laporan k-1

Laporan Praktikum KI2142

Kimia Fisik

Percobaan K-1

Viskositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu

Nama : Fathi Rifati Azkiah

NIM : 12513041

Kelompok, Shift : 1, Senin pukul 08.00-12.00 WIB

Tanggal percobaan : 28 Oktober 2014

Tanggal pengumpulan : 4 November 2014

Asisten : Anisah Erika R. (20514059)

Phutri Milana (30513005)

LABORATORIUM KIMIA FISIK

PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

I. Judul Percobaan

Viskositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu

II. Tujuan Percobaan

- Menghitung viskositas cairan dengan menggunakan metode oswald

- Menentukan pengaruh temperatur terhadap viskositas cairan

-

III. Teori Dasar Viskositas didefinisikan sebagai tekanan yang dilakukan suatu lapisan fluida

terhadap lapisan lain. Setiap cairan memiliki viskositas yang berbeda-beda. Salah satu

penyebabnya adalah karena pengaruh ada atau tidaknya gugus hidroksida yang

memungkinkan terjadinya ikatan hidrogen (ikatan hidrogen lebih kuat daripada interaksi

dipol-dipol biasa). Ikatan hidrogen memperbesar viskositas cairan. Selain itu, viskositas

cairan juga dipengaruhi oleh suhu, semakin tinggi suhu suatu cairan maka viskositas

menurun.

Gaya (f) yang diperlukan untuk mempertahankan beda kecepatan (dc) antar lapisan

dengan jarak tertentu (dr) diungkapkan sebagai : f=xxdc/dr. Kebalikan dari viskositas

disebut fluiditas, =1/ yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida.

Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan yaitu dengan metode kapiler

dari Poiseuille. 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 : =xR4xPxt / (8xVxL).

Metode Oswald merupakan suatu metode variasi dari metode Poiseuille yang

menggunakan viskometer Oswald, seperti gambar :

Prinsipnya, sejumlah tertentu cairan

dimasukkan ke dalam A, kemudian dengan cara

menghisap/meniup sehingga cairan di bawah ke B

sampai melewati garis M. Selanjutnya cairan dibiarkan

mengalir secara bebas dan diukur waktu yang

diperlukan untuk mengalir dari garis M ke N. Pada saat

proses mengalirnya cairan melalui pipa kapiler,

tekanan penggerak tidak tetap dan pada setiap saat

(P=xgxh), dengan h adalah tinggi permukaan cairan

pada kedua reservoir alat, g adalah percepatan gravitasi

dan adalah rapat massa cairan.

Karena pada metode ini selalu diperhatikanaliran

cairan dari M ke N dan menggunakan viskometer yang sama,

maka viskositas suatu cairan dapat ditentukan dengan

membandingkan hasil pengukuran waktu (t), rapat massa cairan

() terhadap waktu (t0) dan rapat massa cairan pembanding (0)

M

m

N

A

B

yang diketahui viskositasnya pada suhu pengukuran, dapat

dinyatakan : /0=t/(0xt0) atau =xtx0/(0xt0)

Sesuai dengan hukum Maxwell-Boltzman, pengaruh suhu terhadap viskositas

dinyatakan dengan persamaan empirik: =xeE/RT atau ln =E/RT+ln, dimana E=energy

ambang per mol dan A= tetapan yang bergantung pada massa molekul relatif dan volume

molar cairan. Untuk cairan yang terasosiasi , Batschinski mengaitkan koefisien viskositas

dengan volume jenis pada suhu yang sama sebagai : =c/(v-b) atau v=b+/c=b+c dengan

b,c= tetapan yang bergantung pada jenis zat cair dan v=volume jenis(cm3/gr).

IV. Data Pengamatan

Truang = 26oC

Wpikno kosong :

- sistem air-etanol = 19,14 gram

- sistem air-kloroform = 19,77 gram

Sistem Zat T

(oC)

Wpikno+zat

(gram)

tzat (s) tair (s) Wpikno+air

(gram) t1 t2 t3

trata-

rata t1 t2 t3

trata-

rata

Air-Etanol

26 40,25 9,45 9,6 9,4 9,483 6,45 6,55 6,5 6,5 45,22

30 40,10 9,2 9,1 9,1 9,13 - - - - -

35.5 39,91 8,5 8,2 8,1 8,27 - - - - -

40 39,82 7,5 7,8 7,6 7,63 - - - - -

Air-Kloroform

26 57,74 5 4,9 4,9 4,93 9 9,1 9 9,03 45,38

30 57,23 5 5 5 5 - - - - -

35.5 56,98 4,4 4,5 4,4 4,43 - - - - -

40 56,71 4,3 4,4 4,3 4,33 - - - - -

V. Pengolahan Data

1. Volume piknometer (Vp)

Vp = (Wpikno+air) (Wpikno)

air pada Truangan

Tabel CRC (terdapat pada lampiran) digunakan untuk mengetahui air pada T

tertentu.

