Tegangan Permukaan

I.    TUJUAN

            Tujuan dari percobaan Tegangan Permukaan adalah untuk menentukan teganagn permukaan air dan suatu larutan sabun.

                                                 

II.   DASAR TEORI

            Benda cair dan fluida pada umumnya mempunyai sifat selalu berusaha bergerak dari tempat yang tekanannya lebih tinggi ke tempat yang tekanannya lebih rendah.

            Suatu jarum jika diletakkan di atas permukaan air, akan membuat lekukan kecil pada permukaan air tersebut dan tidak akan tenggelam, walaupun rapatnya 10 rapat massa air. Gaya yang menopang jarum tersebut bukan gaya apung, melainkan disebabkan karena tegangan permukaan. Di bagian dalam cairan, sebuah molekul dikelilingi di semua sisinya oleh molekul-molekul lain, tetapi di permukaannya, tidak molekul di atas molekul-molekul permukaan.

            Permukaan cairan adalah seperti selaput elastik yang direnggangkan. Gaya yang diperlukan untuk memecahkan permukaan dapat diukur dengan mengangkat jarum lepas dari permukaan. Gaya ini sebanding dengan panjang permukaan yang pecah, panjang permukaan itu panjangnya dua kali, karena terdapat selaput permukan pada kedua sisi jarum.

            Bila jarum mempunyai massa m dan panjang l, gaya yang dibutuhkan untuk mengangkatnya lepas dari permukaan adalah :

                                    F = γ2l + mg

            Tegangan permukaan suatu zat cair terjadi karena perbedaan resultan gaya tarik molekul-molekul yang berada di permukaan zat cair tersebut. Untuk mengeluarkan sebuah molekul dari bagian permukaan zat cair diperlukan usaha karena molekul-molekul yang berada di perbatasan memiliki energi potensial.

            Tegangan permukaan adalah gaya-gaya yang bekerja pad permukaan zat cair atau batas antara zat cair dengan bahan lain. Tegangan permukaan merupakan gaya tegangan permukaan per satuan panjang.

            Jika kita meletakkan sebuah kawat halus yang panjangnya l di atas permukaan suatu zat cair hingga terbenam kemudian kita geser sejauh ∆s maka permukaan zat cair akan mengambil luas :

                                                A= 2l . ∆s

            Dan usaha mekanik yang diperlukan untuk mengangkat lapisan zat cair itu adalah :           

                                                W = F . ∆s

            Dari kedua persamaan di atas, maka diperoleh persama tegangan permukan (energi per satuan panjang) sebagai berikut :

                                    γ=

γ (gamma) adalah koefisien tegangan permukaan, yaitu gaya per satuan panjang yang diberikan oleh selaput. Satuannya adalah ==.

            Nilai gamma untuk air sekitar 0.073 Nm^-1. Tegangan permukaanlah yang menyebabkan tetes-tetes cairan yang cenderung membentuk bola. Ketika tetesan ini terbentuk, tegangan permukaan menarik permukaannya bersama-sama dengan meminimumkan luas permukaan dan membuat tetesan itu berbentuk bola.

            Dalam system cgs, tegangan permukaan dinyatakan dengan dyne per sentimeter. Lain cara untuk memperlihatkangaya permukaan adalah alat yang banyak digunakan untuk mengukur tegangan permukaan.

            Tegangan permukaan adalah kerja yang dilakukan untuk menambah luas permukaan sebesar satu satuan luas.

III. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Neraca torsi yang sederhana, digunakan sebagai bahan untuk mengukur keseimbangan  kerangka kawat yang akan digunakan dan pelat gelas.
2. Kerangka tembaga yang dapat menjepit gelas, digunakan untuk menjepit pelat gelas
3. Pelat gelas tipis dan kerangka kawat U, digunakan sebagai bahan yang akan dicelupkan dan ditarik dari bahan yang akan diuji.
4. Batu timbangan, berfungsi untuk mengukur kedudukan lengan neraca tepat menunjukkan skala yang sama pada saat selaput pecah.
5. Mikrometer sekrup dan jangka sorong, berguna untuk mengukur panjang dan tebal pelat gelas.
6. Tiga buah bejana, digunakan untuk menempatkan air serta air yang dicampur dengan sabun.

IV.   PROSEDUR PERCOBAAN

1.      Mencatat tempetatur ruangan sebelum dan sesudah percobaan.

2.      Mengukur tebal serta panjang plat gelas dan rangka kawat U beberapa kali.

3.      Memasang plat kaca yang sudah terjepit pada rangka kawat tembaga pada neraca torsi.

4.       Mengatur neraca supaya setimbang.

5.      menempatkan bejana berisi air di bawah pelat gelas, rendam plat gelas ke dalam air kemudian perlahan-lahan turunkan. Sesaat sebelum selaput pecah amati kedudukan jarum neraca dan catat.

6.      Menyingkirkan bejana air. Meletakkan pada pinggan neraca batu timbanang sedemikian hingga jarum neraca tepat menunjukkan skala yang sama dengan no. 5. Mencatat batu timbangan tersebut.

7.      Mengulangi percobaan untuk kawat U.

8.      Mengulangi percobaan dengan menggunakan laruatn encer dan pekat.

DAFTAR PUSTAKA

Renreng, Abdullah. 1983. Asas-asas Ilmu Alam Universitas Badan Kerja Sama Perguruan Tinggi Negeri Indonesia Bagian Timur. Ujung Pandang.

Sears dan Zemansky. 1981. University Physics. Addison Reading. Masachusetts.

Soedojo, Peter. 1986. Asas-asas Ilmu Fisika Jilid 1. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.