MAKALAH OPERASI TEKNIK KIMIA
KAPILARITAS SEBAGAI SALAH SATU
SIFAT FLUIDA STATIS
OLEH
MARSELINA TIMA
(721 15 050)
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDIRA
KUPANG
2018
KATA PENGANTAR
Puji
dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan
rahmat_Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan makalah ini dengan baik, untuk
melengkapi nilai mata kuliah Operasi Teknik Kimia, dan mengembangkan kemampuan
menulis kami. Makalah ini membahas
tentang “kapilaritas sebagai salah satu sifat fluida”.
Kami menyadari dalam
penulisan makalah ini masih terdapat banyak kekurangan, sehingga saran dan
kritik yang membangun sangat kami butuhkan dalam penyempurnaan makalah ini.
Atas saran, kritik maupun bantuannya kami ucapkan terima kasih.
Semoga apa yang ditulis dalam
makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Kupang,
15 April 2018
Penyusun
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Suatu zat yang mempunyai
kemampuan mengalir dinamakan Fluida. Cairan adalah salah satu jenis fluida yang
mempunyai kerapatan mendekati zat padat. Letak partikelnya lebih merenggang
karena gaya interaksi antar partikelnya lemah. Gas juga merupakan fluida yang
interaksi antar partikelnya sangat lemah sehingga diabaikan.
Mekanika fluida
merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mengkaji tentang perilaku dari zat cair
dan gas dalam keadaan diam ataupun bergerk. Pada mekanika fluida, dipelajari
perilaku fluida dalam keadaan diam (statistika fluida), dimana tidak adanya
tegangan geser yang bekerja pada partikel fluida tersebut, dan fluida dalam
keadaan bergerak (dinamika fluida). Apabila fluida mengalami gaya geser maka
akan siap untuk mengalir. Jika kita mengamati fluida statis misalnya di air
tempayan. Pada fluida statis dipelajari hukum-hukum dasar antara lain mengenai
tekanan hidrostatis, hukum Archimedes, tegangan permukaan dan kapilaritas.
Kapilaritas merupakan
gejala naiknya air dari permukaan air bebas ke dalam pipa kapiler karena adanya
gaya tegangan permukaan. Tegangan permukaan air disebabkan oleh gaya molekul
adhesi air pada dinding kapiler dan selisih gaya kohesi molekul air di
permukaan dan di tubuh air. Sudut kontak atau sudut singgung adalah sududt yang
terbentuk antara meniscus permukaan dengan dinding kapiler, yang mempengaruhi
sudut kontak adalah ketidakmurnian dan jenis bahan. Tingginya kenaikan kapiler
selain dipengaruhi oleh sudut kontak juga dipengaruhi berat jenis bahan,
tegangan permukaan dan gravitasi. Air yang bias naik ke pipa kapiler disebabkan
adanya gaya-gaya tertentu yang bekerja padanya.
Oleh karena itu dalam
makalah ini akan membahas secara khusus tentang kapilaritas sebagai salah satu
sifat fluida statis dan akan dipaparkan juga contoh kapilaritas yang kita lihat
sehari-hari namun kita tidak mengetahui jika kejadian atau proses tersebut di
sebut kapilaritas.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1.
Apa itu kapilaritas?
2.
Bagaimana gejala terjadinya kapilaritas?
3.
Apa saja manfaat dan kerugian dari
kapilaritas?
4.
Apa saja contoh peristiwa kapilaritas
dalam kehidupan sehari-hari?
1.3 TUJUAN
1.
Untuk mengetahui tentang kapilaritas
2.
Untuk mengetahui terjadinya kapilaritas
3.
Untuk mengetahui manfaat dan kerugian
kapilaritas
4.
Untuk mengetahui contoh kapilaritas dalam
kehidupan sehari-hari
1.4 MANFAAT
Manfaat yang dapat
diperoleh yaitu dapat dijadikan sebagai sumber informasi terkait pemahaman
mengenai kapilaritas sebagai salah satu sifat fluida.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 PENGERTIAN KAPILARITAS
Pengertian Kapilaritas adalah
peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler, seperti yang
diperlihatkan pada gambar dibawah.
Keterangan
: tabung bagian kiri meniskus cekung (adhesi > kohesi)
Tabung
bagian kanan meniskus cembung ( kohesi > adhesi)
Pada gambar tersebut, diameter dalam pipa
kapiler dari kiri ke kanan semakin kecil. Semakin kecil diameter dalam pipa
kapiler, kenaikan permukaan air di dalam pipa kapiler akan semakin tinggi. Kapilaritas
adalah gejala zat cair melalui celah-celah sempit atau pipa rambut. Celah-celah
sempit atau pipa rambut ini sering disebut pipa kapiler. Gejala kapilaritas
disebabkan adanya gaya adhesi atau kohesi antara zat cair dengan dinding celah
itu. 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
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. Akibatnya, bila pembuluh kaca dimasukkan dalam zat cair, permukaannya
menjadi tidak sama.
2.2 GEJALA KAPILARITAS
Untuk membahas kapilaritas, perhatikan sebuah pipa kaca dengan diameter
kecil (pipa kapiler) yang ujungnya terbuka saat dimasukkan ke dalam bejana
berisi air. Kita dapat menyaksikan bahwa permukaan air ke dalam pipa akan naik.
Lain hasilnya jika kita mencelupkan pipa tersebut ke dalam bejana berisi air
raksa. Permukaan air raksa dalam tabung akan turun atau lebih rendah daripada
permukaan air raksa dalam bejana. Gejala inilah yang di sebut kapilaritas. Hal
ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Keterangan:
pipa kapiler dalam air dan raksa
Pada kejadian ini, pipa yang digunakan adalah pipa kapiler.
Oleh karena itu, gejala kapilaritas adalah gejala naik turunnya zat cair dalam
pipa kapiler. Permukaan zat cair yang berbentuk cekung atau cembung disebut
meniskus. Permukaan air pada dinding kaca yang berbentuk cekung disebut
meniskus cekung, sedangkan permukaan air raksa yang berbentuk cembung disebut
meniskus cembung.
Penyebab dari gejala kapiler adalah
adanya kohesi dan adhesi. Kohesi adalah gaya tarik-menarik antar molekul yang
sama jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan zat yang
lainnya tidak dapat menempel karena molekulnya saling tolak-menolak. Sedangkan
adhesi adalah gaya tarik-menarik antar molekul yang berbeda jenisnya. Gaya ini
menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain dapat menempel dengan baik
karena molekulnya saling tarik-menarik atau merekat.
Pada gejala kapilaritas pada air,
air dalam pipa kapiler naik karena adhesi antara partikel air dengan kaca lebih
besar daripada kohesi antara partikel airnya. Sebaliknya, pada gejala
kapilaritas air raksa, adhesi air raksa dengan kaca lebih kecil daripada kohesi
antar partikel air raksa. Oleh karena itu, sudut kontak antara air raksa dengan
dinding kaca akan lebih besar daripada sudut kontak air dengan dinding kaca.
Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya
tegangan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa.
Kapilaritas cairan dikatakan lebih
tinggi bila adhesi lebih besar dari kohesi, dan sebaliknya. Oleh karena itu,
pengetahuan tentang cairan tidak cukup untuk menentukan kapan kapilaritas akan
terjadi, karena kita juga harus mengetahui komposisi kimia dari tabung.
Bersama-sama dengan bidang kontak (diameter tabung), terdiri dari variabel
kunci. Sebagai contoh, air dalam tabung kaca tipis memiliki kekuatan perekat
yang kuat karena ikatan hidrogen yang terbentuk antara molekul-molekul air dan
atom oksigen dalam dinding tabung (kaca=silika=SiO2). Sebaliknya
merkuri ditandai dengan kohesi lebih kuat, dan karenanya kapilaritas yang jauh
lebih rendah.
Dalam
hal kekuatan adhesi lebih besar daripada kohesi dan gravitasi (ketika itu ada),
molekul dari cling cair ke dinding tabung. Kami akan mengamati bahwa permukaan
atas cairan menjadi cekung (ketinggian cairan di bidang kontak lebih tinggi
dari ketinggian dipusat tabung). Pasukan kohesif antara molekul cairan yang
“berusaha” untuk mengurangi tegangan permukaan (yaitu untuk meratakan permukaan
atas cairan dan dengan demikia mencegah luas permukaan yang meningkat di area
cekung). Dengan demikian molekul akan terus naik sampai keadaan stabil antara
kohesi dan adhesi dicapai (dengan atau tanpa komponen gravitasi).
