tegangan permukaan ok (1).ppt
TRANSCRIPT
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
1/23
TEGANGAN PERMUKAAN
SIFAT CAIRAN :
volume tetap
Bentuk mengikuti tempatnya
memiliki fluiditaskerapatan agak besar
kompresibilitas kecil
energi geraknya translasi, rotasi, vibrasi
difusi agak cepat
memiliki gaya tarik-menarik antar molekulnya
memiliki tegangan permukaan.
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
2/23
FENOMENA TEGANGAN PERMUKAAN
Nyamuk di atas permukaan air
Silet dan jarum terapung di atas permukaan air
Deterjen membasahi pakaian
Alkohol dan antiseptik membasahi permukaan luka
Butir-butir tanah yang basah saling menempel
Tetesan air berbentuk bulat
Permukaan zat cair mempunyai sifat ingin meregang =>permukaannya seolah ditutupi lapisan elastis => karenaadanya gaya tarik-menarik partikel sejenis di dalam zat cairsampai ke permukaan.
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
3/23
Di dalam cairan => molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis dengan
gaya yang sama ke segala arah => akibatnya tidak terdapat resultan gaya
yang bekerja pada masing-masing molekul.
Di permukaan cairan => molekul ditarik oleh molekul sejenisarah hanya ke samping dan ke bawahtidak ditarik oleh molekul di atasnya
di atas cairan fase uap.
Perbedaan gaya tarik
Ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan.
Gaya mengarah ke bawah
Cairan berkontraksi
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
4/23
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
5/23
Tegangan permukaan
permukaan cairan seolah ditutupi selaput elastis
zat cair berusaha membentuk luas permukaan minimum
bentuk bulat telur (sferik) Tegangan permukaan : gaya per satuan panjang pada
permukaan cairan yang melawan ekspansi dari luaspermukaan.
Usaha yang diperlukan untuk memperbesar satu satuan luaspermukaan cairan.
= F/d ( d = 2 l ) = penambahan luas
permukaan
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
6/23
Meniskus dan Sudut Kontak
Meniskus: gejala melengkungnya permukaan zat cair kettikabersentuhan dengan zat padat (dinding bejana).
Cekung => adhesi > kohesi => tepi permukaan cairancenderung naik.
Cembung => adhesi < kohesi => tepi permukaan cairanmelengkung ke bawah
Besarnya kecekungan & kecembungan permukaan cairan
ketika bersentuhan dengan zat padat => tergantung besarkecilnya sudut kontak yang terbentuk.
Sudut kontak: sudut yang dibentuk permukaan cairan yang
bersentuhan dengan permukaan bidangpadatan.
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
7/23
Cos = padat padat-cair
cair
Meniskus cekung => < 90o => cairan membasahi permukaan padatan
Meniskus cembung => > 90o => cairan tidak membasahi permukaanpadatan
Bahan Sudut kontak
Air kaca
Raksa kacaAir parafin
Kerosin - kaca
0o
140o
107o
26o
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
8/23
TEGANGAN PERMUKAAN BERBAGAI CAIRAN
Zat cair Suhu (oC) (dyne/cm)
Raksa
Air
Plasma darah
Darah
Gliserin
Minyak zaitun
Benzena
CCl4
Etanol
20
20
37
37
20
20
20
20
20
460
72,75
73,0
58,0
63,1
32,0
28,9
26,8
22,3
F kt f kt hi t
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
9/23
Faktor-faktor yang mempengaruhi teganganpermukaan
Jenis cairanCairan yang memiliki gaya tarik antar molekulnya besarbesar
SuhuJika suhu naikturun
Kenaikan suhu menyebabkan molekul-molekul cairan
bergerak cepatinteraksi antar molekul berkurang.
Pada suhu yang samalogam cair dan lelehan garam >
cairan
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
10/23
Zat terlarut tertentu
elektrolit, non elektrolitnaik
Contoh : gliserin, sukrosa
Surfaktan
Perluasan film dengan pembentukan gelembung/busa
Contoh : sabun, detergen, alkoholturun
Kemampuan membasahi benda
kecilkemampuan membasahi benda besar.
Contoh : air panas dan air sabun, alkohol.
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
11/23
Pengukuran Tegangan Permukaan
1. Metoda Kapiler
prinsip : bila sebatang pipa kapiler dimasukkan ke dalamzat cair, maka permukaan cairan dalam pipa kapiler dapatmengalami kenaikan atau penurunan.
Bila cairan membasahi bejana => cairan naik
Bila tidak membasahi bejana => cairan turun
Kapilaritas : proses naik turunnya cairan dalam pipa kapiler.
Akibat tegangan permukaan (permukaan cairan yg menyentuhdinding sepanjang keliling pipa)
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
12/23
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
13/23
Akibat tegangan permukaan
timbul gaya berlawanan
Besarnya gaya ke atas => F1= 2 r cos
Besarnya gaya ke bawah akibat berat cairan:
F2 = d V g (V = r2 h)
F2 = r2 h d g (d = rapatan cairan)
F1 = F2 (2 r cos = r2 h d g)
= r h d g
2 cos
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
14/23
Untuk cairan yang membasahi bejana => ~ 0
Persamaan menjadi => = r h d g
2
Untuk cairan yang tidak membasahi bejana=> cos ~negatif => h negatif, maka cairan ditekan dalam kapiler(menurun).
