viskositas

1. VISKOSITAS
A. Pengertian Viskositas
Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir daripada
gas. Sehingga cairan mempuyai koefisien viskositas yang lebih besar daripada
gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur. Koefisien gas pada
tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairan naik
dengan naiknya tegangan.
Viskositas (kekentalan) dapat diartikan sebagai suatu gesekan di dalam
cairan zat cair. Kekentalan itulah maka diperlukan gaya untuk menggerakkan
suatu permukaan untuk melampaui suatu permukaan lainnya, jika diantaranya
ada larutan baik cairan maupun gas mempunyai kekentalan air lebih besar
daripada gas, sehingga zat cair dikatakan lebih kental daripada gas.
Viskositas adalah suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari
aliran yang diberikan oleh suatu cairan. Kebanyakan viscometer mengukur
kecepatan dari suatu cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler). Definisi
lain dari viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan atau
fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan
hambatan untuk mengalir. Viskositas cairan akan menimbulkan gesekan antar
bagian atau lapisan cairan yang bergerak satu terhadap yang lain. Hambatan atau
gesekan yang terjadi ditimbulkan oleh gaya kohesi di dalam zat cair.
Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat
cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara
molekul gas.Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan
besaran yang disebut koefisien viskositas.Satuan SI untuk koefisien viskositas
adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s).Satuan cgs (centimeter gram sekon) untuk
SI koifisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering
dinyatakan dalam centipoise (cP). 1 cP = 1/1000 P. Satuan Poise digunakan

2. untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum Jean Louis Marie
Poiseuille.
1 Poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Zat cair lebih kental (viskositasnya) daripada gas, sehingga untuk
mengalirkan zat cair diperlukan gaya yang lebih besar dibandingkan dengan gaya
yang diberikan untuk mengalirkan gas. Zat cair mempunyai beberapa sifat
sebagai berikut :
a) Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair akan terbentuk
permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer.
b) Mempunyai rapat masa dan berat jenis.
c) Dapat dianggap tidak termampatkan.
d) Mempunyai viskositas (kekentalan).
e) Mempunyai kohesi, adesi dan tegangan permukaan.
Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliaran fluida yang merupakan
gesekan antara molekul – molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis
cairan yang mudah mengalir dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah,
dan sebaliknya bahan – bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas
yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara
gaya – gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai : Geseran dalam (
viskositas ) fluida adalah konstan sehubungan dengan gesekannya. Hubungan
tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan
geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut
dengan viskositas. Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang
sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut. Suatu bidang
permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan
suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu
ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya,
maka tidah ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida. Suatu gaya F
dikenakan pada bidang bagian atas yang menyebabkan bergeraknya bidang atas

3. dengan kecepatan konstan v, maka fluida dibawahnya akan membentuk suatu
lapisan – lapisan yang saling bergeseran.Setiap lapisan tersebut akan memberikan
tegangan geser (s) sebesar F/A yang seragam, dengan kecepatan lapisan fluida
yang paling atas sebesar v dan kecepatan lapisan fluida paling bawah sama
dengan nol. Maka kecepatan geser (g) pada lapisan fluida di suatu tempat pada
jarak y dari bidang tetap, dengan tidak adanya tekanan fluida
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air.
Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak
goreng, oli, madu dkk. Hal ini bisa dibuktikan dengan menuangkan air dan
minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Pasti air ngalir lebih
cepat daripada minyak goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga
bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat
cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng paha ikan di dapur, minyak
goreng yang awalnya kental menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya,
semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.
Viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida
riil/nyata tuh fluida yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari, seperti air,
sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida riil berbeda dengan fluida ideal.
Fluida ideal sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal
hanya model yang digunakan untuk membantu kita dalam menganalisis aliran
fluida.
Fluida Temperatur (o C) Koofisien
Viskositas
Air 0 1,8 x 10-3
20 1,0 x 10-3
60 0,65 x 10-3
100 0,3 x 10-3
Darah 37 4,0 x 10-3

