Fenomena Permukaan Cairan

Kelompok 10

☺Latiffani Ayu / 0906640822

☺Miftahul Jannah / 0906640835

☺Vini Paramita / 0906640936

☺Yenni Auliawati / 0906640942

TEGANGAN PERMUKAAN

Definisi:

Kecenderungan permukaan zat cair

untuk meregang sehingga

permukaannya seolah-olah ditutupi oleh

suatu lapisan elastis.

Mengapa hal tersebut bisa

terjadi??

Gaya tarik menarik antar molekul dalam

cairan akan sama kesegala arah, namun

molekul-molekul pada permukaan cairan

lebih tertarik kedalam cairan. Hal ini

disebabkan oleh jumlah molekul dalam

fase uap lebih sedikit daripada fase cair

sehingga zat cair selalu berusaha

mendapatkan luas permukaan terkecil.

Akibatnya permukaan cairan cederung

mengerut dan seolah-olah akan

membentuk suatu membran tidak

terlihat Tegangan Permukaan

Gb.1 Terjadinya Tegangan Permukaan

γ = F/d

Tegangan Permukaan Dalam Larutan Sabun

Dengan: γ = teg. permukaan (N/m)F= gaya teg. permukaan (N)d= panjang permukaan (m)

γ = F/ 2l

Karena memiliki dua permukaan

Contoh Soal

1. Sebatang kawat di bengkokkan seperti huruf U. kemudian kawat kedua CD bermassa 0.3 gram dipasang dalam kawat tersebut. Kawat-kawat ini dicelupkan ke dalam lapisan sabun dan diangkat vertikal sehingga terbentang satu lapisan sabun. Kawat CD mengalami gaya tarik keatas, agar terjadi keseimbangan, pada kawat CD digantungkan benda dengan massa 0.2 gram. Jika panjang kawat CD=10 cm dan g=9.8 m/s^2, maka berapakah besar tegangan permukaan lapisan sabun tersebut??

w

Pengukuran Tegangan Permukaan

Metode Tensiome

ter

Metode berat tetes

Metode kenaikan

pipa kapiler

Metode tekanan

gelembung

Metode Kenaikan Pipa Kapiler

F1 = 2 π r γ cos θ

F2 = π r2 h d g

Pipa kapiler dengan jari-jari r dimasukkan dalam cairan yang membasahi gelas. Dengan membasahi dinding bagian dalam, zat cair ini naik. Kenaikan ini disebabkan oleh gaya akibat adanya tegangan permukaan.

Kenaikan cairan dalam pipa kapiler akan berhenti setelah cairan mencapai tinggi h, sebab gaya F1

dimbangi oleh gaya F2 akibat beratnya cairan :

F1=F2

2 π r γ cos θ = π r2

h d g

γ = r h d g / 2 cos θ

γ = r h d g / 2

Untuk cairan yang membasahi gelas θ ~ 0, hingga cos θ = 1

Keterangan: h = tinggi cairang = percepatan gravitasi d = rapat cairan F1 = gaya keatas r = jari-jari kapilerγ = tegangan mukaθ = sudut kontak

TEKANAN UAP TETESAN KECIL

PENGARUH UKURAN PARTIKEL TERHAAP TEKANAN UAP

Penguapan cairan terjadi karena molekul-molekul cairan di permukaan cairan meninggalkan cairan.

Molekul-molekul ini mempunyai tenaga lebih besar daripada tenaga rata-rata dalam cairan

Penguapan tidak terjadi terus menerus, sebab sebagian dalam uap kembali ke dalam cairan.

Bila kecepatan penguapan dan pengembunan sama, terjadi kesetimbangan dan tekanan uap yang terjadi disebut tekanan uap jenuh pada temperatur tersebut atau tekanan uap.

Tegangan permukaan (γ) dan tekanan uap tetes cairan yang sangat kecil dihubungkan dengan persamaan,

Dimana, P0 adalah tekanan uap standard

P adalah tekanan uap tetesan kecilM berat molekul R adalah konstanta gas r adalah jari-jari Kelvin, yaitu jari-jari tetesan.

