Pengaruh Teganggan Permukaan pada Gelembung

       I.            JUDUL          : Pengaruh Teganggan Permukaan pada Gelembung

    II.            TUJUAN       : Mengetahui Tegangan Permukaan yang ada pada Gelembung

 III.            DASAR TEORI:

1.         PENGERTIAN

“Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis” (Kanginan, 2009). Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha untuk membentuk luas permukaan baru (Wavega, 2008). Dengan sifat tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di permukaannya. Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit melengkung ke bawah tempat silet itu berada. Lengkungan itu memperluas permukaan zar cair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha mempertahankan luas permukaannya sekecil mungkin.

2.         FAKTOR YANG MEMENGARUHI

Tegangan permukaan terjadi karena permukaan zar cair cenderung untuk menegang, sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Pada zat cair yang adesiv berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil daripada gaya adesinya dan pada zat yang non-adesiv berlaku sebaliknya. Salah satu model peralatan tang sering digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zar cair adalah pipa kapiler. Salah satu besaran yang berlaku pada sebuah pipa kapiler adalah sudut kontak, yaitu sudut yang dibentuk oleh permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut kontak ini timbul akibat gaya tarik-menarik antara zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya tarik-menarik antara molekul zat yang berbeda (adesi).

Molekul cairan biasanya saling tarik-menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya, tetapi di permukaan cairan hanya ada molekul-molekul caoran di samping dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak di permukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis.

3.         PERSAMAAN TEGANGAN PERMUKAAN

San (2009) memberi contoh pada seutas kawat dibengkokkan hingga berbentuk U, dan seutas kawat kedua dapat meluncur pada kaki-kaki kawat U. Ketika alat ini dicelupkan dalam larutan sabun dan dikeluarkan, akan berbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. 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 dapat bergerak ke atas. Untuk menahan kawat ini agar tidak meluncur ke atas (kawat berada pada keadaan setimbang), kita perlu mengerjakan gaya T ke bawah. Total gaya ke bawah yang menahan kawat kedua adalah F = T + w.

Permukaan fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dan dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari ukuran satu molekul pembentuknya). Sehingga untuk cincin dengan keliling L yang diangkat perlahan dari permukaan fluida, besarnya gaya F yang dibutuhkan untuk mengimbangi gaya-gaya permukaan fluida dapat ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin. Misalkan panjang kawat kedua adalah l. Larutan sabun menyentuh kawat kedua memiliki dua permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan bekerja 2lpanjang permukaan. Kanginan (2006) menyimpulkan bahwa tegangan permukaan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan (F) dan panjang (d) tempat gaya itu bekerja. Secara matematis, kita tulis:Rumus Tegangan Permukaan:

Karena tegangan permukaan merupakan perbandingan antara gaya tegangan permukaan dan satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm).

4.         Penerapan Konsep Tegangan Permukaan dalam Kehidupan Sehari-hari

“Tegangan permukaan air berhubungan dengan kemampuan air untuk membasahi benda. Makin kecil tegangan permukaan air, makin baik kemampuan air untuk membasahi benda, dan ini berarti kotoran-kotoran pada benda lebih mudah larut dalam air” (Kanginan, 2006).

Ø  Mencuci dengan air panas lebih mudah dan menghasilkan cucian yang lebih bersih.

Tegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu air, makin kecil tegangan permukaan air dan ini berarti makin baik kemampuan air untuk membasahi benda. Karena itu, mencuci dengan air panas menyebabkan kotoran pada pakaian lebih mudah larut dan cucian menjadi lebih bersih. Detergen sintetis modern juga didesain untuk meningkatkan kemampuan air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian, yaitu dengan menurunkan tegangan permukaan air. Banyak kotoran yang tidak larut dalam air segar, tetapi larut dalam air yang diberi detergen.

Ø  Gelembung sabun atau air berbentuk bulat.

Gelembung sabun atau tetes air berbentuk bulat karena dipengaruhi oleh adanya tegangan permukaan. Gelembung sabun memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air sabun berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput (tekanan atmosfir) turut mendorong selaput air sabun ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam selaput sampai tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput.

Pada tetes air hanya memiliki satu selaput tipis, yakni pada bagian luar tetes air. Bagian dalamnya penuh dengan air. Akibat adanya gaya kohesi, maka timbul tegangan permukaan. Bagian tetes air ditarik ke dalam, akibatnya air berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Tekanan atmosfir yang berada di luar turut membantu menekan tetes air. Kontraksi akan terhenti ketika tekanan pada bagian dalam air sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput air.

Ø  Klip tidak tenggelam dalam air.

Ketika klip diletakkan secara hati-hati ke atas permukaan air, molekul-molekul air yang terletak di permukaan agak ditekan oleh gaya berat klip tersebut, sehingga molekul-molekul air yang terletak di bawah memberikan gaya pemulih ke atas untuk menopang klip tersebut. Biasanya klip terbuat dari logam, sehingga kerapatannya lebih besar dari kerapatan air. Karena massa jenis klip lebih besar dari massa jenis air, maka seharusnya klip tenggelam. Tapi kenyataannya klip terapung. Fenomena ini merupakan salah satu contoh dari adanya tegangan permukaan. Dalam kenyataannya, bukan hanya klip (penjepit kertas), tetapi juga bisa benda lain seperti jarum. Apabila kita meletakkan jarum secara hati-hati di atas permukaan air, maka jarum akan terapung. Adanya tegangan permukaan cairan juga menjadi alasan mengapa serangga bisa mengapung di atas air.

