Total Pageviews

Sunday, January 8, 2017

Viscometer



“PENENTUAN VISCOSITAS MINYAK BUMI MENGGUNAKAN ALAT VISCOMETER”
I. TUJUAN
1.1  Menentukan viscositas cairan dengan Oswald.
1.2  Mempelajari pengaruh suhu terhadap viscositas cairan.

II.DASAR TEORI
2.1  Viskositas
Viskositas adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tekanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut. Viskositas gas meningkat dengan suhu tetapi, viskositas cairan berkurang dengan naiknya suhu.
Perbedaan dalam kecenderungan terhadap suhu tersebut dapat diterangkan dengan menyimak penyebab-penyebab viskositas. Tahanan suatu fluida terhadap tegangan geser tergantung pada kohesinya dan pada laju perpindahan momentum molekularnya. Kohesi nampaknya merupakan penyebab utama viskositas dalam cairan, dan karena kohesi berkurang dengan naiknya suhu, maka demikian pula viskositas. Sebaliknya gas mempunyai gaya-gaya kohesi yang sangat kecil. Sebagian besar dari tahanannya terhadap tegangan geser merupakan akibat perpindahan momentum molekular. (Sukardjo, 2002)

Perilaku zat cair terutama air banyak dipelajari dalam bidang teknik sipil, sedangkan gas banyak dipelajari dalam bidang teknik mesin, kimia, aeronotika dan sebagainya. Zat cair mempunyai beberapa sifat berikut ini:
·         Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair, akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan erat dengan atmosfer.
·         Mempunyai rapat massa dan berat jenis.
·         Dapat dianggap tidak termampatkan.
·         Mempunyai kohesi, adhesi dan tegangan permukaan.
·         Mempunyai viskositas/kekentalan. (Wylie, 1992)

Viskositas merupakan ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau fluida. Didalam Satuan Internasional (SI), satuan viskositas adalah Nsm-2 (kgm-1s-1) atau Pa s (Pascal sekon). Satuan ini disebut Poise diberi simbol P (1 Poise = 0,1 Pa S). Ini merupakan penghargaan kepada ilmuwan Perancis, “Poisseuille” yang menurunkan rumus penentuan viskositas dan metode untuk menentukan viskositas larutan. Satuan viskositas lain adalah centipoise (1/100 poise) dan milipoise (1/1000 poise). (Yazid, 2005)
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi viskositas, yaitu:
·         Tekanan
Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak dipengaruhi oleh tekanan.
·         Temperatur
Viskositas cairan akan turun dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya temperatur.
·         Kehadiran zat lain
Adanya bahan tambahan seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin, adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas turun karena akan semakin encer, waktu alirnya pun akan semakin cepat.
·         Ukuran dan berat molekul
Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Larutan minyak misalnya CPO memiliki kekentalan tinggi serta laju aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.
·         Bentuk molekul
Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin tinggi.
·         Kekuatan antar molekul
Viskositas air naik dengan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama.
·         Konsentrasi
Untuk suatu larutan, viskositasnya bergantung pada konsentrasi atau kepekatan larutan. Umumnya larutan yang konsentrasinya tinggi, viskositasnya juga tinggi dan sebaliknya. (Sukardjo, 2002)

2.2  Viskometer Oswald
Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju alir cairan yang melalui tabung berbentuk silinder yang disebut viskometer. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik dalam cairan maupun gas. Pada viskometer Oswald, yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan (misalkan 10 cm3, bergantung pada ukuran viskometer) dipipet kedalam viskometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas atas. Cairan kemudian dibiarkan turun. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas atas. Cairan kemudian dibiarkan turun. Ketika permukaan cairan turun melewati batas atas, stopwatch mulai dinyalakan dan ketika cairan melewati batas bawah, stopwatch dimatikan. Jadi, waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara batas atas dan batas bawah dapat ditentukan. (Bird, 1993)

