Modul K-1 Viskositas Sebagai Fungsi Suhu
-
Upload
aristya-putra-marzuki -
Category
Documents
-
view
273 -
download
19
description
Transcript of Modul K-1 Viskositas Sebagai Fungsi Suhu
Modul K-1
VISKOSITAS SEBAGAI FUNGSI SUHU
Nama : Aristya Putra Marzuki
NIM : 12512034
Kelompok : 1
Shift : Senin 08.00-11.00 (Minggu ke-2)
Tanggal Praktikum : 21 Oktober 2013
Tanggal Pengumpulan : 28 Oktober 2013
Asisten : Nungky (10510030) & Vivi (10510037)
LABORATORIUM KIMIA FISIK
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2013
Modul K-1
Viskositas sebagai Fungsi Suhu
I. Tujuan
- Menentukan viskositas dari air, kloroform dan toluena dengan metooda Oswald.
- Menentukan tetapan van Der Waals air, kloroform dan toluena.
- Menentukan nilai E (Energi ambang) air, kloroform dan toluena.
II. Teori Dasar
Setiap fluida memiliki kekenyalan yang berbeda – beda. Kekenyalan atau dengan kata
lain yang disebut dengan viskositas merupakan tahanan yang dilakukan suatu lapisan
terhadap lapisan lainnya. Hal ini bisa disebabkan oleh adanya gaya gesek yang menyusun
suatu fluida.
Viskositas disebabkan oleh adanya gaya kohesi, gaya kohesi merupakan gaya tarik
menarik antar molekul sejenis pada zat yang berbentuk cairan. Untuk zat yang berbentuk gas
viskositas disebabkan adanya tumbukkan antara molekul pada gas tersebut. Kebalikan dari
definisi viskositas ialah fluiditas yakni ukuran kemudahan mengalir pada suatu fluida.
Aliran cairan dapat dibagi menjadi dua yakni aliran laminer dan aliran turbulen.
Aliran laminer merupakan laju aliran kecil pada sebuah pipa dengan diameter yang kecil
pula. Sedangkan aliran turbulen merupakan laju aliran besar pada sebuah pipa yang memiliki
diameter besar pula. Untuk sebuah cairan yang mengalir secara laminer terdapat persamaan
Poeseuille yang dinyatakan sebagai berikut :
8
dengan R merupakan jari - jari pipa kapiler dan L panjang pipa kapiler.
Sesuai hukum ditribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energi
yang diperlukan untuk mengalir dihubungkan dengan faktor
⁄ dan viskositas sebanding
dengan
⁄ . Secara kuantitatif pengaruh suhu pada viskositas inyatakan sebagai berikut :
⁄ atau
Dengan A bergantung pada Mr dan volume molar cairan sedangkan E merupakan energi
ambang per mol.
Pada percobaan kali ini kita menggunakan metoda oswold untuk menentukan
viskositas suatu zat. Hal ini didapat dari membandingkan viskositas suatu zat dengan
viskositas air (sebagai viskositas pembanding). Jadi kita membandingkan waktu yang
dibutuhkan kedua zat tersebut berpindah dari titik M menuju titik N pada Viskomter Oswald.
Dengan demikian kita mendapatkan persamaannya sebagai berikut :
maka di dapatkan :
III. Data Pengamatan
- Berat piknometer kosong (Wpikno kosong) = 16,077 gram
Tabel hasil percobaan :
Zat T (0C) Wpikno + zat (gr)
t (s)
t1 t2 trata-
rata Air 30 40,665 5,8 6,4 6,1
35 40,645 6,7 6,4 6,55 40 40,636 6,3 6,1 6,2 45 40,570 6,2 5,6 5,9
Kloroform 30 52,323 5 4,6 4,8
35 52,122 4,4 4,7 4,55 40 51,95 4,3 4,1 4,2 45 51,612 4,2 4,4 4,3
Toluena 30 37,083 6,2 5,6 5,9
35 36,93 5,6 5,4 5,5 40 36,898 5,5 5,5 5,5 45 36,806 5,4 5,5 5,45
IV. Pengolahan Data
1) Penentuan volume piknometer :
- Pada suhu 30 0C :
Vpikno W pikno+air Wpikno kosong
ρair
Vpikno 4 ,665 19,49
9956511
Vpikno = 21,26 mL
- Pada suhu 35 0C :
Vpikno W pikno+air Wpikno kosong
ρair
Vpikno 4 ,645 19,49
994 359
Vpikno = 21,28 mL
- Pada suhu 40 0C :
Vpikno W pikno+air Wpikno kosong
ρair
Vpikno 4 ,636 19,49
99222 4
Vpikno = 21,31 mL
- Pada suhu 45 0C :
Vpikno W pikno+air Wpikno kosong
ρair
Vpikno 4 ,57 19,49