Ini juga menjelaskan mengapa fenomena
ini terjadi secara eksklusif dalam tabung tipis (juga dengan tidak adanya
gravitasi). Dalam kapal yang lebih luas, hanya sebagian kecil dari cairan
datang ke dalam kontak dengan dinding pembuluh, dan kekuatan sehingga perekat
dapat diabaikan dan hampir tidak ada peningkatan cairan.
Ket
: contoh gejala kapilaritas
2.3 MANFAAT DAN KERUGIAN KAPILARITAS
MANFAAT
KAPILARITAS
Peristiwa
kapilaritas memberikan beberapa manfaat bagi makhluk hidup, diantaranya:
·
Pada
manusia
Hemoglobin
akan mengambil oksigen dari paru-paru dan akan dilepaskan pada saat sel darah
merah (eritrosit) melewati pembuluh kapiler
·
Pada
ikan
Filamen
pada pembuluh darah insang mengandung pembuluh kapiler untuk memudahkan proses
pertukaran oksigen dan karbondioksida
·
Pada
tumbuhan
Rambut
akar dan tumbuhan terdiri dari pembuluh kapiler sehingga air dan zat hara dari
dalam tanah akan naik menuju batang, dahan, dan ranting tumbuhan.
KERUGIAN
KAPILARITAS
·
Dinding
rumah menjadi retak karena pori-pori dinding menyerap air dalam tanah.
·
Lumut
yang menempel pada dinding.
·
Cat
pada dinding rumah menjadi rusak karena air yang diserap oleh dinding.
2.4
CONTOH GEJALA KAPILARITAS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Manfaat kapilaritas dalam kehidupan
sehari-hari, antara lain sebagai berikut.
1. Gejala naiknya minyak tanah pada
sumbu kompor.
Gejala
ini menyebabkan naiknya minyak lewat sumbu, sehingga kompor dapat menyala.
Dalam hal ini sumbu kompor berfungsi sebagai pipa kapiler.
2. Gejala naiknya air dalam tanah oleh
akar, kemudian ke daun.
Gejala
ini menyebabkan naiknya air/garam-garam tanah dari akar ke daun melalui
pembuluh kayu. Dalam hal ini pembuluh kayu berfungsi sebagai pipa kapiler.
3. Gejala pada daya isap benda terhadap
cairan.
Apabila
tumpahan tinta kita ambil dengan menggunakan kertas isap, maka lama-kelamaan
tinta itu akan habis terisap oleh kertas. Dalam hal ini kertas hisap berfungsi
sebagai pipa kapiler.
4. Air menyerap ke atas serat handuk.
5. Terletak di ujung bagian dalam
setiap mata, saluran lakrimal menguras air mata kita menggunakan gaya
kapilaritas.
6. Dalam kromatografi, metode untuk
memisahkan zat terlarut, zat terlarut yang berbeda naik ke atas permukaan fase
diam pada tingkat yang berbeda, sehingga terjadi pemisahan.
7. Naiknya minyak tanah pada sumber
lampu tempel sehingga lampu itu menyala
8. Naiknya air pada musim hujan
sehingga dinding rumah basah
9. Naiknya iar tanah melalui akar
dengan pembuluh-pembuluh tumbuhan
10. Air menggenang dapat diserap dengan
kain pel, spons, atau kertas isap
11. Cairan tinta yang tumpah dapat
diserap oleh kapur tulis atau kertas isap.
BAB III
PENUTUP
4.1 KESIMPULAN
Kapilaritas merupakan
peristiwa naik turunya suatu zat cair pada bahan yang terdiri dari pembulu
halus akibat dari adhesi dan kohesi. 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.
4.2 SARAN
Diharapkan pembaca dapat mengerti isi
makalah ini sehingga dapat melengkapi kekurangan dari makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA
Bahan
Ajar Operasi Teknik Kimia tahun 2017/2018
keren enu
BalasHapus