2.3  Oli
Semua jenis oli pada dasarnya sama, yakni sebagai bahan pelumas agar mesin berjalan mulus dan bebas gangguan. Sekaligus berfungsi sebagai pendingin dan penyekat. Oli mengandung lapisan-lapisan halus, berfungsi mencegah terjadinya benturan antar logam dengan logam komponen mesin seminimal mungkin mencegah goresan atau keausan. Jenis-jenis pelumas/oli dapat dilihat dari bahan yang digunakan. Berikut adalah jenis-jenis oli:
·         Oli mineral, berasal dari hasil penyulingan.
·         Oli sintetik, berasal dari campuran kimia.
Oli samping digunakan pada motor 2 tak (mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus pembakaran akan mengalami dua langkah piston). Sedangkan oli mobil dilengkapi bahan yang masuk kategori frictrum modifier atau sejenis aditif. Standarisasi minyak pelumas untuk mesin kendaraan bermotor pertamakali dilakukan oleh Society of Automotive Engineering  (SAE) pada tahun 1911 dengan kode SAE J300. SAE mempengaruhi kekentalan dari suatu minyak pelumas. Bila pada kemasan oli tersebut tertera angka SAE 5W-30 berarti 5W (Winter) menunjukkan pada suhu dingin, oli bekerja pada kekentalan 5 dan pada suhu terpanas akan bekerja pada kekentalan 30. Sebagai contoh dibawah ini adalah tipe viskositas dan ambien temperatur dalam derajat celcius yang biasa digunakan sebagai standar oli di berbagai negara dan kawasan.
·         5W-30 untuk cuaca dingin seperti di Swedia.
·         10W-30 untuk iklim sedang seperti di kawasan Inggris.
·         15W-30 untuk cuaca panas seperti di kawasan Indonesia. (Ridwan, 1999)

III. ALAT DAN BAHAN
3.1  Alat
3.1.1 Satu set alat viskometer Oswald 1 buah
3.1.2 Gelas kimia 100 ml 3 buah
3.1.3 Termometer 1 buah
3.1.4 Piknometer 10 ml 1 buah
3.1.5 Piknometer 25 ml 1 buah
3.1.6 Stopwatch 1 buah
3.1.7 Ember kecil 1 buah
3.1.8 Bola hisap 1 buah

3.2  Bahan
3.2.1 Oli mobil
3.2.2 Oli samping
3.2.3 Aquades
3.2.4 Es batu

 IV. PROSEDUR KERJA
4.1 Ditentukan densitas zat cair yang akan ditentukan viskositasnya dengan piknometer.
4.2 Dimasukkan zat cair tersebut kedalam viskometer Oswald.
4.3 Disedot hingga batas yang paling atas.
4.4 Dipasang stopwatch, mulai saat zat cair turun dari tanda batas itu dan berhenti saat zat cair berada di tanda batas bagian bawahnya.
4.5 Dicatat berapa lama zat cair itu turun.
4.6 Diulangi sampai 3 kali.
4.7 Diulangi dengan zat lain.

 V. DATA PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
5.1  Data Pengamatan

5.1.1 Penentuan berat jenis larutan dan viscometer Oswald
Tabel 1. Data Pengamatan densitas 16°C
Zat / Bahan
Berat piknometer kosong
(g)
Berat piknometer + larutan
(g)
Berat larutan
(g)
Volume piknometer
(ml)
Massa jenis larutan
(berat larutan / volume)
(gr/ml)
Oli mobil
15,0145
24,3081
9,2936
10
0,92936
Oli samping
15,0145
23,8536
8,8391
10
0,88391
Aquades
28,4412
53,6355
25,1943
25
1,00777

Tabel 2. Data Pengamatan densitas 28°C
Zat / Bahan
Berat piknometer kosong
(g)
Berat piknometer + larutan
(g)
Berat larutan
(g)
Volume piknometer
(ml)
Massa jenis larutan
(berat larutan / volume)
(gr/ml)
Oli mobil
15,0145
24,0802
9,0657
10
0,90657
Oli samping
15,0145
23,7987
8,7842
10
0,87842
Aquades
28,4412
53,3569
24,9157
25
0,99663

Tabel 3. Data Pengamatan densitas 80°C
Zat / Bahan
Berat piknometer kosong
(g)
Berat piknometer + larutan
(g)
Berat larutan
(g)
Volume piknometer
(ml)
Massa jenis larutan
(berat larutan / volume)
(gr/ml)
Oli mobil
15,0145
23,9303
8,9158
10
0,89158
Oli samping
15,0145
23,3705
8,3560
10
0,83560
Aquades
28,4412
53,2623
24,8211
25
0,99284

Tabel 4. Data Pengamatan Viscometer Oswald
No
Zat / Bahan
Waktu (s)
16°C
28°C
80°C
1
Oli mobil
40,38
46,23
25,39
2
Oli samping
25,17
5,18
3,11
3
Aquades
2,45
2,42
1,86

5.2  Perhitungan
5.2.1 Menghitung densitas
1.    Densitas air
a.    Densitas air pada suhu 16°C
Massa / volume = 25,1943 gram / 25 ml
                             = 1,00777 gram/ml
b.    Densitas air pada suhu 28°C
Massa / volume = 24,9157 gram / 25 ml
                             = 0,99663 gram/ml
c.    Densitas air pada suhu 80°C
Massa / volume = 24,8211 gram / 25 ml
                             = 0,99284 gram/ml

2.    Densitas oli mobil
a.    Densitas oli mobil pada suhu 16°C
Massa / volume = 9,2936 gram / 10 ml
                             = 0,92936 gram/ml
b.    Densitas oli mobil pada suhu 28°C
Massa / volume = 9,0657 gram / 10 ml
                             = 0,90657 gram/ml
c.    Densitas oli mobil pada suhu 80°C
Massa / volume = 8,9158 gram / 10 ml
                             = 0,89158 gram/ml

3.    Densitas oli samping
a.    Densitas oli samping pada suhu 16°C
Massa / volume = 8,8391 gram / 10 ml
                             = 0,88391 gram/ml
b.    Densitas oli samping pada suhu 28°C
Massa / volume = 8,7842 gram / 10 ml
                             = 0,87842 gram/ml
c.    Densitas oli samping pada suhu 80°C
Massa / volume = 8,3560 gram / 10 ml
                             = 0,83560 gram/ml

5.2.2 Menghitung viscositas air
y=ax+b, y=viskositas, x=suhu
1.    µ air pada suhu 16°C (289 K)
y=3.10-5 x - 0,0072
  =3.10-5 (289) - 0,0072
  =0,00147 Ns/m2 | 10 poise/1 Ns/m2 = 0,0147 poise
Jadi, µ air pada suhu 16°C adalah 0,0147 poise.
2.    µ air pada suhu 28°C (301 K)
y=2.10-5 x - 0,0044
  =2.10-5 (301) - 0,0044
  =0,00162 Ns/m2 | 10 poise/1 Ns/m2 = 0,0162 poise
Jadi, µ air pada suhu 28°C adalah 0,0162 poise.
3.    µ air pada suhu 80°C (353 K)
y=4.10-6 x + 0,0019
  =4.10-6 (353) + 0,0019
  =0,003312 Ns/m2 | 10 poise/1 Ns/m2 = 0,03312 poise
Jadi, µ air pada suhu 80°C adalah 0,03312 poise.


5.2.3 Menghitung viscositas sampel
1.    µ oli mobil pada suhu 16°C
= (ρ sampel . t sampel . µ air 16°C) / (ρ air . t air)
= (0,92936 gr/ml . 40,38 s . 0,0147 poise) / (1,00777 gr/ml . 2,45 s)
= 0,5516 poise / 2,469 = 0,2234 poise
2.    µ oli mobil pada suhu 28°C
= (ρ sampel . t sampel . µ air 28°C) / (ρ air . t air)
= (0,90657 gr/ml . 46,23 s . 0,0162 poise) / (0,99663 gr/ml . 2,42 s)
= 0,6789 poise / 2,4118 = 0,2814 poise
3.    µ oli mobil pada suhu 80°C
= (ρ sampel . t sampel . µ air 80°C) / (ρ air . t air)
= (0,89158 gr/ml . 25,39 s . 0,03312 poise) / (0,99284 gr/ml . 1,86 s)
= 0,7497 poise / 1,8466 = 0,4059 poise
4.    µ oli samping pada suhu 16°C
= (ρ sampel . t sampel . µ air 16°C) / (ρ air . t air)
= (0,88391 gr/ml . 25,17 s . 0,0147 poise) / (1,00777 gr/ml . 2,45 s)
= 0,3270 poise / 2,4690 = 0,1324 poise
5.    µ oli samping pada suhu 28°C
= (ρ sampel . t sampel . µ air 28°C) / (ρ air . t air)
= (0,87842 gr/ml . 5,18 s . 0,0162 poise) / (0,99663 gr/ml . 2,42 s)
= 0,0437 poise / 2,4118 = 0,0305 poise
6.    µ oli samping pada suhu 80°C
= (ρ sampel . t sampel . µ air 80°C) / (ρ air . t air)
= (0,83560 gr/ml . 3,11 s . 0,03312 poise) / (0,99284 gr/ml . 1,86 s)
= 0,0860 poise / 1,8466 = 0,0465 poise

