TEGANGAN PERMUKAAN ZAT CAIR

TEGANGAN PERMUKAAN ZAT CAIR

1. Definisi

Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastic. Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha yang membentuk luas permukaan baru. Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit melengkung ke bawah tampak silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zat cair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaan-nya sekecil mungkin.

Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara.

Untuk fluida dengan satu permukaan

dimana :

γ adalah tegangan permukaan satuannya adalah N/m

F adalah gaya satuannya N

d adalah panjang permukaan

2. Metoda yang digunakan dalam Tegangan Permukaan

1. Metode cincin de-Nouy

Cara ini dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan dan tegangan antar permukaan zat cair. Prinsip kerja alat ini berdasarkan pada kenyataan bahwa gaya yang dibutuhkan untuk melepaskan cincin yang tercelup pada zat cair sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka. Gaya yang dibutuhkan untuk melepaskan cincin dalam hal ini diberikan oleh kawat torsi yang dinyatakan dalam dyne.

2. Metode Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler

Bila sebatang pipa kapiler dimasukkan ke dalam cairan, maka permukaan cairan dalam pipa kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan

1.    Bila cairan membasahi bejana (θ < 90), permukaan cairan naik

2.     Bila cairan tidak membasahi bejana (θ > 90), permukaan cairan turun

Kenaikan atau penurunan cairan dalam kapiler disebabkan adanya tegangan permukaan yang bekerja pada permukaan cairan yang menyentuh dinding sepanjang keliling pipa. Akibat tegangan permukaan ini pipa akan memberikan gaya reaksi pada permukaan cairan yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan.

Besar gaya ke atas akibat tegangan permukaan :

                F₁ = 2 π r g cos θ

            F₁ = gaya ke atas akibat tegangan permukaan

            r = jari-jari kapiler

            g = tegangan permukaan

            θ= sudut kontak

Kenaikan cairan tidak dapat berlangsung terus, karena pada permukaan cairan juga bekerja gaya akibat berat cairan (F₂) yang arahnya ke bawah sebesar :

                F₂ = d V g      

     karena V = π r²  h , maka :

            F₂  = π r²  h d g

            d = rapatan cairan

            g = percepatan gravitasi

            h = kenaikan/ penurunan cairan dalam kapiler

Pada saat setimbang berlaku F₁ = F₂, sehingga

Metode perbandingan tegangan permukaan

Bila   У₁, d₁ dan d₂ diketahui, maka dengan menentukan tinggi kedua cairan dalam kapiler, tegangan permukaan cairan yang belum diketahui dapat ditentukan

3.      Metode Wilhelmley

Gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan. Penetapannya diperlukan alat dari lempeng tipis terbuat dari kaca, platina atau mika dan sebuah neraca. Pelat digantungkan pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan ke dalam cairan yang akan diselidiki. Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat dari permukaan cairan dicatat.

Pada saat pelat terlepas berlaku hubungan :

            F = W + 2 ℓ g

Sehingga tegangan permukaan dapat dihitung sebagai : 

g= tegangan permukaan

F= gaya tarik yang dicatat

W= berat lempeng ( pelat )

ℓ= lebar lempeng

2= faktor karena ada 2 permukaan pada lempeng

Asumsi sudut kontak θ = 0⁰, dan pengaruh dari ujung-ujung lempeng diabaikan .

3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Tegangan Permukaan

1.     Suhu

Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena meningkatnya energy kinetik molekul.

2.      Zat terlarut (solute)

Penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas larutan, sehingga tegangan permukaan akan bertambah besar. Tetapi apabila zat yang berada dipermukaan cairan membentuk lapisan monomolecular, maka akan menurunkan tegangan permukaan, zat tersebut biasa disebut dengan surfaktan.

3.      Surfaktan

Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau antar muka.

4.      Jenis Cairan

Pada umumnya cairan yang memiliki gaya tarik antara molekulnya besar, seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar.

5.      Konsentrasi Zat Terlarut

Solut yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan.

 By Putri Kurnia Naraswanik (15630084)