materi kapilaritas

kapilaritas

Suatu pipa yang berlubang kecil disebut sebagai pipa kapiler. Pipa yang lubangnya bergaris tengah kurang dari 1 mm sudah dapat dianggap sebagai pipa kapiler. Apa yang terjadi jika pipa kapiler dimasukkan ke dalam zat cair? Untuk itu perhatikan gambar 7.8 berikut.

Gambar 7.8 (a) : Pipa kapiler dimasukkan ke dalam air, ternyata permukaan air di dalam

Gambar 7.8 (a) : Pipa kapiler dimasukkan ke dalam air, ternyata permukaan air di dalam pipa kapiler lebih tinggi dari permukaan air di luar pipa kapiler. Hal tersebut disebabkan adhesi air dengan kaca lebih besar dibandingkan dengan kohesi antarmolekul air.
Gambar 7.8 (b) : Pipa kapiler dimasukkan ke dalam raksa, ternyata permukaan raksa dalam pipa kapiler lebih rendah dari permukaan raksa di luar pipa kapiler. Hal tersebut disebabkan kohesi raksa lebih besar dibanding adhesi raksa dengan kaca.

Gejala naik turunnya permukaan zat cair dalam pipa kapiler (pembuluh sempit) disebut kapilaritas. Dari gejala kapilaritas tersebut diperoleh:

a. Jika adhesi > kohesi, maka:
1) sudut kontak (θ) < 90 derajat;
2) bentuk permukaan zat cair dalam pipa kapiler cekung (miniskus cekung);
3) zat cair dikatakan membasahi pipa kapiler;

4) ketinggian permukaan zat cair dalam beberapa pipa kapiler yang berhubungan sebagai berikut.

b. Jika kohesi > adhesi, maka:
1) sudut kontak (θ) > 90 derajat;
2) bentuk permukaan zat cair dalam pipa kapiler cembung (minikus cembung);
3) zat cair dikatakan tidak membasahi pipa kapiler;
4) ketinggian permukaan zat cair dalam beberapa pipa kapiler yang berhubungan sebagai berikut.

 
 

Perhatikan gambar 7.11 di samping. Misalnya sebuah pipa kapiler dengan jari-jari r dimasukkan dalam zat cair sehingga permukaan zat cair dalam pipa kapiler naik setinggi y dengan sudut kontak θ. Permukaan zat cair dalam pipa kapiler menyentuh dinding pipa sepanjang keliling lingkaran sebesar 2π r.

Pada setiap satuan panjang permukaan zat cair tersebut bekerja tegangan permukaan τ yang arahnya ke atas. Jika tegangan permukaan diuraikan menjadi komponen mendatar dan vertikal diperoleh: komponen mendatar sebesar τ sin θ yang saling meniadakan dan komponen vertikal τ cos θ yang masih berpengaruh. Dengan demikian pada seluruh keliling permukaan zat cair bekerja gaya tegangan permukaan zat cair (F) sebesar: F = 2π.r. τ.cos θ.

Gaya sebesar F inilah yang mengangkat zat cair setinggi y. Dalam keadaan setimbang gaya F ini diimbangi oleh berat zat cair yang terangkat setinggi y tersebut, sehingga diperoleh:  F = W

  

Y = perbedaan tinggi permukaan zat cair di dalam dan di luar pipa kapiler (m)
τ = tegangan permukaan (N/m) g = percepatan gravitasi (m/s^2)
θ = sudut kontak r = jari-jari penampang pipa kapiler (m)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m^3)