4. (keseluruhan)
Plasma Darah 37 1,5 x 10-3
Ethyl alkohol 20 1,2 x 10-3
Oli mesin (SAE
10)
30 200 x 10-3
Gliserin 0 10.000 x 10-3
20 1500 x 10-3
60 81 x 10-3
Udara 20 0,018 x 10-3
Hidrogen 0 0,009 x 10-3
Uap air 100 0,013 x 10-3
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair
dengan zat cair yang lain. Salah satunya adalah viskositas. Viskositas merupakan
tahanan yang dilakukan oleh suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya.
Sifat viskositas ini dimiliki oleh setiap fluida, gas, atau cairan. Viskositas suatu
cairan murni adalah indeks hambatan aliran cairan. Aliran cairan dapat
dikelompokan menjadi dua yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Aliran
laminar menggambarkan laju aliran kecil melalui sebuah pipa dengan garis
tengah kecil. Sedangkan aliran turbulen menggambarkan laju aliran yang besar
dengan diameter pipa yang besar. Penggolongan ini berdasarkan bilangan
Reynoldnya.
Tingkat kekentalan fluida dinyatakan dengan koefisien viskositas (h).
Kebalikan dari Koefisien viskositas disebut fluiditas, , yang merupakan ukuran
kemudahan mengalir suatu fluida. Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran
dan permukaan molekul, gaya tarik menarik antar molekul dan struktur cairan.
Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang, maka sebelum
sesuatu lapisan melewati lapisan lainnya diperlukan energy tertentu. Sesuai
hokum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki energy
yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh factor e-E/RT dan viskositas

5. sebanding dengan e-E/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas
dinyatakan dengan persamaan empirik,
h = A e-E/RT
A merupakan tetapan yang sangat tergantung pada massa molekul relative
dan volume molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan
untuk proses awal aliran.
B. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Viskositas
Faktor- fator yang mempengaruhi viskositas adalah sebagai berikut :
a) Tekanan
Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas
tidak dipengaruhi oleh tekanan.
b) Temperatur
Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik
dengan naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya
memperoleh energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya
interaksi antar molekul melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan
turun dengan kenaikan temperatur.
c) Kehadiran zat lain
Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air.Adanya bahan tambahan
seperti bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun
gliserin adanya penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun
karena gliserin maupun minyak akan semakin encer, waktu alirnya semakin
cepat.
d) Ukuran dan berat molekul
Viskositas naik dengan naiknya berat molekul.Misalnya laju aliran alkohol
cepat, larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi seta laju
aliran lambat sehingga viskositas juga tinggi.
e) Berat molekul
Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.

6. f) Kekuatan antar molekul
Viskositas air naik denghan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan
gugus OH pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama.
g) Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan
konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena
konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap
satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikrl
semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.
C. Hukum-hukum Viskositas
a. Hukum Poiseuille
Suatu fluida tidak kental bias mengalir melalui pipa yang bertingkat
tanpa adanya gaya yang diberikan. Pada fluida kental (viskos) diperlukan
perbedaan tekanan Antara ujung-ujung pipa untuk menjaga kesinambungan
aliran, apakah air atau oli pada pipa atau darah pada system sirkulasi manusia.
Banyaknya cairan yang mengalir persatuan waktu melalui penampang
melintang terbentuk silinder berjari-jari r,yang panjangnya L,selain
ditentukan oleh beda tekanan (∆𝑃) pada kedua ujung yang memberikan gaya
pengaliran juga ditentukan oleh viscositas cairan dan luas penampang
pipa.Hubungan tersebut dirumuskan oleh viscositas cairan dan luas
penampang pipa.Hubungan tersebut dirumuskan oleh Poiseuille yang dikenal
dengan hukum Poiseuille sebagai :
𝑄 =
(∆𝑃) 𝜋𝑟4
8ŋ𝐿
𝑎𝑡𝑎𝑢
𝑣
𝑡
=
(∆𝑃) 𝜋𝑟4
8ŋ𝐿
Dengan Q adalah kecepatan aliran volume (volume cairan V yang
melewati pipa persatuanwaktu (t) dinyatakan dalam satuan SI m3/S).