Tabel berikut ini menunjukkan beberapa nilai tekanan uap air pada jari-jari lengkungan permukaanPada 250C (P0 = 0.03167 bar dan γ = 0.07197 Nm-1 )

Tabel: nilai tekanan uap pada jari-jari tertentuSumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension

m nm P/ P0

10-6 103 1.001

10-7 102 1.011

10-8 101 1.111

10-9 1 2.880

Untuk mencari tekanan uap (P0) suatu cairan dapat dihitung dengan persamaan Clausius Clapeyron,

Hitung tekanan uap gelembung air dengan jari-jari 10-3 m pada 20 jika tekanan uap air pada temperature ini adalah 23,76 mmHg, γ20 (H2O) = 72,75 dyne cm-1 = 72,75 x 10-3 Nm-1 dan ρ 20 (H2O) = 0,9982 kg dm-3.

Jawab:

Jawab:

= 0,1077

P = (23,76 mmHg) (1,1137) = 26,46 mmHg

PERTANYAAN

Hitunglah tekanan uap tetesan air pada suhu 250C yang mempunyai jari-jari 2 nm. Tekanan uap permukaan datar dari air adalah 3167 Pa pada 250C !

Jawab:

ln

P = 5350 Pa

Sebuah tabung pipa kapiler mempunyai jari-jari 0.20-mm dan 0.10-mm. Kemudian, sebuah sample yang berupa cairan hydrogen peroksida dimasukkan ke dalam pipa kapiler tersebut, sehingga hal itu menyebabkan perbedaan ketinggian antara cairan didalam tabung dan tabung itu sendiri, yakni sebesar 5.50 cm. Hitunglah tegangan permukaan ( γ ) pada suhu 250C !

Jawab:

=

=

= 7.61 x 10-2 N/m

Tegangan permukaan pada suhu 200C untuk beberapa jenis alkohol adalah sebagai berikut : γ (CH3OH) = 22.61 dyne/cm, γ (C2H5OH) = 2.275 x 10-2 N/m, dan γ (n-C3H7OH) = 23.78 mJ/m2. Tentukan alkohol mana yang mempunyai tegangan permukaan yang baik !

(CH3OH) = (22.61 dyne/cm) (10-3

N/1 dyne) (102

cm/m) = 2.261 x 10-2 N/m

(n-C3H7OH) = (23.78 mJ/m2) (10-3

J/1 mJ) (1 Nm/1 J) = 2.378 x 10-2 N/m

(C2H5OH) = 2.275 x 10-2 N/m

Jawab:

Tegangan permukaan asam asetat glacial ditentukan dengan menggunakan metode “buble-pressure” yang dimana tekanan dibutuhkan untuk mengeluarkan gelembung udara dari tabung pipa kapiler yang dicelupkan ke dalam cairan, sehingga diperoleh tekanan akhir dan kedalaman tabung pipa kapiler didalam cairan adalah 420 Pa dan 3.56 cm dengan jari-jari tabung adalah sebesar 1.1 mm dan massa jenis asam asetat glacial (CH3COOH) adalah 1.0492 g/cm3. Tentukan nilai tegangan permukaannya dengan persamaan Laplace !

Jawab:

=

=

=2.9 x 10-2 N/m

Tegangan permukaan air dapat ditentukan dengan menggunakan metode berat tetesan (drop-weight) dimana 100 tetesan cairan dari pipa kapiler dikumpulkan dan ditimbang. Setelah ditimbang, massa tetesan cairan tersebut adalah 2.53 g. Hitunglah tegangan permukaan air tersebut jika diketahui jari-jari pipa kapilernya adalah 8.78 x 10-2 cm dan faktor koreksinya (F’) adalah 0.2657.

m = massa / jumlah tetesan = 2.53 g/100 = 0.0253 g

= mgF’/ r

Jawab:

=

= 7.51 x 10-2 N/m

Tegangan permukaan dari CCl4 ditentukan dengan menggunakaan tensiometer du Nouy yang mana gaya dibutuhkan untuk merubah tegangan permukaan cairan dengan jari-jari tensiometer sebesar 5.03 cm. Hitunglah tegangan permukaannya jika diketahui gaya yang dibutuhkan untuk merubah tegangan permukaan tersebut sebesar 17.7 x 10-3 N dan faktor koreksinya sebesar 0.953.

