PROSES TAK REVERSIBEL DALAM LARUTANMATERI AJAR :LAJU PROSES TERTENTU YANG BERLANGSUNG DALAM AIR Contoh : ViskositasHantaran listrikDifusiPenentuan koefisien viskositas, difusi dan sedimentasi penting untuk menghitung massa molar dan bentuk makro molekul.

KEKENTALAN (VISKOSITAS), hKoefisien viskositas dapat diterapkan terhadap aliran laminer.Aliran laminer : aliran yang satu lapisannya (lamina) bergeser relatif perlahan terhadap lapisan yang lain.Bila kecepatan cukup besar, akan terjadi turbulensi.

Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan cara :1. Laju pengenapan suatu bola dalam cairan2. Penentuan laju aliran liwat kapiler3. Gaya yang diperlukan untuk memutar satu dari dua silinder yang konsentrik pada kecepatan sudut tertentuSatuan viskositas :Sistem SI : pascal detik (Pa.s) yaitu viskositas fluida dalam nmana kecepatan dibawah tegangan geser 1 Pa.s mempunyai gradien 1 m/detik per meter tegak lurus pada bidang geser

Perpindahan momentumRate = F Resistance =Driving force = F/A adalah gaya per luas per satuan waktuA adalah luasm adalah viskositasTanda minus diperlukan karena momentum berpindah dari kecepatan tinggi ke rendah

0

Ux

x dan Ux

y

tyx

Aliran turbulen didapat dari menghitung bilangan Reynolds, NRe (tak berdimensi)Bilangan Reynolds untuk aliran dalam tabung didefinisikan : dvr/hDimana d : diameter tabungv : kecepatan rata-rata aliran fluidar : rapat massa fluidah : koefisien viskositasAliran turbulen : NRe > 2000

Untuk suspensi koloid tertentu dan lautan makro molekul, koefisien viskositas tergantung dari laju geser, dikenal sebagai berkelakuan non-Newtonian

Jika tegangan gesernya (shear stress) mendistorsi partikel tersuspensi, koef viskositasnya dapat turun jika laju gesernya naik.

Jika gaya F diterapkan pada partikel dalam larutan seperti penerapan medan listrik,, bila partikel muatan, atau medan sentrifugal, partikel akan dipercepat.

Bila kecepatan partikel bertambah, maka partikel mengalami gaya gesek yang bertambah.

Untuk kecepatan yang kecil :gaya gesek = v . f

dimana :v : kecepatanf : koefisien gesek dari partikel

Bila kecepatan cukup tinggi untuk gaya gesek agar sama dengan gaya yang diterapka, maka :F = v . f ; partikel akan bergerak dengan kecepatan tetap

Koefisien gesek f memberikan keterangan mengenai ukuran dan bentuk partikel.

Untuk partikel sferik, Stokes menunjukkan bahwa untuk aliran non turbulen :f = 6 . p . h . rr : jari-jari partikel sferik

Koef viskositas cairan dapat ditentukan dengan penentuan laju pengenapan bola yang diketahui rapat massanya.

Gaya yang menyebabkan bola mengenap dalam fluida sama dengan massa efektifnya kali kecepatan gravitasinya.

Massa efektif = massa bola - massa fluida yang dipindahkanBila rapat massa bola = r ; dan rapat massa medium = ro

Maka gaya yang menyebabkan gerak adalah :4/3 p r3 (r ro) g

Dimana g : percepatan gravitasi

Jika laju pengenapan bola dalam cairan tetap, maka kecepatan yang memperlambat sama dengan gaya akibat gravitasi, sehingga :4/3 p r3 (r ro) g = 6 phr (dx/dt)dx/dt = 2r (r ro) g / (9 h)

Koefisien viskositas dapat ditentukan dengan meliwatkan cairan ke dalam tabung kapiler, menggunakan persamaan Poisenille :h = [P p r 4 t ] / [8 V l]Dimana t adalah waktu yang diperlukan cairan bervolum V mengalir liwat pipa kapiler, dengan panjang l dan jari-jari r dibawah tekanan yang diterapkan sebesar P

HANTARAN ELEKTROLIK

R = r l A-1 = l K-1 A-1K = r-1 R = tahanan listrik konduktorl = panjangA = luas penampang (seragam)r = tahan jenisK = hantaran jenis

Nilai K antara 108 W-1m-1 : logam (konduktor) 10 15 W-1m-1: SiO2 (isolator)

Hantaran listrik K larutan elektrolit tersusun akibat distribusi setiap jenis ionTahan diatentukan dengan memakai jembatan Wheatstone (keseimbangan tahanan yang tidak diketahui dengan yang diketahuiHantaran jenis K elektrolit berbanding terbalik dengan tahan sel yang diukurK = Ksel R-1

Tahanan sel Ksel diukur dari tahan sel bila sel mengandung larutan yang diketaui hantarannya

KEMOBILAN LISTRIK (u)Adalah kecepatan dorong dalam arah medan listrik dibagi oleh kuat medan listrik Eu = (dx/dt) / EKecepatan dorong ion adalah kecepatan rata-rata dalam arah medan listrik, karena gerak Brown, ion mengalami pemindahan acak.Medan listrik adalah resultan gaya listrik persatuan muatan positif, satuan N C-1. Medan listrik adalah besaran vektor, tetapi dipakai notasi vektor (karena hanya ditinjau keadaan medan listrik dalam arah x)

Potensial listrik diukur dalam volt yaitu energi persatuan muatan1 V = 1 J C-1 = 1N m C-11 Vm-1 = 1NC-1Jadi kuat medan listrik dinyatakan juga dalam Vm-1.Dalam sistem SI kecepatan dalam ms-1, maka kemobilan listrik dalam (ms-1)/(Vm-1) = m2V-1s-1

Metoda penentuan kemobilan listrik :melalui penentuan kecepatan batas antara dua larutan elektrolit dalam tabung penampang seragam yang diliwati arus listrik.

Larutan 0,1 M KCl diletakkan diatas larutan CdCl2Ion K+ bergerak keatas, menjauhi kedudukan batas awalIon K+ diikuti ion Cd yang geraknya lebih lambat, sehingga tidak terjadi celah dalam kolom elektrolit.

Terjadi perubahan konsentrasi CdCl2 pada kedudukan batas dinyatakan oleh Menghitung kemobilan listrik dari K+, diperlukan kuat medan E dalam larutan KCl.

Kuat medan listrik E adalah gradien negatif dari potensial listrik

Soal :1. Penentuan viskositas menurut bola jatuhSuatu bola sperik berdiameter 1 cm dengan densitas 2,2 g/ml, jatuhkan pada cairan yang densitasnya 1,2 g/ml dan tinggi cairan 40 cm. Lama bola sperik menempuh jarak tersebut adalah 30 detik. Tentukan viskositas cairan tersebut. Percepatan gravitasi = 10 m/det2.2. Penentuan viskositas metoda Oslwald.Dibawah tekanan 2 atm, sebanyak 5 ml cairan yang akan ditentukan viskositasnya, mengalir melalui kapiler yang berdiameter 0,3 mm. Waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan cairan ini adalah 20 detik, panjang pipa kapiler adalah 20 cm. Tentukan viskositas cairan tersebut.

Catatan : (kuiz 18/05/10)Peserta : 35 mhs.Izin : Claudia Kartka dewi (org tua dioperasi)