�ݺ�ߣ

Tegangan Permukaan, Meniskus dan
Kapilaritas
Tegangan permukaan (γ) dalam larutan sabun didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya
tegangan permukaan (F) dan panjang permukaan (d) dimana gaya itu bekerja. Secara matematis
dapat ditulis γ = F/d.
Tegangan permukaan suatu cairan berhubungan dengan garis gaya tegang yang dimiliki
permukaan cairan tersebut. Pada gambar di atas terlihat molekul A (di dalam cairan)
mengalami gaya kohesi dengan molekul-molekul di sekitarnya dari segala arah, sehingga
molekul ini berada pada keseimbangan (resultan gaya nol). Namun, molekul B (di permukaan)
tidak demikian. Molekul ini hanya mengalami kohesi dari partikel di bawah dan di sampingnya
saja. Resultan gaya ke bawah akan membuat permukaan cairan sekecil-kecilnya. Akibatnya,
permukaan cairan menegang seperti selaput yang tipis.
Gejala Meniskus dan Kapilaritas
Raksa dituangkan ke dalam suatu tabung kaca dan air pada tabung kaca lainnya, kemudian akan
didapatkan bentuk kedua permukaan seperti yang digambarkan di bawah ini.
Gambar sebelah kiri adalah air yang membasahi dinding kaca, sedangkan gambar sebelah
kanan adalah air raksa yang tidak membasahi dinding kaca.

Jika pada lengkungan air dan raksa ditarik garis lurus, maka garis itu akan membentuk sudut Ө
terhadap dinding vertikal tabung kaca. Sudut Ө tersebut dinamakan sudut kontak. Sudut kontak
adalah sudut yang dibentuk antara permukaan zat cair dengan permukaan dinding pada titik
persentuhan zat cair dengan dinding.
Peristiwa tersebut terjadi akibat adanya gaya kohesi lebih besar daripada gaya adhesi antara
partikel air dengan partikel kaca FK. Sehingga resultan kedua gaya tersebut arahnya keluar.
Agar tercapai keadaan yang seimbang, permukaan air yang menempel pada dinding kaca harus
melengkung ke atas.
Kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung disebut meniskus. Karena bentuknya
cekung maka meniskus air dalam bejana kaca dinamakan meniskus cekung. Besar sudut kontak
untuk meniskus cekung lebih kecil dari 90o Sedangkan, kelengkungan permukaan raksa dalam
tabung merupakan gaya kohesi antara partikel-partikel raksa. Gaya kohesi FA lebih kecil
daripada gaya adhesi antara partikel raksa dengan partikel kaca Fk, sehingga resultan kedua
gaya mengarah ke dalam. Agar tercapai keseimbangan, maka permukaan raksa yang menempel
pada dinding kaca harus tegak lurus terhadap gaya resultan FR. Akibatnya, permukaan kaca
melengkung kebawah dan disebut sebagai meniskus cembung yang sudutnya lebih besar dari
90o.
Apabila jari-jari tabung (r), massa jenis zat cair ( 𝜌), besarnya sudut kontak (Ө), tegangan
permukaan (γ) , kenaikan zat cair setinggi (y), dan permukaan zat cair bersentuhan dengan
tabung sepanjang keliling lingkaran, maka besarnya gaya ke atas adalah hasil kali komponen-
komponen tegangan permukaan yang vertikal dengan keliling dalam tabung. Secara matematis
dituliskan (Haryadi, 2006: 156):

Karena
Dengan menyamakan gaya ke atas dan ke bawah maka diperoleh:
Keterangan :
y = naik/turunnya zat cair dalam kapiler (m)
γ = tegangan permukaan (N/m)
Ө = sudut kontak (derajat )
ρ = massa jenis zat cair ( kg/m3)
r= jari-jari pipa (m)
Contoh Soal :
1. Pada peristiwa tegangan permukaan diketahui gaya tegang 4 N. Jika
panjang permukaannya 20 cm, maka tentukanlah besar tegangan
permukaannya.
Pembahasan :
Dik : F = 4 N, L = 20 cm = 0,2 m.
γ =
F
L
γ =
4
0,2
γ = 20 N/m.

2. Sebatang kawat dibengkokkan membentuk huruf U dan kawat kecil
bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut seperti gambar 1 di atas.
Kawat dicelupkan ke dalam lapisan sabun sehingga terbentang suatu lapisan
sabun. Akibat tegangan permukaan lapisan sabun, kawat mengalami gaya tarik
ke atas. Agar tetap setimbang, maka pada kawat kecil tersebut digantung beban
bermassa 0,1 gram. Jika panjang kawat kecil adalah 10 cm, maka tentukanlah
besar tegangan permukaan lapisan sabun tersebut.
Pembahasan :
⇒ Wk = 0,2 x 10-3 (10) = 2 x 10-3 N
⇒ Wb = 0,1 x 10-3 (10) = 1 x 10-3 N
⇒ l = 10 cm = 10-1 m.
Karena Setimbang, maka besar gaya permukaan harus sama dengan berat
kawat dan berat beban.
∑ F = 0
F − Wk − Wb = 0
F = Wk + Wb
Dengan begitu, maka tegangan permukaannya adalah :
γ =
F
2l
γ =
Wk + Wb
2l
γ =
2 x 10-3 + 10-3
2 x 10-1
γ =
3 x 10-3
2 x 10-1
γ = 1,5 x 10-2 N/m.
3. Suatu tabung berdiameter 0,4 cm jika dimasukkan ke dalam air secara
vertikal sudut kontaknya 60o. Jika kenaikan air pada tabung adalah 2,5 cm, maka
tentukanlah tegangan permukaan air.
Pembahasan :
Soal ini dihubungkan dengan kapilaritas. Berdasarkan rumus kapilaritas :

h
=
2 γ
cos
θ
ρ
g r
2,5 x
10-2 =
2 γ cos
60o
(103) (10) (2
x 10-3)
2,5
x
10-2
=
2 γ
(½)
20
γ = 50 x 10-2 N/m
γ = 0,5 N/m.

�ݺ�ߣ

Soal dan pembahasan tegangan permukaan

Recommended

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Soal dan pembahasan tegangan permukaan (20)

Recently uploaded (20)

Soal dan pembahasan tegangan permukaan