Laporan Praktikum Fluida

                  LAPORAN PRAKTIKUM FLUIDA 
            SABUN DAN TEGANGAN PERMUKAAN

Oleh:

1.      Dza’ina Dzuun Ni’mah           (123654210)

2.      Widya Astutik                        (123654221)

3.      Indraini Ida Safitri                  (123654235)

4.      Milda Dwi Lestari                  (123654243)

5.      Noer Indria Chriswanti          (123654245)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2014

ABSTRAK

Telah kami lakukan percobaan “Sabun dan Tegangan Permukaan” di Laboratorium Sains UNESA pada tanggal 5 Mei 2014 yang bertujuan untuk mengamati dan mengukur tegangan permukaan, serta menentukan pengaruh konsentrasi detergen terhadap tegangan permukaan. Dalam percobaan ini, kami menggunakan variabel manipulasi yaitu konsentrasi detergen dalam air dan massa kawat geser, variabel kontrol yang kami gunakan yaitu panjang kawat loop, dan volume air, sedangkan variabel respon yang kami gunakan adalah tegangan permukaan. Metode percobaan yang kami lakukan adalah mengukur panjang kawat dengan mistar. Menimbang kawat geser dengan menggunakan neraca ohaus, mengisi tiap-tiap gelas beker dengan air 500 ml. Memasukkan detergen ke dalam gelas A sebanyak 30 ml, ke dalam gelas B sebanyak 60 ml, dank e dalam gelas C sebanyak 90 ml, mengaduk kedua larutan detergen dengan spatula, memasukkan kawat loop ke dalam larutan A, B, dan C. Mengangkat kawat, kemudian mengamati arah pergerakan kawat. Saat menggunakan kawat geser dengan massa 1,2 gram, didapatkan tegangan permukaan sebesar 0,98 baik dalam larutan detergen cair dengan konsentrasi 6%, 12% dan 18%. Adapun lamanya waktu, ketika lapisan gelembung pada kawat loop pengukur tegangan pecah adalah 8 sekon pada konsentrasi 6%, 7 sekon pada konsentrasi 12% dan 15 sekon pada konsentrasi 18%.Dari hasil percobaan tersebut membuktikan bahwa konsentrasi lautan tidak berpengaruh terhadap tegangan permukaan. Sehingga hasil yang diperoleh dari ketiga konsentrasi detergen adalah sama. Semakin tinggi konsentrasi detergen maka semakin lama pula waktu gelembung detergen pada kawat loop akan mengkerut pecah.

BAB I

PENDAHULUAN

            A.    Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari – hari, peristiwa yang menarik seringkali terjadi di sekitar kita. Mulai dari tetesan air yang berbentuk balon dan kaki serangga yang dapat mengapung di atas air. Dua kejadian tersebut merupakan contoh tegangan permukaan. Tegangan permukaan dapat terjadi karena adanya gaya-gaya yang bekerja pada permukaan zat cair atau pada batas antara zat cair dengan bahan lain. Suatu molekul dalam fase cair dapat dianggap secara sempurna dikelilingi oleh molekul lainnya yang secara rata-rata mengalami daya tarik yang sama ke semua arah. Gejala ini yang disebut dengan tegangan permukaan.

Oleh karena itu dilakukan percobaan penentuan tegangan permukaan dengan menggunakan larutan sabun dan kawat agar dapat mengetahui nilai tegangan permukaan dari suatu larutan dan dapat menganalisa fenomen-fenomena yang berhubungan dalam kehidupan sehari-hari dengan mempelajari tentang tegangan permukaan.

           B.     Rumusan Masalah

Dari percobaan ini, dapat ditarik rumusan masalah, yaitu:

1.      Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan detergen terhadap tegangan permukaannya?

2.      Bagaiamana pengaruh konsentrasi detergen terhadap lama waktu gelembung pada kawat loop pecah?

          C.     Tujuan

Berdasarkan percobaan ini, bertujuan untuk:

1.      Mengetahui tegangan permukaan pada larutan detergen.

2.  Mengetahui pengaruh konsentrasi detergen terhadap lama waktu gelembung pada kawat loop pecah.

BAB II

KAJIAN TEORI

Salah satu sifat yang dimiliki fluida statis adalah permukaannya punya tegangan. Tegangan tersebut dinamakan tegangan permukaan. Tegangan  permukaan adalah gaya persatuan panjang yang di kerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan,hal tersebut karena gaya adhesi lebih kecil dari gaya kohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan. Yang menjadi penyebab utama adanya tegangan permukaan adalah gaya kohesi (gaya tarik menarik molekul sejenis) dari fluida atau zat cair. Setiap molekul zat cair saling menarik molekul di sekitar mereka. Gaya tarik menarik ini memicu adanya ikatan yang cukup kuat antar molekul. Apabila F = gaya (newton) dan L = panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L. Tegangan permukaan zat cair diakibatkan karena gaya yang bekerja pada zat cair tersebut. Dalam keadaan diam, permukaan zat cair akan membuat gaya tarik ke segala arah, kecuali ke atas. Hal itulah yang menyebabkan adanya tegangan permukaan.

Tegangan Permukaan pada Air

Salah satu fluida yang kita jumpai setiap hari adalah air (H₂O). air memiliki tegangan permukaan sebesar 72 dyne/cm² ketika suhunya 250. Artinya untuk memecahkan tegangan permukaan air sepanjang 1 cm, kita memerlukan 72 dyne. Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik maka tegangan permukaannya semakin kecil. Pendapat bahwa mencuci pakaian dengan air panas akan lebih bersih adalah benar. Suhu yang tinggi akan menurunkan tegangan permukaan sehingga air lebih bisa membasahi pori-pori kain dengan lebih baik. Detergen sekarang banyak terkandung zat surfactan. Zat ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan zat cair sehingga hasil cucian bisa lebih bersih.

Tegangan permukaan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukaan tempat gaya tersebut bekerja. Rumus fisikanya :

Tabel 1. Tegangan Permukaan Beberapa Zat

Zat	Tegangan permukaan (N/m)
Air raksa (20oC)	0,44
Darah, utuh (37oC)	0,058
Darah, plasma (37oC)	0,073
Alkohol, ethyl (20oC)	0,023
Air (0oC)      (20oC)      (100oC)	0,076 0,072 0,059
Benzena (20oC)	0,029
Larutan sabun (20oC)	0,025
Oksigen (-193oC)	0,016

Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan

a.       Jenis cairan

Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. Sebaliknya pada cairan seperti bensin karena gaya tarik antara molekulnya kecil, maka tegangan permukaannya juga kecil.

b.      Suhu

Tegangan permukaan cairan turun bila suhu naik, karena dengan bertambahnya suhu molekul-  molekul cairan bergerak lebih cepat dan pengaruh  interaksi antara molekul berkurang sehingga tegangan permukaannya menurun.

c.       Adanya zat terlarut

Adanya zat terlarut pada cairan dapat menaikkan atau menurunkan tegangan permukaan. Untuk air adanya  elektrolit anorganik dan non elektrolit tertentu  seperti sukrosa dan gliserin  menaikkan tegangan permukaan. Sedangkan adanya zat- zat seperti sabun, detergen, dan  alkohol adalah efektif dalam menurunkan tegangan permukaan   ( Yazid, 2005).

d.      Surfaktan

Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan.

e.       Konsentrasi zat terlarut 

                 Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan.Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan.

BAB III

METODE PERCOBAAN

  

A.      Rancangan Percobaan

B.    Alat dan Bahan

           1.      Gelas beker 500 ml                                                   3 buah

           2.      Kawat loop pengukur tegangan permukaan               1 buah

           3.      Detergen cair                                                            75 ml

           4.      Neraca                                                                     1 buah

           5.      Air                                                                           1000 ml

           6.      Gelas ukur                                                                1 buah

           7.      Mistar                                                                       1 buah

           8.      Spatula                                                                      1 buah

  

C.     Variabel

          1.      Variabel manipulasi                 : konsentrasi detergen dalam air, massa kawat geser

          2.      Variabel kontrol                      : panjang kawat loop, volume air

          3.      Variabel respon                       : tegangan permukaan,

D.     HIPOTESIS

Semakin tinggi konsentrasi detergen, maka tegangan permukaan semakin kecil.

E.    Langkah Kerja

         1.      Mengukur panjang kawat dengan mistar.

         2.      Menimbang kawat loop dengan menggunakan neraca ohaus.

         3.      Mengisi tiap-tiap gelas beker dengan air 500 ml.

         4.      Memasukkan detergen ke dalam gelas A sebanyak 30 ml, ke dalam gelas B sebanyak 60 ml, dan ke dalam gelas C sebanyak 90 ml.

         5.      Mengaduk kedua larutan detergen dengan spatula.

         6.      Memasukkan kawat loop ke dalam larutan A, kemudian mengangkat kawat.

         7.      Mengamati arah pergerakan kawat.

   8.   Mengulangi langkah 6 dan 7 pada gelas B dan C.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

          A.    Data

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan data sebagai berikut:

L = 6 cm

                 Tabel 2. Tabel hasil pengamatan

No.	Konsentrasi %	Massa (m±0,1) gram	Tegangan permukaan (ɤ)	Waktu (t±1) s
1.	6 %	a.       1,2 b.      0,8 c.       0,6	a.       0,98 b.      0,65 c.       0,49	a.       8 b.      9 c.       9
2.	12 %	a.       1,2 b.      0,8 c.       0,6	a.       0,98 b.      0,65 c.       0,49	a.       7 b.      13 c.       13
3.	18 %	a.       1,2 b.      0,8 c.       0,6	a.       0,98 b.      0,65 c.       0,49	a.       15 b.      10 c.       15

        Grafik 1. Grafik data pengamatan

B.    Analisis

Berdasarkan tabel data hasil percobaan di atas diketahui bahwa panjang kawat geser adalah 6 cm. Saat menggunakan kawat geser dengan massa 1,2 gram, didapatkan tegangan permukaan sebesar 0,98 baik dalam larutan detergen cair dengan konsentrasi 6%, 12% dan 18%. Adapun lamanya waktu, ketika lapisan gelembung pada kawat loop pengukur tegangan pecah adalah 8 sekon pada konsentrasi 6%, 7 sekon pada konsentrasi 12% dan 15 sekon pada konsentrasi 18%.

Saat menggunakan kawat geser dengan massa 0,8 gram, didapatkan tegangan permukaan sebesar 0,65 baik dalam larutan detergen cair dengan konsentrasi 6%, 12% dan 18%. Adapun lamanya waktu, ketika lapisan gelembung pada kawat loop pengukur tegangan pecah adalah 9 sekon pada konsentrasi 6%, 13 sekon pada konsentrasi 12% dan 10 sekon pada konsentrasi 18%.

Saat menggunakan kawat geser dengan massa 0,6 gram, didapatkan tegangan permukaan sebesar 0,49 baik dalam larutan detergen cair dengan konsentrasi 6%, 12% dan 18%. Adapun lamanya waktu, ketika lapisan gelembung pada kawat loop pengukur tegangan pecah adalah 9 sekon pada konsentrasi 6%, 13 sekon pada konsentrasi 12% dan 15 sekon pada konsentrasi 18%. 

Berdasarkan grafik di atas, diketahui bahwa dengan massa kawat geser yang sama, tegangan permukaan bernilai sama baik pada konsentrai 6%, 12% dan 18%. Adapun tegangan permukaan untuk kawat geser dengan massa 1,2 gram adalah 0,98. Sedangkan tegangan permukaan untuk kawat geser dengan massa 0,8 gram adalah 0,65 dan tegangan permukaan untuk kawat geser dengan massa 0,6 gram adalah 0,49.

BAB V

PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil percobaan yang telah kami lakukan bahwa tegangan permukaan kawat geser dengan massa 1,2 gram sebesar 0,98 dalam larutan detergen dengan konsentrasi 6%, 12% dan 18%. Nilai tersebut didapatkan dari hasil hitung menggunakan rumus tegangan permukaan. Sehingga hasil yang diperoleh dari ketiga konsentrasi detergen adalah sama. Namun yang membedakan adalah lamanya waktu yang dibutuhkan gelembung sabun pada kawat loop saat pecah, yaitu 8 sekon pada konsentrasi 6%, 7 sekon pada konsentrasi 12% dan 15 sekon pada konsentrasi 18%. Hal tersebut terjadi karena gelembung detergen memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air detergen berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput turut mendorong selaput air detergen ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam selaput hingga tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput. Artinya, semakin tinggi keonsentrasi detergen maka semakin lama pula waktu gelembung detergen pada kawat loop akan mengkerut/pecah. Sedangkan pada konsentrasi detergen 12% memiliki waktu yang lebih cepat daripada konsentrasi detergen 6%, yaitu secara berurutan 7 sekon dan 8 sekon. Hasil tersebut tidak sesuai dengan teori yang ada. Hal tersebut dapat terjadi karena kurang telitinya praktikan dalam menggunakan alat.

Pada percobaan yang kedua, kami menggunakan kawat geser dengan massa 0,8 gram. Diperoleh tegangan permukaan sebesar 0,65 dengan konsentrasi detergen 6%, 12% dan 18%. Nilai tersebut didapatkan dari hasil hitung menggunakan rumus tegangan permukaan. Sehingga hasil yang diperoleh dari ketiga konsentrasi detergen adalah sama. Lamanya waktu ketika lapisan gelembung pada kawat loop pengukur tegangan pecah adalah 9 sekon pada konsentrasi 6%, 13 sekon pada konsentrasi 12% dan 10 sekon pada konsentrasi 18%. Hal tersebut terjadi karena gelembung detergen memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air detergen berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput turut mendorong selaput air detergen ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam selaput hingga tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput. Artinya, semakin tinggi keonsentrasi detergen maka semakin lama pula waktu gelembung detergen pada kawat loop akan mengkerut/pecah. Sedangkan pada konsentrasi detergen 12% memiliki waktu lebih lama daripada konsentrasi detergen 18%, yaitu secara berurutan 13 sekon dan 10 sekon. Sehingga hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang ada dan dapat terjadi karena kurang telitinya praktikan dalam menggunakan alat. 

Pada percobaan yang ketiga, kami menggunakan kawat geser dengan massa 0,6 gram. Diperoleh tegangan permukaan sebesar 0,49 dengan konsentrasi detergen sebesar 6%, 12% dan 18%. Nilai tersebut didapatkan dari hasil hitung menggunakan rumus tegangan permukaan. Sehingga hasil yang diperoleh dari ketiga konsentrasi detergen adalah sama. Lamanya waktu ketika lapisan gelembung pada kawat loop pengukur tegangan pecah adalah 9 sekon pada konsentrasi 6%, 13 sekon pada konsentrasi 12% dan 15 sekon pada konsentrasi 18%. Hal tersebut terjadi karena gelembung detergen memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air detergen berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput turut mendorong selaput air detergen ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam selaput hingga tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput. Artinya, semakin tinggi keonsentrasi detergen maka semakin lama pula waktu gelembung detergen pada kawat loop akan mengkerut/pecah. Sehingga hasil tersebut sesuai dengan teori yang ada. 

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah kami lakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

1.      Semakin tinggi konsentrasi larutan detergen berpengaruh terhadap tegangan permukaan. Sehingga hasil yang diperoleh dari ketiga konsentrasi detergen adalah sama. 

2.  Semakin tinggi keonsentrasi detergen maka semakin lama pula waktu gelembung detergen pada kawat loop akan mengkerut pecah.

DAFTAR PUSTAKA

Admin. Tegangan Permukaan, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_permukaan, diakses pada 9 April 2014).

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

Mutmainna, Atiah. 2013. Tegangan Permukaan, (Online), (http://atiahmutmainna.blogspot.com/2013/01/tegangan-permukaan.html, diakses pada 9 April 2014).

Saputra, Rio Bambang. 2013. Tegangan Permukaan dan Kapilaritas, (Online), (http://phisiceducation09.blogspot.com/2013/04/tegangan-permukaan-dan-kapilaritas.html, diakses pada 9 April 2014).

TIM. 2014. Panduan Praktikum Fluida. Surabaya: universitas Negeri Surabaya.