1. Sistem air dan etanol

a. Suhu 26C (air = 0.996783 gram/cm3)

Vp = (45,22 gram) (19,14 gram)

0.996783gram

cm3

= 26,1642 cm3

b. Suhu 30C (air = 0.995646 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan

data pada suhu 26C)

Vp = (45,22 gram) (19,14 gram)

0.995646gram

cm3

= 26,194 cm3

c. Suhu 35,5C (air = 0.9938620 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan

data pada suhu 26C)

Vp = (45,22 gram) (19,14 gram)

0.9938620gram

cm3

= 26,2411 cm3

d. Suhu 40C (air = 0.9922187 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan

data pada suhu 26C)

Vp = (44,22 gram) (19,14 gram)

0.9922187 gram/cm3

= 26,2845 cm3

2. Sistem air dan kloroform

a. Suhu 26C (air = 0.996783 gram/cm3)

Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)

0.996783gram

cm3

= 25, 693 cm3

b. Suhu 30C (air = 0.995646 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan

data pada suhu 26C)

Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)

0.995646gram

cm3

= 25, 722 cm3

c. Suhu 35,5C (air = 0.9938620 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan

data pada suhu 26C)

Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)

0.9938620gram

cm3

= 25,7682 cm3

d. Suhu 40C (air = 0.9922187 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan

data pada suhu 26C)

Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)

0.9922187 gram/cm3

= 25,811 cm3

2. Penentuan zat (etanol dan kloroform) pada berbagai suhu

zat = (Wpiknometerzat) (Wp)

Vp


a. Suhu 26C

etanol = (40,25 gram) (19,14 gram)

26,1642 cm3

= 0,8068 gram/cm3

b. Suhu 30C


26,194 cm3

= 0,8002 gram/cm3

c. Suhu 35,5C


26,2411 cm3

= 0,7915 gram/cm3

d. Suhu 40C


26,2845 cm3

= 0,7868 gram/cm3


a. Suhu 26C

kloroform = (57,74 gram) (19,77 gram)

25,693 cm3

= 1,4778 gram/cm3

b. Suhu 30C


25,722 cm3

= 1,4563 gram/cm3

c. Suhu 35,5C


25,7682 cm3

= 1,444 gram/cm3

d. Suhu 40C


25,811 cm3

= 1,4312 gram/cm3

3. Penentuan viskositas () zat

zat = tr zat x zat

tr air x air x air

nilai air didapat dari literatur yang akan dicantumkan dalam perhitungan di bawah.


a. Suhu 26C (air = 0,000871 kg(ms)-1)

zat = 9,483 x 0,8068

6,5 x 0.996783 x 0,000871

= 0,00102853 kg(ms)-1

b. Suhu 30C (air = 0,000798 kg(ms)-1), (tr air menggunakan data pada

suhu 26C)

zat = 9,13 x 0,8002

6,5 x 0.995646 x 0,000798

= 0,00090085 kg(ms)-1

c. Suhu 35,5C (air = 0,000720 kg(ms)-1, dengan catatan dilakukan

pendekatan kepada referensi pada suhu 35C, karena tidak menemukan

referensi untuk suhu tersebut), (tr air menggunakan data pada suhu

26C)

zat = 8,27 x 0,7915

6,5 x 0.9938620 x 0,000720

= 0,0007295 kg(ms)-1

d. Suhu 40C (air = 0,000653 kg(ms)-1)

zat = 7,63 x 0,7868

6,5 x 0.9922187 x 0,000653

= 0,000608 kg(ms)-1


a. Suhu 26C (air = 0,000871 kg(ms)-1)

zat = 4,93 x 1,4778

9,03 x 0.996783 x 0,000871

= 0,000705 kg(ms)-1

b. Suhu 30C (air = 0,000798 kg(ms)-1), (tr air menggunakan data pada

suhu 26C)

zat = 5 x 1,4563

9,03 x 0.995646 x 0,000798

= 0,000646 kg(ms)-1

c. Suhu 35,5C (air = 0,000720 kg(ms)-1, dengan catatan dilakukan

pendekatan kepada referensi pada suhu 35C, karena tidak menemukan

referensi untuk suhu tersebut), (tr air menggunakan data pada suhu

26C)

zat = 4,43 x 1,444

9,03 x 0.9938620 x 0,000720

= 0,000513 kg(ms)-1

d. Suhu 40C (air = 0,000653 kg(ms)-1)

zat = 4,33 x 1,4312

9,03 x 0.9922187 x 0,000653

= 0,000452 kg(ms)-1

4. Penentuan E dan A


Larutan T(C) 1/T (1/K) zat (kg(ms)-

1) ln

Air

26 0,003343 0,000871 -7,045869

30 0,003299 0,000798 -7,133402

35,5 0,00324 0,000720 -7,236259

40 0,003193 0,000653 -7,333933

Zat (etanol)

26 0,003343 0,00102853 -6,879625

30 0,003299 0,00090085 -7,012172

35,5 0,00324 0,0007295 -7,223151

40 0,003193 0,000608 -7,405336

Diketahui bahwa dari persamaan :

ln =

.

