dalam zat cair makin besar
jika jari-jarinya makin kecil.
F.
TABEL PENGAMATAN
|
No.
|
Percobaan
Ke-
|
T1
(°C)
|
T2
(°C)
|
hz
(cm)
|
hm
(cm)
|
Dhm
(cm)
|
r
(mm)
|
Cos
q
|
h=2(hm-hz)
(cm)
|
|
1
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G.
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Praktikum
tegangan permukaan 2 bertujuan untuk menentukan tegangan permukaaan dengan
metode tekanan maksimum gelembung dan kenaikan kapiler. Alat dan bahan yang
digunakan adalah pipa kapiler bejana gelas, manometer terbuka, buter, tabung
erlemeyer, mistar, termometer, mikrometer sekrup.
Hal
yang dilakukan pada saat praktikum adalah mengisi air pada bejana gelas, untuk
tabung U. Air yang diisikan di dalam tabung U usahakan untuk seminimal mungkin.
Isi Buret dan beri tanda pada pipa kapiler untuk seberapa dalam pipa kapiler
yang akan dicelupkan pada air di bejana gelas. Dan tidak lupa untuk menghitung
suhu air yang digunakkan. Membuka kran buret secara perlahan sampai keluar
gelembung pertama dari pipa kapiler lalu tutup kran buret dan hitung perubahan
yang terjadi pada manometer terbuka.
Pada
percobaan yang dilakukan pipa kapiler dicelupkan denga kedalaman yang
berbeda-beda yaitu 1 cm, 1,5 cm, dan 2 cm. Setelah mendapatkan perubahan tinggi
pada manometer terbuka perlu dihitung h dengan rumus h = 2 (hm-hz), sebelum
menghitung tegangan permukaan dengan rumus h =
. Untuk menghitung h yang benar adalah
dihitung dari bawah menometer terbuka bukan hanya perubahannya saja karena
tegangan permukaan terjadi pada seluruh air dan bukan pada perubahannya saja.
Selain itu, air pada pipa U dibuat seminimal mungkin agar tenaga yang permukaan
yang diperlukan untuk mengeluarkan gelembung air pertama kali dapat
diperkirakan dengan baik. Karena apabila disamakan dengan manometer terbuka perlu
tenaga yang lebih yang lebih besar dan itu perllu tempat menampung air yang
lebih besar pula, sedangkan pipa U yang digunakkan memounyai ukuran yang tidak
terlalu besar.
Dari
data yang didapatkan pada percobaan, setelah melakukan 5 kali percobaan untuk
setiap tinggi pipa kapiler yang dicelupkan. Hasil dari pengolahan dan
perhitungan didapatkan hasil jika tegangan permukaan untuk tinggi 2 cm sebesar
25,1615 dyne/cm, untuk 1,5 cm sebesar 30,968 dyne/cm dan untuk 1 cm sebesar
37,9358 dyne/cm.
Sedangkan
menurut buku referensi tegangan permukaan merupakan resultan gaya kohesi pada
molekul-molekul lapisan permukaan tiap satuan panjang yang dimana besar
tegangan permkaan untuk air di suhu ruangan (25°C) adalah 72,2 dyne/cm. Walaupun suhu air pada praktikum sebesar 29°C namun perbedaan yang dihasilkan seharusnya tidak terlalu signifikan.
Perbedaan
hasil yang didapat dengan teori yang ada bisa saja disebabkan karena air dalam
pipa U tidak diisi secara minimal sehingga proses menekan udara di dalam pipa
kapiler lebih cepat. Kurang tepatya menutup huret punbisa jadi pemicu karena
apabila kran buret telat untuk ditutup maka tinggi pada tabung manometer
terbuka akan berubah pula. Tinggi pipa kapiler yang dicelupkan pun bisa saja
menjadi kesalahan karena pada saat memberi tanda pada pipa kapiler menggunakan
label yang kurang jelas ke tepetan ukurannya. Selain itu, pada proses
pencelupan pun pipa kapiler tidak tegak lurus dengan air melaikan sedikit
bengkok sehingga pipa yang harus dicelupnkan pun tidak dapat terlihat dengan
jelas yang mengakibatkan kesalahan yang dilakukanpun menjadi semakin besar
pula.
H.
