Kapilaritas

A.    Tujuan Pembelajaran

Setelah kegiatan pembelajaran diharapkan peserta didik mampu:

1. mengaplikasikan konsep tegangan permukaan dalam menyelesaikan permasalahan kehidupan sehari-hari;

2. menerapkan konsep kapilaritas dalam menyelesaikan permasalahan;

3. menerapkan konsep viskositas dalam menyelesaikan permasalahan; dan

4. merancang dan melakukan percobaan viskositas

B.    Uraian Materi

1.    Tegangan Permukaan

Gambar 7 Tegangan Permukaan

(Sumber: https://bit.ly/4eTpCYU )

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

Tinjau partikel didalam zat cair (A), maka resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut sama dengan nol, karena partikel ditarik oleh gaya yang sama besar kesegala arah. Dan partikel yang berada tepat dibawah permukaan zat cair (B), maka resultan gaya yang bekerja pada partikel tersebut tidak sama dengan nol, karena ada gaya resultan yang arahnya kebawah, sehingga lapisan atas seakan-akan tertutup oleh lapisan selaput elastis yang ketat. Selaput ini cenderung menyempit sekuat mungkin. Oleh karenanya sejumlah tertentu cairan cenderung mengambil bentuk dengan permukaan sesempit mungkin. Inilah yang disebut tegangan permukaan.

Gaya Tegang Permukaan

Gaya tegangan permukaan yang dialami oleh kawat yang dicelupkan kedalam air sabun. Kawat yang lurus posisi horizontal (bawah) cenderung bergerak keatas karena pengaruh tarikan gaya permukaan air sabun. Larutan sabun mempunyai dua permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan bekerja sepanjang 2L = d , tegangan permukaan (γ)  didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan (F)  dan panjang permukaan (d)  dimana gaya itu bekerja.

Gambar 8 Gaya tegangan permukaan

(Sumber: https://bit.ly/3ZzXwh0 )

1. Kapilaritas

Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair melalui perantara, seperti kain, dinding, pipa kapiler, dan lain sabagainya. Namun tidak semua zat cair mengalami gejala kapilaritas yang sama. Misalnya pada air dan raksa.

Gambar 9 Kapilaritas air dan raksa

(Sumber: https://bit.ly/4iehEMO )

Pada zat cair berupa air, permukaan zat cair dapat membasahi dinding. Sedangkan pada zat cair berupa raksa, tidak dapat membasahi dinding, raksa malah akan turun. Air membasahi dinding karena gaya kohesi antar partikel air lebih kecil dari gaya adhesi antara partikel air dan partikel dinding. Gaya tarik-menarik antar partikel sejenis disebut gaya kohesi. Sedangkan gaya tarik menarik antar partikel berbeda jenis disebut gaya adhesi.

2. Sudut Kontak

Gambar 10 Sudut Kontak

(Sumber: https://bit.ly/41gFPEq )

Jika arah permukaan zat cair dalam wadah diperpanjang dengan garis lurus maka akan kita dapatkan sudut antara perpanjangan permukaan zat cair dangan arah vertikal wadah, sudut ini disebuit dengan sudut kontak. Kenaikan /penurunan fluida dalam pipa kapiler dirumuskan