7. Keterangan :
ŋ : viskositas cairan (Nm-2. s) atau Poise
t : waktu yang diperlukan cairan dengan volume mengalir melalui alat (s).
v :volume total cairan (L)
𝜌 : tekanan pada cairan (Pa)/atm
r : jari-jari tabung (m)
L : panjang pipa (m)
Persamaan diatas memperlihatkan bahwa Q berbanding terbalik dengan
viskositas cairan.Semakin besar viskositas,hambatan aliran juga semakin
besar sehingga Q menjadi rendah.Kecepatan aliran volume juga sebanding
dengan gradien tekanan ∆𝑃/L dan pangkat empat jari-jari pipa.Ini berarti
bahwa jika r diperkecil sehingga menjadi setengahnya,maka akan dibutuhkan
16 kali lebih besar tekanan untuk memompa cairan lewat pipa pada kecepatan
aliran volume semula persamaan ini berlaku untuk gas dan juga pipa cairan.
b. Hukum Stokes
Apabila benda padat bergerak dengan kecepatan tertentu dalam medium
fluida kental, maka benda tersebut akan mengalami hambatan yang
diakibatkan oleh gaya gesekan fluida. Gaya gesek tersebut sebanding dengan
kecepatan relative gerak benda terhadap medium dan viskositasnya. Besarnya
gaya gesekan fluida telah dirumuskan sebelumnya sebagai:
𝐹 = ŋ
∆𝑉
𝑍
𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐹 =
𝐴
𝑍
ŋ𝑉 = 𝑘ŋ𝑉
Dimana k adalah koefisien yang besarnya bergantung bentuk geometric
benda. Dari hasil percobaan, untuk benda berbentuk bola dengan jari-jari r
diperoleh k = 6πr. Dengan memasukkan nilai k diperoleh:

8. F = 6 π r ŋ v
Persamaan ini pertama kali dinyatakan oleh Sir George Stokes (1845)
yang dikenal dengan hokum Stokes. Bila gaya F diterapkan pada partikel
berbentuk bola dalam larutan, maka Stokes menunjukkan bahwa untuk aliran
Laminar berlaku:
f = 6 π r ŋ v
dimana f adalah koefisien gesek dari partikel.
Hokum stokes berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair. Benda
bulat dengan radius r dan rapat d, yang jatuh karena gaya gravitasi fluida
dengan rapat dm, akan dipengaruhi oleh gaya gravitasi sebesar :
𝑓1 =
4
3
𝜋 𝑟3 ( 𝑑 − 𝑑 𝑚 ) 𝑔
Benda yang jatuh mempunyai kecepatan yang makin lama makin besar.
Tetapi dalam medium ada gayagesek, yang makin besar bila kecepatan benda
jatuh makin besar. Pada saat kesetimbangan, besarnya kecepatan benda jatuh
tetap,V. Menurut George G. Stokes, untuk benda bulat tersebut besarnya gaya
gesek pada kesetimbangan:
f2 = 6 π r ŋ v
f1 = f2
4
3
𝜋 𝑟3 ( 𝑑 − 𝑑 𝑚) 𝑔 = 6 π r ŋ v
ŋ =
2 𝑟2
(𝑑 − 𝑑 𝑚 )
9 𝑣
rumus ini berlaku bila jari-jari benda yang jatuh relative besar bila
dibandingkan dengan jarak antar molekul-molekul fluida. Hukum stokes
merupakan dasar viscometer bola jatuh. Viscometer ini terdiri atas gelas
silinder dengan cairan yang akan diteliti dan dimasukkan dalam thermostat.

