TEGANGAN PERMUKAAN ZAT CAIR

Tegangan Permukaan Zat Cair

Sebagai akibat dari adanya kohesi zat cair dan adhesi antara zat cair-udara diluar permukaannya, maka pada permukaan zat cair selalu terjadi tegangan yang disebut tegangan permukaan.

“ Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi leh suatu lapisan elastis “

Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik maka tegangan permukaannya semakin kecil.

Contoh Peristiwa Tegangan Permukaan Zat Cair

1.     Beberapa jenis serangga kecil bisa berjalan di atas air.

2.     Jarum kecil bisa terapung di atas air.

3.     Sabun Mandi dan Detergen

4.     Produk sabun mandi dan detergen selain untuk membunuh kuman di badan juga berguna menurunkan tegangan permukaan air akan air dapat membasahi tubuh lebih sempurna dan hasilnya akan lebih bersih.

Rumus Tegangan Permukaan Zat Cair

Tegangan permukaan (gama) merupakan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukan tempat gaya tersebut bekerja.  Rumus fisikanya

γ = F/d

γ    =tegangan permukaan (N/m atay Dyne/cm)

d    =panjang permukaan (m atau cm)

f     =gaya tegangan

Contoh Soal

Sebtang kawat dibengkokkan seperti huru U. Kemudian kawat kecil PQ yang bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut(perhatikan gambar). Kemudian kawat tersebut dicelupkan ke dalam cairan sabun dan diangkat vertikal sehingga ada lapisan tipis sabun di antara kawat tersebut. Ketika ditarik ke atas kawa kecil mengalami gaya tarik ke atas oleh lapisan sabung. Agar terjadi keseimbangan, maka pada kawat kecil PQ digantungkan benda dengan massa 0,1 gram. Jika panjang kawat PQ = 10 cm dan nilai gravitasi 9,8 m/s², berapa tegangan sabun tersebut?

Pembahasan:

Diketahui :

Massa kawat = 0,2 gram = 2 x 10^-4 kg

Panjang kawat (l) = 10 cm = 10^-1 m

Massa benda = 0,1 gram = 1 x 10^-4 kg; g = 9,8 m/s²

Ditanyakan : tegangan permukaan lapisan sabun (g)?

Rumus
γ = F/d ( d = 2l)

F = berat kawat ditambah berat benda = 3 x 10^-4 kg x 9,8 = 2,94 x 10^-3 N
γ = 2,94 x 10^-3/ 2x 10^-1 = 1,47 x 10^-2 N/m.

 Jadi besarnya tegangan permukaan adalah 1,47 x 10^-2 N/m.

Kapilaritas

 

“ kapilaritas adalah peristiwa naik turunnya permukaan zat cair dalam pipa sempit (sering disebut pipa kapiler). “

Peristiwa ini selain disebut kapilaritas sering juga disebut gejala kapiler. Kenaikan dan penurunan permukaan zat cair dalam pipa kapiler ini dipengaruhi oleh gaya adhesi dan kohesi serta tegangan permukaan.

h = kenaikan/penurunan permukaan zat cair dalam pipa
γ = tegangan permukaan
θ = sudut kontak
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
r = jari-jari pipa kapiler

contoh soal kapilaritas 

Sebuah pipa kapiler yang berameter 0,6 mm dimasukkan secara tegak lurus ke dalam sebuah bejana yang berisi air raksa (ρ = 13.600 kg/m³). Sudut kontak raksa dengan dinding pipa adalah 140^o. Bila tegangan permukaan raksa adalah 0,06 N/m, maka berapa penurunan raksa dalam pipa kapiler tersebut? ( g = 9,8 m/s²) .

Pembahasan

diketahui:
d = 0,6 mm = 6 x 10^-4 m
r = 3 x 10^-4 m
γ = 0,06 N/m
ρ (raksa) = 13.600 kg/m³
g = 9,8 m/s²
θ = 140^o
ditanyakan:

 penurunan permukaan raksa di pipa kapiler (h)?
jawab
h = 2. γ. cos θ / ρ.g.r
h = 2. 0,06. cos 140^o / 13.600.9,8.3 x 10^-4
h = -0,092/ 39,384
h = -0,0023 mm

Meniskus

“ Meniskus adalah peristiwa mencekung atau mencembungnya permukaan zat cair. “

Berdasarkan bentuk permukaan zat cair, meniskus dibedakan menjadi dua, yaitu meniskus cembung dan meniskus cekung. Meniskus cembung terjadi jika kohesi lebih besar daripada adhesi (kohesi > adhesi). Sedangkan meniskus cekung terjadi jika adhesi lebih besar daripada kohesi (adhesi > kohesi).

Kohesi       : gaya tarik menarik antara partikel partikel yang sejenis.

Kohesi       : gaya tarik menarik antara partikel partikel yang       sejenis.

Viskositas

“ Viskositas adalah ketahanan aliran suatu cairan (fluida) pada pengaruh tekanan atau tegangan. “

 Viskositas cairan dapat dibandingkan satu sama lain dengan adanya koefisien viskositas (h). Koefesien viskositas dinyatakan dalam simbol h yang harga ketetapannya untuk fluida kental adalah  110 x 10^-3Pa s, sedangkan untuk fluida tidak kental adalah 1.0 x 10^-3 Pas.

Rumus Viskositas:

η = k.P.D/V

η    = koefesien viskositas fluida (Pa S)

k    = konstanta

P    = Tekanan (N/m²)

D    = diameter bola (m/s)

V    = kecepatan (m/s)

HUKUM STOKES

“ Bila ada sebuah benda melaju pada dalam suatu fluida (udara atau cairan), maka benda tersebut akan memperoleh gaya hambat “

Rumus Hukum Stokes:

F_s = k h v

F_s = 6 п η r v

F_s = η A v

 F_s   = gaya gesekan stokes (N)

η    = koefesien viskositas fluida (Pa S)

r     = jari-jari bola (m)

 v   = kelajuan bola (m/s)

k    = konstanta