1. TUGAS IV PROGSUS AAK. Definisi tegangan permukaan zat cair. Tegangan
permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang
...
1
TUGAS IV PROGSUS AAK
Definisi tegangan permukaan zat cair Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang,sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Tegangan permukaan (Ÿ) adalah besar gaya ( F ) yang dialami pada permukaan zat cair persatuan panjang(l) Ÿ = F / 2l Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekulmolekul zat cair dipermukaan zat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan. Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi jarum, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum tetap di permukaan air tanpa tenggelam. Tegangan permukaan dapat dijelaskan melalui kapilaritas dan sudut kontak
Kapilaritas Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung). Keadaan ini dapat menyebabkan
2 cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan tercapai. Jadi air dapat naik keatas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut pipa kapiler. Inilah yang terjadi pada saat air naik dari tanah ke atas melalui tembok. air dapat merembes ke atas melalui retakan tembok sehingga membasahi tembok. Satu contoh kapilaritasGejala alam kapilaritas ini memungkinkan kita menghitung tinggi kenaikan air dalam suatu pipa kapiler berbentuk silinder/tabung dengan jari-jari r.
TERJADINYA TEGANGAN MUKA Partikel dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya.Partikel di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya,hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke bawah.
Untuk membantu menurunkan persamaan tegangan permukaan, mari tinjau sebuah kawat yang dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang berbentuk lurus dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana kawat lurus tersebut bisa digerakkan (lihat gambar di bawah). Jika kawat ini dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah dikeluarkan akan terbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Mirip seperti ketika bermain gelembung sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus sehingga kawat lurus bergerak ke atas (perhatikan arah panah). Untuk mempertahankan kawat lurus tidak bergerak (kawat berada dalam kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w + T. Dalam kesetimbangan, F = gaya
3 tegangan permukaan yang dikerjakan oleh lapisan air sabun pada kawat lurus.
Misalkan panjang kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun yang menyentuh kawat lurus memiliki dua permukaan, maka gaya tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh lapisan air sabun bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan pada lapisan sabun merupakan perbandingan antara Gaya Tegangan Permukaan (F) dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja (d). Untuk kasus ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis
Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya tegangan permukaan dengan Satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm). 1 dyn/cm = 10-3 N/m = 1 mN/m Tegangan permukaan juga bisa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya mencuci. Agar pakaian yang kita cuci benar-benar bersih maka air harus melewati celah yang sangat sempit pada serat pakaian. Untuk itu diperlukan penambahan luas permukaan air.Hal ini sangat sukar dilakukan karena adanya tegangan permukaan. Sehingga nilai tegangan permukaan air harus diturunkan dahulu. Kita bisa menurunkan tegangan permukaan dengan cara menggunakan air panas. Makin tinggi suhu air, maka baik karena semakin tinggi suhu air, semakin kecil tegangan permukaan. Alternatif lainnya adalah menggunakan sabun. Pada suhu 20 oC, nilai Tegangan Permukaan air sabun adalah 25,00 mN/m. Pada 100 oC, nilai tegangan permukaan air panas = 58,90. Pada suhu 20 oC, nilai tegangan permukaan air sabun adalah 25,00 mN/m. Lebih menguntungkan pakai sabun… airnya juga tidak panas. Jangan heran kalau sabun sangat laris di pasar. Bukan cuma pakaian, tapi tubuh kita juga.
4
TUGAS 1. Buat resume dari uraian diatas 2. Diketahui kawat PQ dengan panjang 25 cm dan massa 2 gram mampu ditahan oleh air sabun. Hitunglah tegangan permukaan air sabun! (g = 10 m/s^2) 3. Sampai keinggian h berapa air pada temperatur kamsr akan naik dalam sebuah pipa kaca bersih berdiameter. 2.5 mm. ( jika diketahui tegangan permukaan air di udara sekitar 0,073 N/m). 4. Ebuah pelat tipis terbuat dari mika beratnya 15,0 gram dan lebar 3 cm dicelupkan kedalam cairan. Jika untuk melepaskan pelat dari permukaan cairan diperlukan gaya sebesar 15,07 x 10-2 N, hitunglah tegangan permukaan cairan
Surakarta, Maret 2012 Dosen Pengampu
Drs.Suharyanto MSi