Untuk perhitungan akurat => faktor koreksi r/3 untuk h Sehingga persamaan menjadi :
= r (h+r/3)(dc-dg) g
2
Dengan metode perbandingan, zat laindapatdihitung dengan persamaan :
1/ 2 = d1h1/ d2h2
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
15/23
2. Metode Wihelmy
Prinsip : berdasarkan gaya yang diperlukan untuk menarik pelattipis dari permukaan cairan.
Alat berupa lempeng tipis dari kaca, platina atau mika dilengkapineraca.
Pelat digantungkan pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan
ke dalam cairan. Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakanuntuk melepas pelat daripermukaan cairan dicatat.
Saat pelat terlepas => F = W + 2 l
Tegangan permukaan : = F W
2l
Sudut kontak ~ 0, pengaruh ujung lempengdiabaikan.
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
16/23
3.Metode Tekanan Gelembung Maksimum
Prinsip : adanya perbedaan tekanan pada kedua sisi
permukaan cairan yang lengkung(tekanan pada sisicekung > tekanan pada sisi cembung).
Sebuah gelembung gas berbentuk bola berada dalam cairan.
Ketika pertama tekanan diberikan, jari-jari gelembung sangatbesar
Ketika gelembung mengembang, jari-jari mengecil sampaiminimum ( r gelembung = r tabung gelas)
Bila P terus diberikan, r gelembung membesar kembalihingga gelembung lepas dari tabung gelas dan naik kepermukaan cairan.
Tekanan maksimum disebabkan perbedaan tekanan padakedua sisi gelembung dan tekanan hidrostatik (bergantung
ketinggian tabung gelas dalam cairan).
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
17/23
Pmaks = 2 /r + g h (o)
r = jari-jari tabung gelas
h = jarak ujung tabung gelas dari permukaan
cawan
= massa jenis cairan
o= massa jenis uap cairan
4. Metode Cincin Du Nouy
Prinsip : gaya yang dibutuhkan untukmengangkat cincin dari permukaan cairan.
Dapat digunakan juga untuk mengukur antara
cairan-cairan (mis : benzena-air, minyak-air).
Untuk mengukur cairan-cairan,cincin harus
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
18/23
Mis : Benzena-air => cincin platina (hidrofilik)Air karbon tetraklorida = > cincin platina
harus ditekan
Gaya diukur dengan jalan mencelupkan cincin yangdigantung pada lengan neraca.
Cincin diangkat perlahan-lahan sampai meninggalkancairan (harus diperhatikan cairan yang di bawahbenar-benar membasahi cincin).
Sudut kontak nol bila digunakan cincin platina.= F
4r(-a)2 = (4b/2) (1/R2) ( F/4r ((
1
2) ) + c
a = 0,725 b = 0,09075 m-1dt2
c = 0,04534 1,679 r/R.1= massa jenis cairan di bawah
2=
massa jenis cairan di atas
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
19/23
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
20/23
EFEK TEGANGAN PERMUKAAN
Jarum terapung di atas permukaan airagar tidak tenggelam,
maka gaya berat W harus diimbangi komponen gaya yang arahnyake atas.
2l cos = m g
Beberapa jenis serangga dapat berjalan di atas air kaki serangga
yang terapung berbentuk bola, maka bekerja di semua titik di
sekitar lingkarandengan jari-jari r, sehingga I = keliling lingkaran=
2 r.
2 r cos = m g
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
21/23
Perbedaan tekanan bagian dalam dan bagian luar gelembung sabun :
Tekanan bagian dalam > bagian luar
Gelembung sabun berbentuk bolamendapat tekanan P
Gaya yang diterimaPr2
Gaya diimbangi oleh tegangan permukaan 2 buah dindinggelembung :
Pr2 = 4r
P = 4/r
Untuk gelembung udara dalam cairan1 lapisan
P = 2 /r
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
22/23
-
7/26/2019 TEGANGAN PERMUKAAN ok (1).ppt
23/23
1. Sebuah pipa kapiler dengan diameter 0,67 mm dimasukkan
ke dalam zat cair yang mempunyai rapatan 1,92 g/cm3. Bila
kenaikan cairan dalam kapiler 1,5 cm dan sudut kontak zat
cair dengan dinding kapiler adalah 37oC.
Hitung tegangan permukaan zat cair !
2. Kenaikan air dan benzena dalam kapiler yang sama masing-masing adalah 9,9 dan 4,5 cm. Jika pada 20oC tegangan
permukaan air 72,75 dyne/cm, rapatan air dan benzena
masing-masing adalah 0,9982 dan 0,8785 g/cm3.
Hitung :
a. benzena
b. jari-jari pipa kapiler !