1

+ ln A (y = mx + c),

dimana R = 8,314 J mol-1 K-1 (bilangan Avogadro)

didapat :

E etanol = m grafik x R

= 3516,5302 x 8,314

= 29236,4321 J/mol

E air = m grafik x R

= 1928,4224 x 8,314

= 16032,90383 J/mol

A etanol = ec grafik, dimana e = konstanta Euller

= e-18,625

= 8,152 x 10-9

y = 1928,4224x - 13,492

y = 3516,5302x - 18,625

-7,5

-7,4

-7,3

-7,2

-7,1

-7

-6,9

-6,8

0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034

Air

Etanol

Linear (Air)

Linear (Air)

1/T ln


Larutan T(s) 1/T (1/s) zat(kg(ms)-

1) ln

Air

26 0,003343 0,000871 -7,045869

30 0,003299 0,000798 -7,133402

35,5 0,00324 0,00072 -7,236259

40 0,003193 0,000653 -7,333933

Zat

(kloroform)

26 0,003343 0,000705 -7,257313

30 0,003299 0,000646 -7,344711

35,5 0,00324 0,000513 -7,575235

40 0,003193 0,000452 -7,701828


ln =

.

1

+ ln A (y = mx + c),

dimana R = 8,314 J mol-1 K-1 (bilangan Avogadro)

didapat :

E kloroform = m grafik x R

= 3091,6494 x 8,314

= 25703,97311 J/mol

A kloroform = ec grafik, dimana e = konstanta Euller

= e-17,5756

= 2,3282 x 10-8

y = 1896,957x - 13,388

y = 3091,6494x - 17,5756

-7,8

-7,7

-7,6

-7,5

-7,4

-7,3

-7,2

-7,1

-7

0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034

Air

Kloroform

Linear (Air)

Linear (Kloroform)

1/T ln

5. Penentuan tetapan Van der Waals


Larutan T(C) zat

(g/cm3) 1/ zat (kg(ms)-1) 1/

Air

26 0,99678 1,003227 0,000871 1148,105626

30 0,99565 1,004373 0,000798 1253,132832

35,5 0,99386 1,006176 0,00072 1388,888889

40 0,99222 1,007842 0,000653 1531,393568

Zat

(etanol)

26 0,8068 1,239464 0,00102853 972,2613828

30 0,8002 1,249688 0,00090085 1110,062719

35,5 0,7915 1,263424 0,0007295 1370,801919

40 0,7868 1,270971 0,000605 1652,892562

y = 1896,957x - 13,388

y = 3516,5302x - 18,625

y = 3091,6494x - 17,5756

-7,8

-7,7

-7,6

-7,5

-7,4

-7,3

-7,2

-7,1

-7

-6,9

-6,8

0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034

Air

Etanol

Kloroform

Linear (Air)

Linear (Etanol)

Linear (Kloroform)

1/T ln


1

=

1

x + b (y = mx + c),

dimana b = tetapan van der Waals

didapat :

b etanol = 0,9892 L mol-1


Larutan T(C) zat

(g/cm3) 1/

zat (kg(ms)-

1) 1/

Air

26 0,99678 1,003227 0,000871 1148,105626

30 0,99565 1,004373 0,000798 1253,132832

35,5 0,99386 1,006176 0,00072 1388,888889

40 0,99222 1,007842 0,000653 1531,393568

Zat

(kloroform)

26 1,4778 0,676682 0,000705 1418,439716

30 1,4563 0,686672 0,000646 1547,987616

35,5 1,444 0,692521 0,000513 1949,317739

40 1,4312 0,698714 0,000452 2212,389381

y = 4,5847x10-5 x + 1,1974

y = 12186x10-5 x + 0,9892

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 500 1000 1500 2000

Air

Etanol

Linear (Air)

Linear (Etanol)

1/

1/


1

=

1

x + b (y = mx + c),

dimana b = tetapan van der Waals

didapat :

b kloroform = 0,645 L mol-1

6. Penentuan galat viskositas

Galat viskositas didapatkan dengan perhitungan :