    
VI. PEMBAHASAN
            Pada percobaan ini pertama-tama dilakukan pengukuran massa jenis masing-masing zat yang akan dicobakan yaitu aquades, oli mobil dan oli samping dengan suhu 16°C, 28°C dan 80°C. Untuk suhu 80°C, semua sampel zat cair yang telah dimasukkan kedalam gelas kimia diletakkan dalam alat waterbath serta dicek suhunya dengan termometer. Untuk suhu 16°C dan 28°C, sampel zat cair tersebut dimasukkan kedalam ember kecil berisi air dan es batu untuk menurunkan suhunya. Percobaan ini dilakukan dengan menimbang piknometer kosong yang bertujuan untuk mengetahui massa piknometer kosong dan massa sampel ketika dimasukkan kedalam piknometer. Saat pengisian kedalam piknometer tidak boleh terdapat gelembung karena akan mempengaruhi hasil penimbangan. Dari hasil diketahui bahwa suhu berbanding terbalik dengan massa jenis larutan. Semakin tinggi suhu maka semakin kecil massa jenis larutannya dan begitu pula sebaliknya. Pada percobaan selanjutnya, zat cair yang telah ditentukan massa jenisnya dimasukkan kedalam viskometer dengan mengusahakan agar tidak ada gelembung dalam viskometer. Hal ini bertujuan agar aliran viskometer tidak terganggu oleh adanya gelembung yang akan mengakibatkan waktu yang diperoleh tidak sesuai dengan waktu seharusnya.
           
            Pada percobaan ini, digunakan dua jenis larutan yaitu oli mobil dan oli samping dengan variasi suhu yang berbeda. Hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap viskositas zat cair. Aquades digunakan sebagai pembanding karena sudah memiliki ketetapan untuk nilai viskositasnya. Prinsip dari viskometer oswald adalah sejumlah tertentu cairan dimasukkan hingga tanda batas kemudian berhenti saat zat cair berada di tanda batas bagian bawahnya. Kemudian dicatat waktu yang diperlukan zat cair untuk turun. Proses ini dilakukan secara triplo. Dari hasil analisis diatas, diperoleh hasil bahwa semakin tinggi suhu larutan maka koefisien viskositasnya semakin menurun. Hal ini disebabkan karena pada suhu tinggi, gerakan partikel dalam larutan lebih cepat sehingga viskositasnya menurun.

 VII. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa suhu berbanding lurus dengan viskositas, semakin tinggi suhunya maka akan semakin tinggi juga viskositasnya. Serta suhu berbanding terbalik dengan densitas, semakin tinggi suhunya maka akan semakin rendah densitasnya.

 VIII. DAFTAR PUSTAKA
Bird, T. 1993. Kimia Fisika Untuk Universitas. Cetakan ke-2. Jakarta : PT. Gramedia Pusaka Utama.

Ridwan. 1999. Mekanika Fluida Dasar. Jakarta.

Sukardjo. 2002. Kimia Fisika. Cetakan ke-3. Jakarta : Rineka Cipta.

Wylie, EB. 1992. Mekanika Fluida. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Yazid, E. 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedis. Yogyakarta : CV. Andi Offset.

at
Labels: ,

No comments:

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)