DATA PENGAMATAN
|
No
|
Percobaan
Ke-
|
T1
(°C)
|
T2
(°C)
|
hz
(cm)
|
Dhm
(cm)
|
Hm
(cm)
|
h = 2(hm-hz)
(cm)
|
h = 2(Dhm-hz)
(cm)
|
|
1
|
1
|
29
|
29
|
2
|
1,2
|
3,2
|
2,4
|
-1,6
|
|
2
|
29
|
29
|
2
|
1,3
|
3,3
|
2,6
|
-1,4
|
|
|
3
|
29
|
29
|
2
|
1,4
|
3,4
|
2,8
|
-1,2
|
|
|
4
|
29
|
29
|
2
|
1,3
|
3,3
|
2,6
|
-1,4
|
|
|
5
|
29
|
29
|
2
|
1,3
|
3,3
|
2,6
|
-1,4
|
|
|
2
|
1
|
29
|
29
|
1
|
0,8
|
2,8
|
3,6
|
-0,4
|
|
2
|
29
|
29
|
1
|
1
|
3
|
4
|
0
|
|
|
3
|
29
|
29
|
1
|
1
|
3
|
4
|
0
|
|
|
4
|
29
|
29
|
1
|
1
|
3
|
4
|
0
|
|
|
5
|
29
|
29
|
1
|
1
|
3
|
4
|
0
|
|
|
3
|
1
|
29
|
29
|
1,5
|
1,2
|
3.2
|
3,4
|
-0,6
|
|
2
|
29
|
29
|
1,5
|
1
|
3
|
3
|
-1
|
|
|
3
|
29
|
29
|
1,5
|
1,1
|
2,1
|
3,2
|
-0,8
|
|
|
4
|
29
|
29
|
1,5
|
1,1
|
3,1
|
3,2
|
-0,8
|
|
|
5
|
29
|
29
|
1,5
|
1,1
|
3,1
|
3,2
|
-0,8
|
Nst termometer = 1°C
Nst mistar = 0,1 cm
Nst mikrimeter sekrup = 0,01 mm
Diameter pipa kapiler = 0,395 mm
Jari-jari pipa kapiler = 0,1975
mm atau 0,01975 cm
I.
KESIMPULAN DAN SARAN
· KESIMPULAN
o Tegangan permukaan adalah resultan gaya kohesi pada molekul-molekul
lapisan permukaan tiap satuan panjang.
o Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan adalah jenis cairan,
suhu, adanya zat terlarut, sufraktan (zat yang dapat mengaktifkan permukaan),
dan konsentrasi zat terlalut.
o Proses mengetahui tegangan permukaan pada praktikum ini dengan
memperhatikan gelembung pertama yang dikeluatkan pipa kapiler setelag mengisi
pipa U dengan air dan untuk mengihitung tegangan permukannya perlu dihitung
perbahan tingga pada manometer terbuka.
o Menghitung tegangan permukaan dengan metode jaeger dapat dihitung
menggunakan rumus h =
, dimana yang dihitung adalah H
dengan satuan dyne/cm.
o Perubahan tinggi manometer terbuka untuk 2 cm yaitu 3,2; 3,3; 3,4; 3,3;
3,3 cm. Untuk 1 cm yaitu 2,8; 3; 3; 3; 3 cm. Dan untuk 1,5 cm yaitu 3,4; 3;
3,1; 3,1; 3,1 cm.
o Besarnya tegangan permukaan berdasarkan percobaan untuk 2 cm yaitu
25,1615 dyne/cm; 1 cm yaitu 37, 9358 dyne/cm; 1,5 cm yaitu 30,968 dyne/cm.
o Perbedaan bedanya tegangan permukaan dengan referensi yang ada yaitu
telatnya menutup buret, tidak telitinya menghitung perubahan tinggi manometer
terbuka dan tinggi pipa kapiler yang
dicelupkan. Selain itu kurang minimalnya air ada pipa U pun dapat menjadi
pemicu kesalahan.
· SARAN
o Pada saat menghitung tinggi untuk kebutuha percobaan harus dilakukan
dengan teliti.
o Buat air di pipa U menjadi seminimal mungkin.
o Penutupan buret harus dilakukan secara cepat dan tepat.
o Usahakan pencelupan pipa kapiler dilakukan dengan tegak lurus agar
tinggi pencelupan dapat dilihat dengan akurat.
J.
DAFTAR
PUSTAKA
Soedojo,
peter, 1999. Fisika Dasar, Yogyakarta
: Andi Offest
Young
dan freedmen, 2000. Fisika Universita,
Jakarta : Erlangga
Giancoli,
1998. Fisika Jilid 1, Jakarta :
Erlangga
Francis,
1962. Fisika Untuk Unversitas,
Jakarta : Bumi Cipta
Giancoli,
2000. Fisika, Jakarta : Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar