Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan adalah gaya persatuan panjang yang harus dikerjakan sejajar permukaan untuk mengimbangi gaya tarikan kedalam pada cairan. Hal tersebut terjadi karena pada permukaan, gaya adhesi (antara cairan dan udara) lebih kecil dari pada gaya khohesi antara molekul cairan sehingga menyebabkan terjadinya gaya kedalam pada permukaan cairan.

Tegangan antar muka adalah gaya persatuan panjang yang terdapat pada antarmuka dua fase cair yang tidak bercampur. Tegangan antar muka selalu lebih kecil dari pada tegangan permukaan karena gaya adhesi antara dua cairan tidak bercampur lebih besar dari pada adhesi antara cairan dan udara.

Pengukuran tegangan permukaan atau tegangan antar muka :

·         Metode kenaikan kapiler

Tegangan permukaan diukur dengan melihat ketinggian air/cairan yang naik melalui suatu kapiler. Metode kenaikan kapiler hanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan permukaan tidak bisa untuk mengukur tegangan antar muka.

 

·         Metode tersiometer Du-Nouy

Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

Pada percobaan tegangan permukaan atau antar muka ini metode yang digunakan yakni tensiometer Du-Nouy dimana Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan untuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar muka. Untuk penentuan tegangan permukaan saja dapat menggunakan metode kenaikan kapiler. Sedangkan Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium yang dicelupkan pada permukaan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

Pada dasarnya tegangan permukaan suatu zat cair dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu dan zat terlarut. Dimana keberadaan zat terlarut dalam suatu cairan akan mempengaruhi besarnya tegangan permukaan terutama molekul zat yang berada pada permukaan cairan berbentuk lapisan monomolecular yang disebut dengan molekul surfaktan.

Manfaat Fenomena antar muka dalam farmasi:

1.      Dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat

2.      penetrasi molekul melalui membrane biologis

3.      pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk membentuk sediaan suspensi

Persamaan Tegangan Permukaan

Pada pembahasan sebelumnya, kita telah mempelajari konsep tegangan permukaan secara kualitatif (tidak ada persamaan matematis). Kali ini kita tinjau tegangan permukaan secara kuantitatif. Untuk membantu kita menurunkan persamaan tegangan permukaan, kita tinjau sebuah kawat yang dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang berbentuk lurus dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana kawat lurus tersebut bisa digerakkan.

Jika kawat ini dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah dikeluarkan akan terbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Mirip seperti ketika dirimu bermain gelembung sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus sehingga kawat lurus bergerak ke atas (perhatikan arah panah). Untuk mempertahankan kawat lurus tidak bergerak (kawat berada dalam kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w + T. Dalam kesetimbangan, F = gaya tegangan permukaan yang dikerjakan oleh lapisan air sabun pada kawat lurus.

Misalkan panjang kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun yang menyentuh kawat lurus memiliki dua permukaan, maka gaya tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh lapisan air sabun bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan pada lapisan sabun merupakan perbandingan antara Gaya Tegangan Permukaan (F) dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja (d). Untuk kasus ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis :

Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara Gaya tegangan permukaan dengan Satuanpanjang, maka satuan tegangan permukaan adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm).

1 dyn/cm = 10^-3 N/m = 1 mN/m

Perubahan Wujud Zat

Wujud zat terbagi menjadi tiga yaitu padat, cair dan gas. Pada saat tertentu umumnya zat hanya berada dalam satu wujud saja, tetapi zat dapat berubah dari wujud yang satu ke wujud yang lain.

Pernahkah kamu memperhatikan ibumu memasak air ? Jika air sudah mendidih dan dibiarkan dalam selang waktu tertentu, maka air akan berkurang dan lama kelamaan akan habis. Kemanakah air itu ? Air itu menguap menjadi gas.

Perubahan wujud zat cair menjadi padat disebut membeku, contohnya adalah air menjadi es ketika didalam kulkas dan coran besi yang dimasukkan ke dalam cetakan menjadi keras. Zat dapat mengalami perubahan wujud karena energi.

Perubahan wujud padat menjadi cair disebut melebur atau meleleh, contohnya adalah es mencair dan mentega berubah menjadi minyak ketika dimasukkan kedalam penggorengan yang panas.

Perubahan wujud cair menjadi gas disebut menguap contohnya adalah air menjadi uap dan spiritus menjadi gas. 

Perubahan dari gas menjadi cair disebut mengembun, contohnya adalah embun di pagi hari.

Perubahan  gas ke padat, contohnya  jelaga yang merupakan hasil pembakaran pada lampu minyak. Perubahan padat menjadi gas disebut menyublim, contohnya penguapan kapur barus.

Capilarity of Water Video

Kami akan menunjukan salah satu video mengenai kapilaritas air,

selamat menyaksikan!

Azas Black

Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph Black. Asas ini menjabarkan:

• Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama
• Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas
• Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan

Rumus Asas Black =

(M₁ X C₁) (T₁-T_a) = (M₂ X C₂) (T_a-T₂)

Catatan :

M₁ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

C₁ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

T_a = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

T₁ = Temperatur akhir pencampuran kedua benda

M₂ = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

C₂ = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

T₂ = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

Cermin cekung dan Cermin Cembung

Pemantulan Cahaya Pada Cermin Cekung dan Cembung

Pada waktu SMP kita pernah diajarkan pemantulan cahaya pada cermin cekung dan cembung.
Nah, sekarang akan saya buktikan dengan sebuah sendok.

Cermin Cekung

Semua sinar yang datang sejajar sumbu utama (O) akan dipantulkan kembali melalui titik fokus.
Jadi, sinar pantul akan berkumpul/berpotongan di satu titik yaitu titik fokus.

Dari gambar diatas sobat bisa melaihat sinar pantul berpotongan pada satu titik (fokus)

Cermin Cembung

Semua sinar yang datang sejajar sumbu utama akan dipantulkan seolah olah melalui titik fokus.
Bisa dilihat pada gambar. Kalau sinarnya datang sejajar sumbu utama, maka senar pantulnya akan berpencar (melebar)

Dari gambar diatas kita dapat melihat bahwa Sinar pantul melebar/memencar.

Kalau sobat masih penasaran silahkan sobat praktekan sendiri. Hanya dengan bermodalkan sinar dan sebuah sendok.

Tambahan
Perbesaran linear para CERMIN LENGKUNG

M  = Perbesaran
h' = Tinggi bayangan
h  = Tinggi benda
s' = Jarak bayangan
s  = Jarak benda

Rumus umum CERMIN LENGKUNG

f  = Titik api/fokus cermin
s  = Jarak benda
s' = Jarak bayangan

WUJUD ZAT, MENISKUS, DAN KAPILARITAS

A. WUJUD ZAT

1. Pengertian dan jenis zat

Zat adalah sesuatu yang menempati ruang dan mempunyai massa. Semua zat menempati ruang, mempunyai massa, dan dapat berada dalam wujud yang berbeda. Pada dasarnya ada tiga wujud zat: padat, cair, dan gas. Wujud dari suatu zat tergantung pada suhunya. Di sekitarmu terdapat benda-benda yang dapat kamu kelompokkan kedalam tiga wujud zat. Beberapa benda seperti besi, kayu, aluminium termasuk zat padat. Air, minyak termasuk zat cair, sedangkan gas elpiji, udara termasuk zat gas.

2. Sifat Zat Berdasarkan Wujudnya

Zat padat adalah zat yang mempunyai bentuk dan volume tetap. Dilihat dari susunan molekul dan ikatan antarmolekulnya, zat padat mempunyai susunan molekul yang teratur dan gaya tarik-menarik antarmolekulnya yang kuat. Contoh zat padat antara lain batu, meja, kapur tulis, papan tulis, dan pensil.