9. Pada kecepatan terminal, resultan yang bekerja pada bola sama dengan
nol. Misalnyasumbu vertikal ke atas sebagai sumbu positif, maka pada saat
kecepatan terminal tercapai berlaku berlaku persamaan berikut.
Untuk benda berbentuk bola seperti pada gambar diatas, maka persamaannya
menjadi seperti berikut.
Keterangan:
vT :kecepatan terminal (m/s)
η: koefisien viskositas fluida (Pa s)
R : jari-jari bola (m)
g : percepatan gravitasi (m/s2)
ρb : massa jenis bola (kg/m3)
ρf : massa jenis fluida (kg/m3)

10. D. Alat Ukur Viskositas
Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan
viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :
1) Viscometer Oswald
Yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu
untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat
cairan itu sendiri. Jumlah tekanan (P) dalam hokum Poiseuille adalah
perbedaan tekanan Antara kedua permukaan cairan, dan berbanding lurus
dengan berat jenis cairan (𝜌).Dalam praktek R dan L sukar diukur secara teliti
dalam persamaan Poiseuille. Karenanya viskositas cairan ditetapkan dengan
cara membandingkannya dengan cairan yang mempunyai viskositas tertentu,
misalnya air.
Viskositas cairan ditentukan berdasarkan persamaan Poiseuille. Besarnya
koefisien viskositas untuk fluida :
𝜂 =
𝜋𝑃𝑟4
𝑡
8 𝐼 𝑉
V = volume cairan dengan viskositas 𝜂 yang mengalir selama t melalui
tabung kapiler dengan jari-jari r dan panjang I di bawah tekanan P dyne/cm2.
Untuk dua zat cair dengan tabung kapiler sama, maka :
𝜂1
𝜂2
=
𝜋𝑃1 𝑟4
𝑡1
8 𝐼 𝑉
.
8 𝐼 𝑉
𝜋𝑃1 𝑟4 𝑡1
=
𝑃1 𝑡1
𝑃2 𝑡2
Karena tekanan berbanding lurus dengan rapatnya, maka :
𝜂1
𝜂2
=
𝑃1 𝑡1
𝑃2 𝑡2
=
𝑑1 𝑡1
𝑑2 𝑡2
Jadi bila 𝜂2, d2 , dan d1 diketahui, maka dengan mengukur waktu yang
diperlukan untuk mengalir malalui kapiler, dapat sitentukan 𝜂1.

11. Penetapan 𝜂 ini dapat dilakukan dengan Viskometer Ostwald. Sejumlah zat
cair dimasukkan dalam viscometer yang diletakkan dalam thermostat. Cairan
ini diisap dengan pompa ke dalam bola B, hingga permukaan cairan di atas a.
cairan dibiarkan mengalir ke bawah dan waktu yang diperlukan untuk
mengalir dari a ke b dicatat dengan stopwatch. Percobaan diulangi dengan
cairan pembanding setelah dibersihkan. Dengan ini dapat ditentukan t1 dan t2.
Persamaan yang dapat digunakan adalah:
ŋ =
𝜋𝑅4 ( 𝑃𝑡)
8𝑉𝐿
sehingga
ŋ1
ŋ2
=
𝜋𝑅4
(𝑃𝑡)
8𝑉𝐿𝑅4
×
8𝑉′
(𝑃𝑡)2
Dimana:
P :𝜌 × konstanta
𝜌 : density
Hubungan antara viskosits dan suhu pertama kali ditemukan oleh Carransicle
pada tahun 1913. Pada viskositas Ostwald yang diukur adalah waktu yang
dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu mengaliri pipa kapiler dengan gaya

12. yang disebabkan oleh gaya beratnya sendiri. Pengukuran viskositas
merupakan cara termudah dan termurah dalam menentukan berat molekul
makro.
2) Viskometer Hoppler
Yang diukur adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah bola untuk melewati
cairan pada jarak atau tinggi tertentu.Karena adanya gravitasi benda yang
jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin
besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan
dicapai jika gaya gravitasi (g) sama dengan gaya tahan medium (f) besarnya
gaya tahan (frictional resistance) untuk benda yang berbentuk bola stokes.
3) Viskometer Cup dan Bob
Prinsip kerjanya sample digeser dalam ruangan antaradinding luar dari bob
dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah.
Kelemahan viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan
geseran yang tinggi di sepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan
penurunan konsentrasi.Penurunan konsentras ini menyebabkab bagian tengah
zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat.
4) Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan,
kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh
motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang
semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.