= FF’/ 4Πr2

Jawab:

=

= 2.67 x 10-2 N/m

Berapakah perbandingan tekanan uap tetesan air dengan jari-jari sebesar 1 μm dibandingkan dengan bagian terpenting dari air ketika 250C bila diketahui tegangan permukaan air dan massa jenis air ketika suhu 25oC adalah sebesar 71.97 x 10-3 N/m dan 0.997 g/cm3?

ln (PS/P) = 2M/ rρRT

Jawab:

ln (PS/P) =

PS/P = 1.001

Berapa tegangan permukaan dalam atmosfer yang diperlukan untuk mencegah kenaikan air dalam pipa kapiler berdiameter 10-4 cm pada 250C bila diketahui tekanan dalam pipa kapiler tersebut adalah 2.84 atm?

ΔP = 2/r

2.84 atm = 2 / (0.5 x 10-6m)(101.325 Nm-

2atm-1)

= 71.97 x 10-3 N/m

Jawab:

Berapa tegangan permukaan air didalam pipa kapiler bila diketahui ketinggian air didalam pipa kapiler tersebut adalah 100 cm, diameter pipa kapilernya adalah sebesar 80 cm, dan sudut kontak yang terjadi sebesar 600? ( g = 10 dan ρ = 1 g/cm3)?

=

=

=

= 8000 N/m

Jawab:

Suatu cairan air didalam pipa kapiler yang berdiameter 100 cm mempunyai rapat massanya sebesar 1 g/cm3 kemudian air tersebut dipanaskan menjadi uap air yang mempunyai rapat massanya sebesar 0.85 g/cm3. Setelah dipanaskan, ketinggian uap air didalam pipa kapiler tersebut adalah sebesar 1 m. Hitunglah tegangan permukaannya bila diketahui gaya gravitasi bumi sebesar 10 m/s2 jika diketahui sudut kontaknya sebesar 530 !

= 1250 N/m

= hg (ρl – ρv)

= (1 m )(10 m/s2) (1 g/cm3 - 0.85 g/cm3)

= (10 m2/s2)(150 kg/m3)

Jawab:

Pada tekanan 1 atm dan suhu 250C, cairan merkuri dimasukkan ke dalam pipa kapiler yang berjari-jari 1 m dan sudut kontak cairan dengan pipa kapiler adalah sebesar 600. Hitunglah tegangan permukaan cairannya !

ΔP = 2cosθ/r

1 atm = 2 cos600/1 m

1 atm = 2 ½ /1 m

1 N/m =

Jawab:

Sebuah pipa kapiler dengan jari-jari 0,7 m berada dalam bejana dengan diisi cairan yang massa jenisnya 2 g/cm³ dan kemiringan sudut yang terbentuk adalah 37. Permukaan cairan itu bertegangan 0,1 N/m dengan gaya garavitasi 9,8 m/s². Berapakah kenaikan zat air di dalam pipa kapiler?

Jawab:

h = 2.0,1.0,8/2000.9,8.0,7

h = 0,000011 m

h =

h =

Berapakah kenaikan zat cair di dalam pipa kapiler yang diameternya 1/3 dimasukkan dalam bejana dengan massa jenis 3 gr/cm³. Tegangan permukaan cairan 0,2 N/m(g=10 m/s²) sudut yang terbentuk 370?

d = 1/3 ; r = 1/3 : 2 = 1.6

Jawab:

h =

h =

h = 2 .0,1 .0,8/ 3000.9,8.1/6

h = 0,000064 m

Aseton mempunyai rapat massa 0.790 g/cm3 pada suhu 200 C dan naik setinggi 2.56 cm dalam pipa kapiler yang berjejari 0.0235 cm, sudut kontak yang terbentuk adalah 1800. Berapa tegangan permukaan aseton pada suhu ini?

Jawab:

= ½ ρ r h g

= (790 kg/m3)(0.000235)(0.00256)(10)

= 2.37 x 10-3 N/m

THANK YOU ^^