) %

a. Galat viskositas etanol pada suhu 30oC

Diketahui viskositas etanol pada suhu 30oC adalah 0,001 kg(ms)-1 (0,010,00090085)x100%

0,00090085 = 10,072 %

b. Galat viskositas etanol pada suhu 40oC

Diketahui viskositas etanol pada suhu 40oC adalah 0,00083 kg(ms)-1

(0,000830,000608)

0,000608 = 36,5 %

VI. Pembahasan (ditulis di halaman selanjutnya)

y = 12186x10-5 x + 0,9892

y = 2,447x10-5 x + 0,645

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 500 1000 1500 2000 2500

Air

Kloroform

Linear (Air)

Linear (Kloroform)

1/

1/

VII. Kesimpulan 1. Viskosita Etanol

Larutan T(C) zat

(g/cm3) 1/ zat (kg(ms)-1) 1/

Zat

(etanol)

26 0,8068 1,239464 0,00102853 972,2613828

30 0,8002 1,249688 0,00090085 1110,062719

35,5 0,7915 1,263424 0,0007295 1370,801919

40 0,7868 1,270971 0,000605 1652,892562

Viskositas Kloroform

Larutan T(C) zat

(g/cm3) 1/

zat (kg(ms)-

1) 1/

Zat

(kloroform)

26 1,4778 0,676682 0,000705 1418,439716

30 1,4563 0,686672 0,000646 1547,987616

35,5 1,444 0,692521 0,000513 1949,317739

40 1,4312 0,698714 0,000452 2212,389381

2. Dapat diketahui bahwa semakin tinggi suhu maka nilai viskositas dari suatu larutan

akan semakin berkurang.

VIII. Saran

Dalam percobaan ini disarankan agar jangan lupa untuk mencuci bersih alat alat bila ingin

mengganti jenis cairan yang akan dihitung agar tetap streril. Disarankan juga agar menghitung

waktu dengan stopwatch dengan teliti dan jeli agar tidak terjadi kesalahan data pada percobaan

ini.

IX. DAFTAR PUSTAKA

- Jesperson, N.D. Brady, J.E. dan Hyslop, A.Chemistry: The Molecular Nature of

Matter, ed.6, 2012, Hal.539-540

- Atkins, P.W. dan Julio De Paulia, Physical Chemistry, ed.8, 2006, Hal.665-667

- Mortimer, R.G. Physical Chemistry, ed.3, 2008, Hal. 444-457

- http://www.convertworld.com/id/viskositas-dinamis/Poise.html diakses pada

tanggal 4 November 2014 pukul 5.40 WIB

- http://yovayuvitasari.blogspot.com/2013/03/viskositas.html diakses pada tanggal 4

November 2014 pukul 6.08 WIB

X. Lampiran

Pertanyaan

1. Apa yang dimaksud dengan bilangan Reynold dan bagaimana hubungannya

dengan aliran laminar?

Jawab : Bilangan Reynold adalah bilangan yang mempengaruhi aliran fluida.

Bilangan Reynold digunakan untuk mengidentifikasi jenis aliran, misalnya

laminar atau turbulen. Pada aliran laminar, fluida bergerak dengan lapisan-

lapisan membentuk garis alir tidak berpotong satu sama lain. Aliran laminer

digambarkan sebagai filamen panjang yang mengalir sepanjang aliran pada laju

aliran rendah. Aliran ini memiliki bilangan Reynold

waktu, serta massa jenis dan waktu pembanding. Viskositas sebanding dengan

massa jenis, dan massa jenis berbanding terbalik dengan waktu. Semakin panas

suhu maka waktu aliran turun dari garis M menuju N akan semakin cepat atau

singkat, sehingga makin cepat waktu maka massa jenis pun akan meningkat, dan

semakin cepat waktu yang berarti suhu semakin meningkat menyebabkan massa

jenis pun akan semakin kecil.

4. Mengapa viskositas air lebih besar daripada kloroform sedangkan densitas

kloroform lebih besar?

Jawab : . Viskositas air lebih besar daripada kloroform karena gerakan partikel

air lebih lambat sehingga viskositasnya meningkat. Molekul

semakin merenggang sehingga molekul-molekul pada tiap bahan tersebar dan

menyebabkan massa melonggar. Selain itu juga terjadiinteraksi di antara

molekul-molekul zat yang melibatkan ikatan hidrogen yang menyebabkan jarak

antar molekul juga semakin besar pada air intinya ikatan hydrogen pada air

menyebabkan viskositas yang besar.sedangkan densitas kloroform lebih

besarkarena massa kloroform lebih besar daripada massa air.

CRC Table

Viskositas Air

Data viskositas kloroform

25oC

laporan k-1

Documents