 IV.            ALAT DAN BAHAN

Alat:

1.      Wadah

2.      Kawat

3.      Pemotong kawat

Bahan:

1.      Air

2.      Sabun

    V.            CARA KERJA

1.      Membuat peniup gelembung dengan kawat. Langkah langkah:

a.       Sediakan kawat dan potong menjadi 7 bagian dengan menggunakan pemotong kawat, panjang masing-masing kawat 20 cm.

b.      Bentuk ke-7 kawat menjadi peniup gelembung berbentuk oval, lingkaran, hati, segitiga, persegi, segi enam, dan bintang.

2.      Membuat larutan sabun. Langkah-langkah:

Tuangkan sabun dan air pada wadah, lalu aduk hingga tercampur.

3.      Ujilah masing-masing alat peniup gelembung dengan berbagai bentuk tadi dengan menggunakan larutan sabun.

4.      Amati bentuk gelembung, ukuran gelembung, dan banyak sedikitnya jumlah gelembung yang dihasilkan dari masing-masing alat peniup gelembung.

5.      Tulis hasil pengamatan tersebut, seperti isian tabel berikut ini:

NO	BENTUK ALAT PENIUP	TIUPAN
		Pelan	Sedang	Keras
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

 VI.            DATA PENGAMATAN

Tabel Hasil Pengamatan

NO	BENTUK ALAT PENIUP	TIUPAN
		Pelan	Sedang	Cepat
1.	Lingkaran	v  Berbentuk bulat v  Ukuran besar v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat v  Ukuran sedang v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat v  Ukuran kecil v  Jumlah sedikit
2.	Oval	v  Berbentuk bulat v  Ukuran besar v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat v  Ukuran sedang v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat v  Ukuran kecil v  Jumlah sedikit
3.	Segitiga	v  Berbentuk bulat v  Ukuran besar v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat v  Ukuran sedang v  Jumlah sedikit	v  Berbentuk bulat v  Ukuran kecil v  Jumlah sedikit
4.	Persegi	v  Berbentuk bulat v  Ukuran besar v  Jumlah sedikit	v  Berbentuk bulat v  Ukuran sedang v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat v  Ukuran kecil v  Jumlah sedikit
5.	Segi Enam	v  Berbentuk bulat v  Ukuran besar v  Jumlah sedikit	v  Berbentuk bulat v  Ukuran sedang v  Jumlah sedikit	v  Berbentuk bulat v  Ukuran kecil v  Jumlah banyak
6.	Hati	v  Berbentuk bulat v  Ukuran besar v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat v  Ukuran sedang v  Jumlah sedikit	v  Berbentuk bulat v  Ukuran kecil v  Jumlah sedikit
7.	Bintang	v  Berbentuk bulat, bergandengan v  Ukuran besar v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat, bergandengan v  Ukuran sedang v  Jumlah banyak	v  Berbentuk bulat, bergandengan v  Ukuran kecil v  Jumlah sedikit

VII.            PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN

Pembahasan:

Gelembung berbentuk bulat karena adanya teganggan permukaan. Teganggan permukaan. Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha untuk membentuk luas permukaan baru. Teganggan permukaan terjadi karena akibat dari gaya kohesi (gaya tarik-menarik antar partikel sejenis) pada permukaan fluida.

Gelembung sabun memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air sabun berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput (tekanan atmosfir) turut mendorong selaput air sabun ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam selaput sampai tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput.

Pada tetes air hanya memiliki satu selaput tipis, yakni pada bagian luar tetes air. Bagian dalamnya penuh dengan air. Akibat adanya gaya kohesi, maka timbul tegangan permukaan. Bagian tetes air ditarik ke dalam, akibatnya air berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Tekanan atmosfir yang berada di luar turut membantu menekan tetes air. Kontraksi akan terhenti ketika tekanan pada bagian dalam air sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput air.

Kesimpulan:

Dari percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa:

1.    Bentuk Gelembung tidak dipengaruhi oleh bentuk cetakan gelembung

Gelembung berbentuk bulat karena adanya teganggan permukaan. Teganggan permukaan. Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis. Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha untuk membentuk luas permukaan baru. Teganggan permukaan terjadi karena akibat dari gaya kohesi (gaya tarik-menarik antar partikel sejenis) pada permukaan fluida.

2.    Kekuatan tiupan mempengaruhi banyak sedikitnya gelembung

Gelembung sabun memiliki dua selaput tipis pada permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air sabun berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar selaput (tekanan atmosfir) turut mendorong selaput air sabun ketika ia melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan tekanan udara di dalam selaput sampai tidak terjadi kontraksi lagi. Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput.