Kapilaritas dan Sudut Kontak – Ayo sobat kita lanjutkan belajar kita mengenai fluida statis. Kali ini kita belajar ringan-ringan saja mengenai sudut kontak dan kapilaritas. Apa itu sudut kontak? Apa pula itu kapilaritas? Temukan jawabannya di uraian berikut:
Sudut Kontak
Salah satu sifat unik dari zat cair ialah partikelnya dapat bergerak dan berpindah ke segala arah dengan cukup bebas. Dikatakan cukup bebas karena partikel tidak mutlak dapat berpindah dan bergerak kemana saja dengan mudah. Partikel zat cair cukup susah untuk meninggalkan zat cair itu sendiri. Partikel zat cair punya gaya tarik menarik. Gaya itulah yang menyebabkan partikel-partikel tersebut dapat bergerak bebas tetapi tidak bercerai berai seperti halnya partikel gas. Gaya tarik-menarik antar partikel zat yang sejenis disebut kohesi. Sedangkan gaya tarik menarik antar partikel yang berbeda disebut adhesi. Adhesi dan kohesi inilah yang berperan penting dalam pembentukan permukaan zat cair. Mari simak 2 kasus berikut
Jika pada kelengkungan permukaan air raksa ditarik garis lurus maka garis ini akan membentuk sudut θ terhadap dinding vertikaL. Sudut tersebut disebut sudut kontak raksa dengan dinding kaca dengan besar 90o < θ < 180o.
Berikut ini nilai sudut kontak dari beberapa pasang bahan
| Bahan | Sudut Kontak |
| Air dengan Kaca | 0o |
| Raksa dengan Kaca | 140o |
| Air dengan Parafin | 107o |
| Kerosin dengan Kaca | 26o |
Gaya adhesi dan kohesi selain mempengaruhi pembentukan permukaan zat cair juga menyebabkan fenomena menarik yang disebut dengan kapilaritas. Apa itu kapailaritas? simak uraian berikut.
Kapilaritas
Apa yang dimaksud dengan kapilaritas? Jika sobat punya sebuah pipa ukuran besar atau bejana ukuran besar yang terbuka yang kemudian diisi dengan zat cair tertentu, lalu ada sebuah pipa kecil yang sobat taruh di tengahnya maka tinggi permukaan zat cair tersebut tidak sama dengan tinggi zat cair yang ada di luar pipa. Bila zat cair tersebut adalah air, maka permukaan dalam pipa kecil akan lebih tinggi dari permukaan di luar pipa (meniskus cekung). Jika yang soba masukan dalam pipa tersebut adalah raksa maka permukaan raksa akan lebih rendah dari permukaan raksa di luar tabung (meniskus cembung). Jadi dapat didefinisikan kapilaritas adalah peristiwa naik turunnya permukaan zat cair dalam pipa sempit (sering disebut pipa kapiler). Peristiwa ini selain disebut kapilaritas sering juga disebut gejala kapiler. Kenaikan dan penurunan permukaan zat cair dalam pipa kapiler ini dipengaruhi oleh gaya adhesi dan kohesi serta tegangan permukaan. Kenaikan dan penurunan permukaan zat cair dalam pipa kapiler dapat dihitung dengan rumus
dengan
γ = tegangan permukaan
θ = sudut kontak
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
r = jari-jari pipa kapiler
Yuk simak contoh soal kapilaritas berikut
Sebuah pipa kapiler yang berameter 0,6 mm dimasukkan secara tegak lurus ke dalam sebuah bejana yang berisi air raksa (ρ = 13.600 kg/m3). Sudut kontak raksa dengan dinding pipa adalah 140o. Bila tegangan permukaan raksa adalah 0,06 N/m, maka berapa penurunan raksa dalam pipa kapiler tersebut? ( g = 9,8 m/s2) .
Pembahasan
diketahui
d = 0,6 mm = 6 x 10-4 m
r = 3 x 10-4 m
γ = 0,06 N/m
ρ (raksa) = 13.600 kg/m3
g = 9,8 m/s2
θ = 140o
ditanyakan penurunan permukaan raksa di pipa kapiler (h)
jawab
h = 2. γ. cos θ / ρ.g.r
h = 2. 0,06. cos 140o / 13.600.9,8.3 x 10-4
h = -0,092/ 39,384
h = -0,0023 mm
Demikian sobat belajar kita hari ini mengenai sudut kontak, kapilaritas, kohesi, adhesi, meniskus, dan pembentukan permukaan zat cair. Semoga berguna ya. 😀
sumber materi dan soal : 1700 bank soal dan pemantapan fisika