TEGANGAN PERMUKAAN

1. TEGANGAN PERMUKAAN SIFAT CAIRAN : volume tetap Bentuk mengikuti tempatnya memiliki fluiditas kerapatan agak besar kompresibilitas kecil energi geraknya translasi, rotasi, vibrasi difusi agak cepat memiliki gaya tarik-menarik antar molekulnya memiliki tegangan permukaan.

2. FENOMENA TEGANGAN PERMUKAAN • Nyamukdiataspermukaan air • Siletdanjarumterapungdiataspermukaan air • Deterjenmembasahipakaian • Alkoholdanantiseptikmembasahipermukaanluka • Butir-butirtanah yang basahsalingmenempel • Tetesan air berbentukbulat • Permukaanzatcairmempunyaisifatinginmeregang => permukaannyaseolahditutupilapisanelastis => karenaadanyagayatarik-menarikpartikelsejenisdidalamzatcairsampaikepermukaan.

3. Di dalam cairan => molekul ditarik oleh molekul lain yang sejenis dengan gaya yang sama ke segala arah => akibatnya tidak terdapat resultan gaya yang bekerja pada masing-masing molekul. Di permukaan cairan => molekul ditarik oleh molekul sejenis arah hanya ke samping dan ke bawah tidak ditarik oleh molekul di atasnya di atas cairan fase uap. Perbedaan gaya tarik Ada sisa gaya yang bekerja pada lapisan atas cairan. Gaya mengarah ke bawah Cairan berkontraksi

5. Tegangan permukaanpermukaan cairan seolah ditutupi selaput elastiszat cair berusaha membentuk luas permukaan minimumbentuk bulat telur (sferik) • Tegangan permukaan : gaya per satuan panjang pada permukaan cairan yang melawan ekspansi dari luas permukaan. • Usaha yang diperlukan untuk memperbesar satu satuan luas permukaan cairan. γ = F ( d = 2 l ) = penambahan luas d permukaan N/m J/m2 dyne/cmerg/cm2

6. Meniskus dan Sudut Kontak • Meniskus : gejala melengkungnya permukaan zat cair kettika bersentuhan dengan zat padat (dinding bejana). • Cekung => adhesi > kohesi => tepi permukaan cairan cenderung naik. • Cembung => adhesi < kohesi => tepi permukaan cairan melengkung ke bawah • Besarnya kecekungan & kecembungan permukaan cairan ketika bersentuhan dengan zat padat => tergantung besar kecilnya sudut kontak yang terbentuk. • Sudut kontak : sudut yang dibentuk permukaan cairan yang bersentuhan dengan permukaan bidang padatan.

7. Cos  = γpadat – γpadat-cairγcairMeniskus cekung =>  < 90o =>cairan membasahi permukaan padatanMeniskus cembung =>  > 90o => cairan tidak membasahi permukaan padatan

8. Pengukuran Tegangan Permukaan • Metoda Kapiler prinsip : bila sebatang pipa kapiler dimasukkan ke dalam zat cair, maka permukaan cairan dalam pipa kapiler dapat mengalami kenaikan atau penurunan. Bila cairan membasahi bejana => cairan naik Bila tidak membasahi bejana => cairan turun Kapilaritas : proses naik turunnya cairan dalam pipa kapiler. Akibat tegangan permukaan (permukaan cairan yg menyentuh dinding sepanjang keliling pipa)

10. Akibat tegangan permukaantimbul gaya berlawanan • Besarnya gaya ke atas => F1= 2 Л r γ cos  • Besarnya gaya ke bawah akibat berat cairan: • F2 = d V g (V = Л r2 h) • F2 = Л r2 h d g (d = rapatan cairan) F1 = F2 (2 Л r γ cos  = Л r2 h d g) γ = r h d g 2 cos 

11. Untuk cairan yang membasahi bejana =>  ~ 0Persamaan menjadi => γ = r h d g2 • Untuk cairan yang tidak membasahi bejana => cos  ~ negatif => h negatif, maka cairan ditekan dalam kapiler (menurun). • Untuk perhitungan akurat => faktor koreksi r/3 untuk h • Sehingga persamaan menjadi : γ = r (h+r/3)(dc-dg) g2 Dengan metode perbandingan, γ zat lain dapat dihitung dengan persamaan : γ1/ γ2 = d1h1 d2h2

12. 2. Metode Wihelmy • Prinsip : berdasarkan gaya yang diperlukan untuk menarik pelat tipis dari permukaan cairan. • Alat berupa lempeng tipis dari kaca, platina atau mika dilengkapi neraca. • Pelat digantungkan pada salah satu lengan neraca dan dimasukkan ke dalam cairan. Besarnya gaya tarik pada neraca yang digunakan untuk melepas pelat daripermukaan cairan dicatat. • Saat pelat terlepas => F = W + 2 l γ • Tegangan permukaan : γ = F – W 2l • Sudut kontak ~ 0, pengaruh ujung lempeng diabaikan.

13. EFEK TEGANGAN PERMUKAAN • Jarum terapung di atas permukaan air  agar tidak tenggelam, maka gaya berat W harus diimbangi komponen gaya yang arahnya ke atas. 2Υ l cos θ = m g • Beberapa jenis serangga dapat berjalan di atas air  kaki serangga yang terapung berbentuk bola, maka Υ bekerja di semua titik di sekitar lingkarandengan jari-jari r, sehingga I = keliling lingkaran= 2 π r. 2 π r Υcos θ = m g

14. Perbedaan tekanan bagian dalam dan bagian luar gelembung sabun : • Tekanan bagian dalam > bagian luar • Gelembung sabun berbentuk bola  mendapat tekanan ΔP • Gaya yang diterima  ΔPπr2 • Gaya diimbangi oleh tegangan permukaan 2 buah dinding gelembung : ΔPπr2 = 4Υπr ΔP = 4Υ/r • Untuk gelembung udara dalam cairan  1 lapisan ΔP = 2 Υ/r

16. Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan • Jenis cairan Cairan yang memiliki gaya tarik antar molekulnya besar  Υbesar • Suhu Jika suhu naik  Υ turun Kenaikan suhu menyebabkan molekul-molekul cairan bergerak cepat  interaksi antar molekul berkurang. Pada suhu yang sama  Υ logam cair dan lelehan garam > cairan

17. TEGANGAN PERMUKAAN BERBAGAI CAIRAN

18. Zat terlarut tertentu elektrolit, non elektrolit  Υ naik Contoh : gliserin, sukrosa • Surfaktan Perluasan film dengan pembentukan gelembung/busa Contoh : sabun, detergen, alkohol  Υ turun • Kemampuan membasahi benda Υ kecil  kemampuan membasahi benda besar. Contoh : air panas dan air sabun, alkohol.

19. Sebuah pipa kapiler dengan diameter 0,67 mm dimasukkan ke dalam zat cair yang mempunyai rapatan 1,92 g/cm3. Bila kenaikan cairan dalam kapiler 1,5 cm dan sudut kontak zat cair dengan dinding kapiler adalah 37oC. Hitung tegangan permukaan zat cair ! • Kenaikan air dan benzena dalam kapiler yang sama masing-masing adalah 9,9 dan 4,5 cm. Jika pada 20oC tegangan permukaan air 72,75 dyne/cm, rapatan air dan benzena masing-masing adalah 0,9982 dan 0,8785 g/cm3. Hitung : a. Υ benzena b. jari-jari pipa kapiler !