Adapun zat cair adalah zat yang mempunyai volume tetap, tetapi bentuknya selalu berubah-ubah mengikuti tempatnya. Dilihat dari susunan molekul dan ikatan antarmolekulnya zat cair mempunyai susunan molekul yang kurang teratur dan jarak antarmolekulnya yang agak renggang sehingga gaya tarik menarik antarmolekulnya relatif lebih rendah dibandingkan dengan zat padat. Contoh zat cair antara lain air sirop, air teh, dan air mineral.

Gas adalah zat yang mempunyai bentuk dan volume yang tidak tetap. Hal ini disebabkan karena susunan molekul-molekul gas sangat tidak teratur sehingga gaya tarik-menarik antarmolekulnya sangat lemah. Contoh zat gas adalah udara.

3. Perubahan Wujud Zat

Perubahan wujud zat digolongkan menjadi enam peristiwa sebagai berikut.

a. Membeku

Peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas.

b. Mencair

Peristiwa perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas.

c. Menguap

Peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas.

d. Mengembun

Peristiwa perubahan wujud dari gas menjadi cair. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas.

e. Menyublim

Peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas.

f. Mengkristal

Peristiwa perubahan wujud dari gas menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas.

4. Susunan gerak dan partikel zat

a. Padat

Zat padat mempunyai sifat bentuk dan volumenya tetap. Bentuknya tetap dikarenakan partikel-partikel pada zat padat saling berdekatan, tersusun teratur dan mempunyai gaya tarik antar partikel sangat kuat. Volumenya tetap dikarenakan partikel pada zat padat dapat bergerak dan berputar pada kedudukannya saja.

b. Cair

Zat cair mempunyai sifat bentuk berubah-ubah dan volumenya tetap. Bentuknya berubah-ubah dikarenakan partikel-partikel pada zat cair berdekatan tetapi renggang, tersusun teratur, gaya tarik antar partikel agak lemah. Volumenya tetap dikarenakan partikel pada zat cair mudah berpindah tetapi tidak dapat meninggalkan kelompoknya.

c. Gas

Zat gas mempunyai sifat bentuk berubah-ubah dan volume berubah-ubah. Bentuknya berubah-ubah dikarenakan partikelpartikel pada zat gas berjauhan, tersusun tidak teratur, gaya tarik antar partikel sangat lemah. Volumenya berubah-ubah dikarenakan partikel pada zat gas dapat bergerak bebas meninggalkan kelompoknya.

5. Gaya kohesi, gaya adhesi, dan kapilaritas

Gaya tarikmenarik antarpartikel yang sejenis dinamakan kohesi, sedangkan gaya tarik-menarik antarpartikel yang tidak sejenis dinamakan adhesi.Gaya kohesi maupun gaya adhesi mempengaruhi bentuk permukaan zat cair dalam wadahnya. Misalkan ke dalam dua buah tabung reaksi masing-masing diisikan air dan raksa. Apa yang terjadi? Permukaan air dalam tabung reaksi berbentuk cekung disebut meniskus cekung, sedangkan permukaan raksa dalam tabung reaksi berbentuk cembung disebut meniskus cembung,

Meniskus cembung maupun meniskus cekung menyebabkan sudut kontak antara bidang wadah (tabung) dengan permukaan zat cair berbeda besarnya. Meniskus cembung menimbulkan sudut kontak tumpul (> 90^o), sedangkan meniskus cekung menimbulkan sudut kontak lancip (<>^o). Untuk mengamati peristiwa kohesi dan adhesi, lakukan kegiatan berikut ini.

Kapilaritas tergantung pada gaya kohesi dan adhesi. Air naik dalam pembuluh kaca karena gaya adhesi, sedangkan permukaan raksa nampak turun dalam pipa kapiler karena adanya gaya kohesi.

Gejala kapilaritas dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari di antaranya:

a. Naiknya minyak tanah pada sumbu lampu minyak.

b. Sifat menghisap cairan pada beberapa benda, misalnya: kain, kertas isap, dan lain-lain.

c. Naiknya air pada batang tumbuhan.