Kumpulan Soal Kimia ON MIPA PT 2011-2019

LAPORAN PRAKTIKUM TERMODINAMIKA

KEKENTALAN DAN ENERGI PENGAKTIFAN ALIRAN

Disusun oleh

Nama               :Landep Ayuningtias

NIM                 : 151810301065

Kelompok        :6

Asisten             : Ardine Kumalasari

LABORATORIUM KIMIA FISIK

JURUSAN KIMIA

 FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

JEMBER

2016

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Kekentalan merupakan sifat dari suatu zat cair yang disebabkan karena adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan tersebut menghambat aliran dari suatu zat cair. Setiap zat cair memiliki sifat kental dan koefisien kekentalan yang berbeda-beda. Kekentalan zat cair dapat dinyatakan dengan suatu bilangan untuk mengetahui seberapa besar nilai kekentalannya pada zat cair tertentu.

Suatu zat cair memiliki kemampuan menahan sehingga suatu padatan tertentu yang dimasukkan  kedalamnya mendapat gaya tahanan yang disebabkan gesekan antara zat cair dan permukaan suatu padatan tersebut. Hambatan tersebut yang dinamakan sebagai kekentalan. Akibat dari adanya kekentala zat cair maka akan menyebabkan perubahan kecepatan terhadap padatan yang masuk kedalam zat cair. Fenomena tersebut dapat diamati dalam kehidupan sehari-hari, misalnya apabila seseorang melembar sebuah batu kecil ke dalam kolam, terlihat bahwa mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya berhenti.

Percobaan pada praktikum kali ini mengamati kekentalan suatu suatu zat cair menggunakan metode ostwald dan mengamati pengaruh variasi suhu terhadapa kekentalan zat cair. Zat cair yang akan ditentukan kekentalannya yaitu alkohol.

1.2.Tujuan

Adapun tujuan percobaan kekentalan dan energi pengaktifan yaitu untuk mengamati angka kekentalan relatif suatu zat cair dengan cara menggunakan air sebagai pembanding dan menentukan tenaga pengaktifan zat cair tertentu.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Material Safety Data Sheet (MSDS)

2.1.1. Akuades

            Akuades memiliki rumus molekul . Akuades didapatkan memalui proses penyulingan sehingga tidak mengandung mineral. Akuades berfase cair, tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Bahan ini tergolong bahan yang stabil sehingga tidak memerlukan penyimpanan khusus. Akuades tidak menyebabkan korosi pada mata, kulit, dan tidak berbahaya apabila terhirup maupun tertelan. Tindakan pertolongan pertama yang perlu dilakukan apabila terjadi tumpahan kecil maupun besar yaitu, dengan mengepel tumpahan dengan lap kering yang mudah menyerap (Anonim, 2016).

2.1.3. Alkohol

            Alkohol atau dikenal dengan etanol dengan rumus molekul . Alkohol memiliki wujud cairan, berbau seperti alcohol, tidak berwarna. Titik didiih etanol 78ᵒC sedangkan titik lelehnya -177ᵒC dan kekentalan rata-ratanya sebesar 1,59 poise. Etanol larut dalm air panas dan air dingin. Identifikasi bahaya dari etanol yaitu berbahaya dalam kasus kontak mata, kulit, menelan dan inhalasi. Tindakan pertolongan pertama saat terjadi kontak dengan mata segera periksa dan lepaskan kontak serta basuh dengan air mengalir selama minimal 15 menit (Anonim, 2016).

2.2. Landasan Teori

            Viskositas cairan murni merupakan indeks hambatan aliran. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan maupun gas (Bird, 2003).

            Kekentalan suatu zat cair memiliki hungan yang erat dengan proses aliran. Dua lapisan zat alir masing-masing memilikiluas A, jarak kedua lapisan dy bergerak dengan arah yang sama dan memiliki selisih kecepatan dv, dinyatakan sebagai:

(2.1)

F adalah gaya gesek yang bersifat melawan aliran, sedangkan tanda negatif menunukkan bahwa arah gaya gesek berlawanan dengan arah kecepatan nisbi dv. Kekentalan memiliki hubungan dengan sifat sistem lain, misalnya temperatur. pengaruh temperatur terhadap kekntalan zat dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

(2.1)

dengan a dan E adalah suatu tetapan

(Tim Penyusun, 2016).

viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur. Namun, hal ini berlawanan dengan viskositas zat cair justru akan menurun jika temperatur dinaikan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dariviskositas akan meningkat dengan makin tingginya temperatur (Martin, 1993).

Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir dari pada gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas cairan turun dengan naiknya temperatur. Koefisien viskositas gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tekanan (Sukardjo, 1995).

Kekentalan  naik dengan naiknya berat molekul.selain itu gaya tarik antar molekul juga memepengaruhi nilai viskositas suatu zat. kekentalan meningkat dengan adanya ikatan hidrogen pada  suatu zat cair (Atkins, 2006).

            Makin kental suatu cairan, maka  gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu juga semakin besar. Viskositas dispersi kolodial dipengaruhi oleh bentuk partikel dari fase dispers. Koloid-koloid berbentuk bola membentuk sistem dispersi dengan viskositas rendah, sedang sistem dispersi yang mengandung koloid-koloid linier viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel (Moechtar,1990).

Pengukuran viskositas menggunakan viskometer oswald yaitu dengan cara mengukur  waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Sejumlah tertentu cairan (misalnya 10 cm3, bergantung pada ukuran viskometer) dipipet ke dalam viskometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu pengukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi daripada batas a. Cairan kemudian dibiarkan turun. Ketika permukaan cairan turun melewati batas a, stopwatch mulai dinyalakan dan ketika cairan melewati batas b, stopwatch dimatikan. Waktu yang dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara a dan b dapat ditentukan. Tekanan P merupakan perbedaan tekan antra kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis cairan (Respati, 1981).

Kekentalan dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder cara ini dapat digunakan untuk cairan maupun gas. Harga kekentalan mutlak sukar untuk ditentukan. Namun dalam prakteknya yang dicari adalah kekentalan relatifnya yaitu perbandingan antarakekentalan zat itu dengan kekentalan zat cair lainnya (Sukardjo, 1995).

Berdasarkan hukum Haegen Poiseuille, maka persamaan viskositas dapat dinyatakan sebagai berikut :
η  = π p r4 t / (8VL) ; p = ρ g h
= π p r4 t ρ g h / (8VL)
dimana :
P = tekanan hidrostatis
r = jari-jari kapiler
t = waktu alir zat cair sebanyak volume V dengan beda tinggi h
L = penjang kapiler
Untuk air :
ηair = π p r4 ta ρa g h / (8VL)
secara umum berlaku :
ηx = π p r4 tx ρx g h / (8VL)
jika air digunakan sebagai pembanding maka:
ηx / ηair = tx ρx / ta ρa
(Tim Penyusun, 2016).

           

BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

-               Piknometer

-               Termometer

-               Stopwatch

-               Botol semprot

-               Pipet tetes

-               Pembakar spritus

-               Gelas beaker

-               Ball pipet

-               Viskometer

3.1.2 Bahan

-               Akuades

-               Alkohol

Akuades

3.2 Skema Kerja

Hasil

-     ditentukan kerapatannya menggunakan piknometer -     dibersihkan piknometer hingga benar-benar bersih dan kering -     dilakukan penimbangan pada piknometer kosong -     diisi dengan air pada suhu 26  dalam piknometer sampai tanda batas dan ditimbang -     dimasukkan secukupnya ke dalam viskometer hingga permukaannya berada diatas tanda yang paling atas dan stopswatch diaktifkan -     dihentikan stopwatch setelah sampai pada tanda yang paling bawah -     ditentukan waktu alirnya dan diulangi sebanyak 3 kali (pada suhu 26 , 31 , dan 36 -     dilakukan langkah 1-7 untuk alkohol

           

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Alkohol
Suhu( )		E (kJ/mol)
26		30
31
36

4.2 Pembahasan

Percobaan ketiga membahasa mengenai kekentalan dan tenaga pengaktifan aliran suatu zat. Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair yang disebabkan adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Kekentalan dipengaruhi oleh jenis zat dan temperatur. Sedangkan tenaga pengaktifan aliran adalah sejumlah energi yang dibutuhkan untuk mengaktifkan partikel-partikel dalam suatu zat hingga terbentuk aliran. Percobaan kali ini mengamati kekentalan suatu zat dengan cara menggunakan air sebagai pembanding dan menentukan tenaga pengaktifan dari suatu zat. Zat cair yang akan diuji adalah alkohol.

            Metode yang digunakan adalah metode ostwald. Metode ostwald berdasarkan hukum heagen poiseuille dengan prinsip yang didasarkan pada waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu zat cair untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat zat cair itu sendiri. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu air unruk mengalir dimana nilai kekntalannya sudah diketahui. Alat yang digunakan dalam metode ostwald adalah piknometer dan volumetri. Piknometer dalam percobaan ini digunakan untuk menentukan massa jenis air dan alkohol. Adapun caranya yaitu dengan menimbang piknometer ksosong, kemudian menimbang piknometer yang diisi zat cair sampai tanda batas. Berdasarkan hasil penimbangan maka diketahui massa zat cair dengan cara mengurangi massa zat cair dan piknometer dengan massa piknometer kosong. Setelah massa dan volume zat cair diketahui maka dapat menentukan massa jenisnya. Adapun volumetri pada percobaan ini digunakan untuk mengukur laju alir dari air dan alkohol. Caranya yaitu dengan mengisi alat dengan masing-masing zat cair sampai diatas tanda batas paling atas, cairan kemudian dihisap melalui labu ukur dari viskometer sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas atas. Cairan dibiarkan turun ketika permukaan cairan turun melewati batas bawah stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang dibutuhkan cairan untuk melewati jarak antara tanda batas atas dan bawah dapat ditentukan. Masing-masing pengukuran zat cair  dengan piknometer dan viskometer pada variasi suhu 26 , 31 , dan 36 . Fungsi perlakuan variasi suhu yaitu untuk menguji pengaruh suhu terhadap kekentalan suatu zat cair.

            Kegiatan pertama yaitu menentukan massa jenis akuades dan alkohol menggunakan piknometer masing-masing pada suhu 26 , 31 , dan 36 . Massa jenis akuades secara berurutan pada masing-masing suhu didapatkan sebesar , , dan
1,0137 g/ml. Massa jenis alkohol  secara berurutan pada masing-masing suhu didapatkan sebesar ; ;dan . Nilai massa jenis semakin kecil dengan meningkatnya suhu. Hal itu disebabkan ketika suhu suatu zat cair meningkat, partikel-partikel dari zat tersebut bergerak lebih cepat dan acak sehingga dibutuhkan ruang lebih besar bagi partikel dalam zat tersebut dan membuat volumenya menjadi lebih besar  dan  interaksi antar partikelnya menjadi lemah. Akibat pemuaian zat cair tersebut, maka volume air yang menempati piknometer memiliki massa yang lebih kecil berdasarkan kenaikan suhunya.

            Kegiatan yang kedua yaitu menentukan waktu alir akuades dan alkohol pada alat viskometer masing-masing pada suhu 26 , 31 , dan 36 . Waktu yang dibutuhkan akuades untuk mengalir dari tanda batas yang telah ditentukan, secara berurutan sebesar 0,60 s, 0,52 s, dan 0,38 s. Adapun waktu yang dibutuhkan alkohol untuk mengalir dari tanda batas yang telah ditentukan, secara berurutan sebesar 0,60 s, 0,52 s, dan 0,38 s. Berdasarkan hasil tersebut, peningkatan suhu membuat laju alirnya menjadi lebih cepat. Fenomena yang terjadi sesuai dengan literatur, bird (1987), viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Berdasarkan hal tersebut viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

            Kegiatan yang ketiga yaitu menentukan kekentalan alkohol. Berdasarkan data yang telah didapat dari hasil percobaan, maka nilai kekentalan alkohol masing-masing pada suhu 26 , 31 , dan 36  yaitu sebesar , , dan . Hasil diperoleh dengan perhitungan berdasarkan rumus , dimana  dan adalah waktu alir alkohol dan air,  dan adalah massa jenis alkohol dan air, dan  nilai kekntalan air yang sudah diketahui pada variasi suhu yang didapatkan dari tabel. Fenomena yang terjadi sesuai dengan literatur, bird (1987), viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul melemah. Berdasarkan hal tersebut viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

            hubungan kekentalan dengan variasi waktu dapat dijelaskan dengan grafik ln  dengan 1/T. Adapun grafiknya adalah sebagai berikut:

gambar 4.1 grafik hubungan ln  dengan 1/T

            Berdasarkan grafik tersebut, diketahui bahwa semakin banyak waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka kekntalannya cairan tersebut semakin besar pula. Hasil ini berarti waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir sebanding atau berbanding lurus dengan kekntalannya. Kekentalan suatu zat juga dapat digunakan untuk mengetahui besar energi pengaktifan atau energi aktifasi. Energi pengaktifan aliran adalah energi yang dibutuhkan untuk mengaktifkan gerakan-gerakan partikel zat cair secara kontinu sehingga menghasilkan sebuah aliran. Semakin kental suatu zat cair maka energi pengaktifan semakin kecil. Sebaliknya, semakin rendah tingkat kekentalan maka waktu yang dibutuhkan oleh suatu zat cair untuk bergerak mengalir akan semakin cepat. berdasarkan grafik di atas diperoleh persamaan y = 3610x - 11,87. Slope yang diperoleh merupakan m = . Berdasarkan slope yang diperoleh tersebut maka dapat ditentukan energi pengaktifan aliran  dengan . Energi pengaktifan aliran  yang diperoleh sebesar 30 kJ/mol.

BAB 5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

            Berdasarkan percobaan mengenai kekentalan dan tenaga pengfaktifan aliran maka dapat disimpulkan bahwa angka kekentalan zat cair dapat ditentukan dengan metode ostwald dengan menggunakan air sebagai pembanding dimana dimana semakin tinggi suhu maka semakin rendah angka kekentalannya.keknatalan air lebih kecil daripada kekntalan alkohol.kekentalan suatu zat cair berbanding terbalik dengan massa jenisnya. Apabila massa jenisnya semakin besar makan nilai kekentalannya semakin menurun. Semakin banyak waktu yang diperlukan oleh suatu cairan untuk mengalir, maka kekntalannya cairan tersebut semakin besar pula. Kekentalan suatu zat juga dapat digunakan untuk mengetahui besar energi pengaktifan atau energi aktifasi . Energi pengaktifan aliran  yang diperoleh sebesar 30 kJ.

5.2 Saran

            Adapun saran yang dapat diberikan berdasarkan percobaan ini yaitu sebaiknya praktikan secepatnya mengukur massa jenis dan waktu alir zat cair pada variasi suhu yang ditentukan. Hal itu disebabkan karena mudahnya zat cair mengalami perubahan temperatur pada suhu ruang apabila tidak dijaga dengan ketat.

Daftar Pustaka

Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet of Alkohol [Serial Online]. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsid=992288922. [diakses 4 Novemver 2016].

Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet of Aquades [Serial Online]. http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsid=9927321. [diakses 4 Novemver 2016].

Atkins, P.W. 2006. Termodinamika Kimia. Jakarta: Erlangga.
Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik untuk Universitas. Jakarta : PT. Gramedia
Respati. H. 1981. Kimia Dasar Terapan Modern. Jakarta : Erlangga.
Sukardjo. 1995.Termodinamika Kimia. Jakarta : Erlangga.

Tim Penyusun. 2016. Petunjuk Praktikum Termodinamika Kimia. Jember : Universitas Jember.

Lembar Perhitungan

A.    Massa jenis larutan

Massa jenis akuades

1.      Massa jenis akuades pada suhu 26  

2.      Massa jenis akuades pada suhu 31

3.      Massa jenis akuades pada suhu 36

B.  Massa Jenis Alkohol

1.    Massa jenis alkohol pada suhu 25  

2.    Massa jenis alkohol pada suhu 31

3.    Massa jenis alkohol pada suhu 36

C.  Kekentalan alkohol

1.      Kekentalan alkohol pada suhu 26

2.      Kekentalan alkohol pada suhu 31

3.      Kekentalan alkohol pada suhu 36

D.    Nilai ln h

1.      Nilai ln h pada suhu 26

ln h = ln

ln h = 0,18

2.      Nilai ln h pada suhu 31

ln h = ln

ln h = -0,031

3.      Nilai ln h pada suhu 36

ln h = ln

ln h = -0,19

E.     Grafik hubungan ln h terhadap 1/T

ln h = E . 1/RT

y = mx + c

y = 3700x-12,18

ln h = E

E = m . R

E = 3700. 8,314 J/mol.K

E = 30761,8 J/mol.K = 30,7618 kJ/mol.K