Tegangan Permukaan Zat Cair

Tegangan Permukaan Zat Cair (Fluida)

Tegangan permukaan (y) adalah besar gaya ( F ) yang dialami pada permukaan zat cair persatuan panjang(l)

y = F / 2l

Definisi tegangan permukaan zat cair

Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang,sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis.

Penyebab terjadinya Tegangan Permukaan

Partikel A dalam zat cair ditarik oleh gaya sama besar ke segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya.Partikel B di permukaan zat cair hanya ditarik oleh partikel-partikel disamping dan dibawahnya,hingga pada permukaan zat cair terjadi tarikan ke bawah.

Penurunan Rumus

Rumus tegangan permukaan
Ƴ = F/ d

Dalam kasus ini d = 2l, sehingga
Ƴ = F /2 * l

Keterangan:
Ƴ=perbandingan antara gaya tegangan permukaan
F=tegangan permukaan
d=dimana gaya itu bekerja
Satuannya = N/m (atau N m-1)

Percobaan yang Terkait

Untuk lebih memahami Tegangan permukaan zat Dapat diamati pada percobaan dengan menggunakan gelas yang berisi air kemudian Diletakkan jarum diatasnya,maka jarum akan mengapung.Apabila dicampur dengan deterjen,maka jarum akan tenggelam.

Dan juga dapat diamati pada percobaan dengan menyiapkan gabus yang dibentuk menyerupai perahu.Kemudian,apabila diletakkan sabun dilekukan perahu tersebut,maka perahu akan bergerak.

Pengertian gejala kapiler

Gejala yang disebabkan oleh gaya kohesi dari tegangan permukaan dan gaya adhesi antara zat cair dan tabung kaca.

TEGANGAN PERMUKAAN

Seekor Serangga yang berjalan di atas permukaan air dan sebuah penjepit kertas yang diletakkan dalam kedudukan tertentu tidak tenggelam. Mengapa fenomena seperti ini dapat terjadi ?.

Kita ingat bahwa partikel – partikel pada zat cair dapat berpindah ke segala arah tetapi masih tetap dalam zat cair tersebut  karena antara partikel – partikel tersebut terdapat gaya tarik menarik.

Gaya tarik menarik antara partiikel – partikel sejenis dinamakankohesi, sedangkan gaya tarik menarik antara partikel – pertikel  tidak sejenis dinamakan adhesi . Baik adhesi maupun kohesi memegang peranan yang sangat penting dalam zat cair.

Tiap partikel dalam zat cair ditarik oleh gaya yang sama besar ke segala arah oleh partikel – partikel di dekatnya, sehingga resultan gaya yang bekerja pada partikel sama dengan nol.

Sedangkan tiap partikel yang berada dipermukaan zat cair ditarik oleh lpartikel – partikel zat cair lainnya yang berada disamping  dan bawahnya. Tetapi tidak ditarik dari atas (tidak ada parrtikel zat cair di atas permukaan). Karena itu resultan gaya ayang bekerja pada tiap partikel di[ermukaan zat cair tidak sama dengan nol, tetapi mempunyai harga tertentu dan mempunyai arah ke bawah. Karena adanya resultan gaya tersebut, maka permukaan zat cair mengalami  tegangan  yang. membentuk selaput  yang disebut  dengan tegangan permukaan . Adanya tegangan permukaan inilah yang menyebabkan serangga dapat berjalan dipermukaan zat cair. Sama halnya penjepit kertas yang diletakkan dengan kedudukan tertentu tidak tenggelam ke dalam zat cair.

Tegangan permukaan zat cair dapat ditinjau berdassarkan gambar di bawah ini. Pada gambar di bawah dilukiskan tiga buah bola dengan partikel A, B, C masing – masing sebagai titik pusatnya.

Gambar 3 buah partikel zat cair A, B dan C dengan masing – masing bola melukiskan daerah tarik menarik masing – masing partikel.

Bola – bola yang dilukiskan merupakan daerah tarik, dimana partikel – partikel yang ada dalam bola sajja yang mempunyai pengaruh gaya tarik pada partikel pusat.

Pada partikel A bekerja kohesi yang sama besarnya kesegala arah, sehingga resultan gaya yang bekerja pada partikel ini sama dengan nol. Hal tersebut menyebabkan partikel A berada pada berada dalam keadaan seimbang.

Pada partikel B ada sebagian kecil adhesi dari partikel – partikel udara, tetapi karena kohesi lebih besar dari pada adhesi , maka resultan gaya tarik pada partikel B mempunyai arah ke bawah.

Pada partikel C yang ada dipermukaan zat cair, resultan gaya kohesinya semakin besar dan mengarah ke bawah.

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa partikel – partikel zat cair yang berada dipermukaan cenderung ditarik ke dalam zat cair, sehingga permukaan zat cair menjadi tidak seimbang atau terjadi tegangan. Tegangan permukaan zat cair ini cenderung untuk memperkecil luas permukaannya.

Hal tersebut dapat dilihat pada tetetsan – teteasan zat cair (air hujan atau embun)yang cenderung membentuk bola (bulatan kecil), karena kecenderungan selaput tegangan permukaan untuk untuk menyusut sekuat mungkin dan dalam bentuk bola zat cair mendapatkan bentuk dengan daerah permukaan tersempit.

Tegangan permukaan dapat diartikan sebagai besar gaya yang dialami permukaan zat cair persatuan panjang. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai berikut :

Dalam kaitanyya dengan tegangan permukaan suatu zat cair dapat mempunyai permukaan yang berbeda dengan zat cair lainnya. Misalkan terdapat dua buah kaca yang identik. Tabung kaca yang pertama diisi dengan air, sedangkan tabung tabung kaca lainnya diisi dengan raksa.

Apabila diamati , permukaan kedua zat cair tersebut berbeda . Permukaan air dalam tabung kaca melengkung  ke bawah ( cekung), sedangkan permukaan raksa dalam tabung melengkung ke ata  cembung. Seperti dapat di lihat pada gambar berikut.

Perbedaan bentuk permukaan zat cair dipengaruhi oleh kohesi ( gaya tarik menarik antara partikel zat cair) dan adhesi (gaya tarik menarik antara partikel zat cair dengan dengan partikel kaca).

Pada air gaya kohesi antara partikel air lebih kecil dari pada gaya adhesi antara partikel air dengan kaca, sehingga permukaan air melengkung ke bawah dan membasahi dinding kaca.

Misalkan partikel air P, ditarik oleh dinding tabung  dengan gaya tarik Fa dan mengalami kohesi dari partikel – partikel air sekelilingnya sebesar Fk dengan membentuk sudut sebesar Ө terhadap dinding.

Karena Fa lebih besar dari pada Fk maka resultan kedua gaya tersebut (Fr) mengarah keluar. Supaya terdapat keseimbangan , permukaan air yang menempel pada dinding harus tegak lurus terhadap r, sehingga permukaan air yang menempel pada dinding tabung naik sedikit  dan melengkung keatas .  Akibatnya permukaan air dalam tabung membentuk maniskus cekung.

Pada raksa, gaya kohesi antar partikel raksa lebih besar dari pada dari pada gaya adhesi antar partikel raksa dengan kaca sehingga permukaan raksa melengkung ke atas(maniskus cembung) dan tidak membasahi dinding tabung.

Posted in: