Tegangan Permukaan
Gambar 1 menunjukkan beberapa
peristiwa yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari: setetes embun yang
berbentuk bola di ujung daun, serangga dapat berjalan pada permukaan
air, dan penjepit kertas dapat terapung pada permukaan air.
Gambar 2 menunjukkan
molekul A terletak di dalam zat cair. Molekul A
ditarik oleh molekul-molekul yang ada di samping, di atas, dan di bawah
sehingga jumlah gaya-gaya kohesi sama dengan nol. Molekul B yang berada di permukaan zat cair ditarik oleh molekul-molekul yang ada di samping dan di bawahnya. Molekul B tidak ditarik oleh molekul-molekul di atasnya. Jadi, berbeda dengan molekul A, jumlah gaya-gaya kohesi pada molekul B tidak sama dengan nol. Akibatnya, permukaan zat cair cenderung menyusut dan membentuk luas permukaan yang sekecil-kecilnya.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tegangan permukaan zat cair dipengaruhi oleh suhu. Apabila suhu zat cair semakin tinggi, tegangan permukaan air semakin rendah. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa semakin rendah tegangan permukaan zat cair, semakin besar kemampuan zat cair untuk membasahi benda.
Tegangan Permukaan dalam Kehidupan Sehari-hari
Seperti telah dijelaskan di atas, semakin tinggi suhu air menyebabkan tegangan permukaan air semakin rendah. Mencuci pakaian dengan air hangat akan menghasilkan cucian yang lebih bersih daripada mencuci pakaian dengan air dingin.
Gambar 1;(a) Setetes embun yang berbentuk bola di ujung daun. (b) Serangga dapat berjalan pada permukaan air. (c) Penjepit kertas dapat terapung pada permukaan air |
Bagaimanakah peristiwa-peristiwa di atas dapat dijelaskan? Untuk
menjelaskan peristiwa-peristiwa di atas kalian harus mengetahui
pengertian tegangan permukaan zat cair. Perlu diketahui, permukaan zat
cair sebenarnya memiliki kecenderungan selalu dalam keadaan teregang
sehingga permukaan zat cair seolah-olah memiliki selaput. Nah, selaput
inilah yang “menahan” benda-benda (nyamuk dan penjepit kertas) sehingga
tidak tenggelam. Di samping cenderung teregang, zat cair juga memiliki
kecenderungan menyusut untuk membentuk luas permukaan yang
sekecil-kecilnya. Setetes zat cair selalu berbentuk bulatan karena
bentuk bola memiliki luas permukaan yang paling kecil jika dibandingkan
dengan bentuk bangun lain.
Bagaimanakah tegangan permukaan dijelaskan dengan teori partikel?
Kemampuan zat cair dalam menahan benda-benda kecil seperti serangga,
penjepit kertas, dan silet dapat dijelaskan dengan menggunakan konsep
gaya kohesi di antara molekul-molekul zat cair.
Gambar 2; Konsep
kohesi untuk menjelaskan tegangan permukaan.
|
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tegangan permukaan zat cair dipengaruhi oleh suhu. Apabila suhu zat cair semakin tinggi, tegangan permukaan air semakin rendah. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa semakin rendah tegangan permukaan zat cair, semakin besar kemampuan zat cair untuk membasahi benda.
Tegangan Permukaan dalam Kehidupan Sehari-hari
Seperti telah dijelaskan di atas, semakin tinggi suhu air menyebabkan tegangan permukaan air semakin rendah. Mencuci pakaian dengan air hangat akan menghasilkan cucian yang lebih bersih daripada mencuci pakaian dengan air dingin.
Gambar 3: Mencuci dengan deterjen akan lebih bersih |
Mengapa? Sebab mencuci pakaian dengan air
hangat menyebabkan kotoran pakaian mudah larut dalam air. Sabun dan
deterjen mengandung zat kimia yang berfungsi untuk menurunkan tegangan
tegangan permukaan air. Oleh karena itu, mencuci pakaian dengan deterjen
dapat menghasilkan cucian yang lebih bersih. Zat yang mampu menurunkan
tegangan permukaan zat cair dinamakan surfaktans.
Gambar
4 memperlihatkan bagaimana kita dapat melakukan pengukuran kuantitatif untuk
tegangan permukaan. Sebuah kawat dilekukkan membentuk huruf U, dan kawat ynag
kedua sebagai peluncur diletakkan pada ujung-ujung kawat yang berbentuk U. Ketika
perangkat sederhana itu di masukkan ke dalam larutan sabun dan dikeluarkan,
membentuk lapisan cairan, lapisan memberikan gaya tegangan permukaan yang
menarik peluncur dengan cepat menuju bagian atas kawat berbentuk U (jika berat
peluncur tidak terlalu besar). Ketika kita menarik peluncur ke bawah,
memperbesar luas lapisan, molekul-molekul akan bergerak dari bagian dalam
cairan (setebal beberapa molekul, bahkan di dalam lapisan tipis) ke dalam
lapisan permukaan. Lapisan permukaan tidak teregang dengan mudah seperti
lembaran karet. Sebaliknya, lebih banyak permukaan dibentuk oleh
molekul-molekul yang bergerak dari bulk cairan.
Gambar 4: Mengukur tegangan permukaan lapisan sabun. |
Untuk
mempertahankan peluncur berada pada kesetimbangan, kita memerlukan gaya ke
bawah total F = w + T. Dalam kesetimbangan, F sama dengan gaya tegangan
permukaan yang diberikan lapisan sabun pada peluncur. Anggap L merupakan
panjang dari peluncur kawat. Lapisan cairan ini memiliki dua sisi permukaan,
sehingga gaya F bekerja pada panjang total 2L.
Tegangan
permukaan (surface tension) γ (huruf
yunani “gamma”) dalam lapisan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya
tegangan permukaan F dengan dengan panjang d di mana gaya bekerja:
dalam
hal ini, d = 2l dan
tegangan
permukaan adalah gaya per satuan panjang.
Satuannya dalam SI adalah newton per meter, tetapi dalam cgs, dyne per
centimeter (dyn/cm) lebih sering digunakan 1 dyn/cm = 10-3 N/m = 1
mN/m.
Umumnya
tegangan permukaan fluida mengalami penurunan saat terjadi kenaikan suhu, tabel
1. Untuk mecuci pakaian dengan benar-benar bersih, air harus dipaksa melalui
ruang sempit di antara serat pakaian. Ini membutuhkan menambahan luas permukaan
air, yang sulit untuk dilakukan akibat
adanya tegangan permukaan. Pekerjaan ini akan lebih mudah dilakukan dengan
menurunan nilai γ. Karena itu, air yang sangat panas (γ = 58,9 mN/m pada 1000C)
lebih baik dipakai mencuci daripada air hangat (γ = 72,8 mN/m pada suhu 200C),
dan air sabun (γ = 25,0 N/m pada suhu 200C) adalah yang terbaik.
Post a Comment for "Tegangan Permukaan"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!