99 21
Vpikno = 21,288 mL
2) Penentuan ρ zat berbagai suhu :
- Kloroform pada suhu 30 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 52,323 19,49
21,26
ρzat = 1,544355597
- Kloroform pada suhu 35 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 52,122 19,49
21,28
ρzat = 1,533458647
- Kloroform pada suhu 40 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 51,95 19,49
21,31
ρzat = 1,523228531
- Kloroform pada suhu 45 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 51,612 19,49
21,288
ρzat = 1,508925216
- Toluena pada suhu 30 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 37, 83 19,49
21,26
ρzat = 0,827516463
- Toluena pada suhu 35 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 36,93 19,49
21,28
ρzat = 0,819548872
- Toluena pada suhu 40 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 36,898 19,49
21,31
ρzat = 0,816893477
- Toluena pada suhu 45 0C :
ρza W pikno+zat Wpikno kosong
pikno,T
ρza 36,8 6 19,49
21,288
ρzat = 0,813416009
3) Penentuan 𝞰 zat berbagai suhu :
Berdasarkan CRC, 𝞰 air pada suhu 30,35,40
dan 45 0C ialah : (kg/m.s)
𝞰30 = 0,0008
𝞰35 = 0,00071
𝞰40 = 0,00065
𝞰45 = 0,00062
- Kloroform pada suhu 30 0C :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 4,8 1,544355597
6,1 9956511 0,0008
𝞰zat = 0,000976431
- Kloroform pada suhu 35 0C :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 4,55 1,533458647
6,55 994 359 0,00071
𝞰zat = 0,000760849
- Kloroform pada suhu 40 0C :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 4,2 1,523228531
6,2 99222 4 0,00065
𝞰zat = 0,000675971
- Kloroform pada suhu 45 0C :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 4,3 1,5 8925216
5,9 99 21 0,00062
𝞰zat = 0,000688578
- Toluena pada suhu 30 0C :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 5,9 ,827516463
6,1 9956511 0,0008
𝞰zat = 0,000643105
- Toluena pada suhu 35 0C :
ηza zat ρzat η𝑎𝑖𝑟
Tabel massa jenis zat berbagai suhu dan viskositas zat berbagai suhu :
Zat T (0C) Vpikno ρ 𝞰
Air 30 21,26 0,9956511 0,0008
35 21,28 0,9940359 0,00071
40 21,31 0,9922204 0,00065
45 21,288 0,9902 0,00062
Kloroform 30 21,26 1,544355597 0,00097643
35 21,28 1,533458647 0,00076085
40 21,31 1,523228531 0,00067597
45 21,288 1,508925216 0,00068858
Toluena 30 21,26 0,827516463 0,00064311
35 21,28 0,819548872 0,00049153
40 21,31 0,816893477 0,00047472
45 21,288 0,813416009 0,00047046
4) Penentuan E dan A :
Tabel 1 ⁄ dan ln 𝞰 :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 5,5 ,819548872
6,55 994 359 0,00071
𝞰zat = 0,000491533
- Toluena pada suhu 40 0C :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 5,5 ,816893477
6,2 99222 4 0,00065
𝞰zat = 0,000474724
- Toluena pada suhu 45 0C :
ηza zat ρzat
air ρair η𝑎𝑖𝑟
ηza 5,45 ,813416 9
5,9 99 21 0,00062
𝞰zat = 0,000470464
Zat T (0C) ⁄ 𝞰 ln 𝞰
Air 30 0,03333333 0,0008 -7,13089883
35 0,02857143 0,00071 -7,250245588
40 0,025 0,00065 -7,338538195
45 0,02222222 0,00062 -7,38579108
Kloroform 30 0,03333333 0,000976431 -6,931606471
35 0,02857143 0,000760849 -7,181075643
40 0,025 0,000675971 -7,299360382
45 0,02222222 0,000688578 -7,280881956
Toluena 30 0,03333333 0,000643105 -7,34920255
35 0,02857143 0,000491533 -7,617981479
40 0,025 0,000474724 -7,652776975
45 0,02222222 0,000470464 -7,661791116
Kurva ln 𝞰 terhadap 1 ⁄ (Air) :
Persamaan garisnya : F(x) = 23,2956 x – 7,9119
1
23,2956 193,67
ln A = -7,9119 ; A = 3,66 x 10-4
Kurva ln 𝞰 terhadap 1 ⁄ (Kloroform) :
Persamaan garisnya : F(x) = 33,0663 x – 8,0753
1
33,0663 27,91
ln A = -8,0753 ; A = 3,11 x 10-4
Kurva ln 𝞰 terhadap 1 ⁄ (Toluena) :
Persamaan garisnya : F(x) = 27,8996 x – 8,3316
1
27,8996 231,96
ln A = -8,3316 ; A = 2,41 x 10-4
5) Penentuan Tetapan van der Waals :
Tabel 1 ⁄ dan 1 ⁄ :
Zat T (0C)
ρ 1/ρ Viskositas 1/visko
Air 30 0,9956511 1,004367896 0,0008 1250
35 0,9940359 1,005999884 0,00071 1408,4507
40 0,9922204 1,007840597 0,00065 1538,46154
45 0,9902 1,009896991 0,00062 1612,90323
Kloroform 30 1,5443556 0,647519264 0,000976431 1024,13791
35 1,53345865 0,652120618 0,000760849 1314,32124
40 1,52322853 0,656500308 0,000675971 1479,3534
45 1,50892522 0,662723367 0,000688578 1452,2683
Toluena 30 0,82751646 1,208435173 0,000643105 1554,95603
35 0,81954887 1,220183487 0,000491533 2034,4514
40 0,81689348 1,224149817 0,000474724 2106,48714
45 0,81341601 1,229383229 0,000470464 2125,56115
Kurva 1 ⁄ terhadap 1 ⁄ (Air) :
Persamaan garisnya : F(x) = 6,5435 . 104 x – 6,4442 . 10
4
1
1
b = -6,4442 x 104
Kurva 1 ⁄ terhadap 1 ⁄ (Kloroform) :
Persamaan garisnya : F(x) = 2,771 . 104 x – 1,6828 . 10
4
1
1
b = -1,6828 x 104
Kurva 1 ⁄ terhadap 1 ⁄ (Toluena) :
Persamaan garisnya : F(x) = 2,8876 . 104 x – 3,3289 . 10
4
1
1
b = -3,3289 x 104
V. Pembahasan
VI. Kesimpulan
Jadi viskositas zat yang kita dapat ialah air pada suhu 30 0C, 35
0C, 40
0C dan 45
0C
berturut – turut : 0,0008 ; 0,00071 ; 0,00065 ; 0,00062. Viskositas Kloroform pada suhu 30
0C, 35
0C, 40
0C dan 45
0C berturut – turut : 0,000976431 ; 0,000760849 ; 0,000675971 ;
0,000688578. Dan Viskositas Toluena : pada suhu 30 0C, 35
0C, 40
0C dan 45
0C berturut –
turut : 0,000643105 ; 0,000495133 ; 0,000474724 ; 0,000470464.
Tetapan van der Waals air, kloroform dan toluena berturut-turut ialah : -6,4442 x 104 ;
-1,6828 x 104 ; -3,3289 x 10
4. Untuk besarnya energi ambang (E) air, kloroform dan toluena
secara berturut-turut ialah : 193,67 ; 27,91 ; 231,96
VII. Daftar Pustaka
- Rao, RR dan Fasad. 2003. “Effects of Velocity-Slip and Viscosity Variation on
Journal Bearings”. Vol 46. India. Halaman 143 – 152.
- Daniels et al. “Experimental Physical Chemistry“. 7th
edition. Halaman 157 – 161
.
VIII. Lampiran
Pertanyaan :
1. Apakah yang dimaksud dengan bilangan Reynold dan bagaimanakah
hubungannya dengan aliran laminer?
2. Sebutkan cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan.
Berikan penjelasan singkat !
Jawab :
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
berikut.
dengan:
vs – kecepatan fluida,
L – panjang karakteristik,
μ – viskositas absolut fluida dinamis,
ν – viskositas kinematic fluida: ν = μ / ρ,
ρ – kerapatan (densitas) fluida.
Pada aliran laminar, fluida bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan
membentuk garis alir tidak berpotongan satu sama lain. Aliran laminer digambarkan
sebagai filamen panjang yang mengalir sepanjang aliran pada laju aliran rendah.
Aliran ini memiliki bilangan Reynold <2300.
2. Ada banyak cara untuk menentukan viskositas suatu zat. Beberapa tipe viskometer
yang biasa digunakan antara lain :
- Viskometer Hoppler
Berdasarkan hukum Stokes padakecepatan bola maksimum, terjadi
keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat – gaya archimides. Prinsip kerjanya
adalah menggelindingkan bola ( yang terbuat dari kaca ) melalui tabung gelas yang
berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari
viskositas zat.
- Cup-type viscometer
Pada metoda ini akan diperoleh waktu yang diperlukan sampel untuk mengalir
pada suatu celah sempit.
- Capilary tube viscometer
Nilai viskositas diperoleh dengan cara membiarkan sampel mengalir dalam
sebuah pipa kapiler dan mengukur beda tekanan di kedua ujung kapiler tersebut.