LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

PENENTUAN VISKOSITAS RELATIF

Disusun Oleh:
KELOMPOK 6

Melly
Megan Pakpahan 6103018184

Tanggal Praktikum: Rabu, 28 Agustus 2019

Dosen: Rachel Melianawati Yoshari, S.TP., M.SI.

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA
2019
 BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan
gesekan antara molekul–molekul cairan satu dengan yang lain (Febrianto,
2013). Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan memiliki
viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan yang sulit mengalir dikatakan
memiliki viskositas yang tinggi.
Ukuran kekentalan suatu zat fluida diukur dengan banyaknya jumlah zat yang
terlarut dalam zat cair. Semakin banyak zat yang terlarut pada zat cari maka
semakin kental, sedangkan semakin kecil jumlah zat terlarut pada zat cair
maka larutan dapat dikatakan tidak kental. Pengukuran kekentalan pada suatu
produk dalam bidang pangan biasanya untuk mengukur kekentalan produk
pangan berupa saos, kecap, selai dan lain-lain. Dalam bidang pangan,
percobaan kekentalan diukur dengan cara mengukur mudahnya suatu produk
mengalir atau tidak. Jika menggunakan suatu instrument untuk mengetahui
kekentalan suatu produk menggunakan Brookfield Viscosimetre. Semakin
rendah hasil pembacaan cP maka semakin kental zat fluida tersebut. cP dan %
torque saling berbanding terbalik. Semakin kecil cP makan % torque akan
semakin besar. Dalam pembacaan alat viskosimeter, dicari yang % torque
paling besar atau mendekati 100% dengan range 10%-100%. Dalam
pembacaan viskosimeter perlu diperhatikan nomor spindel, cP, RPM, suhu,
dan %torque. Nomor spindel berpengaruh terhadap hasil pembacaan cP, dan
%torque. Semakin besar nomor spindel yang digunakan, maka zat cair
tersebut semakin kental.
1.2 Tujuan Percobaan
Menentukan viskositas relative berbagai macam zat alir terhadap
viskositas air berdasarkan metode stormer dan menggunakan instrument
Brookfiled Viskometer.

BAB 2
 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Viskositas
Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang
merupakan gesekan antara molekul–molekul cairan satu dengan yang lain
(Febrianto, 2013). Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat dikatakan
memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan yang sulit mengalir
dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Terdapat tiga parameter yang
berperan penting, diantaranya stress, strain, dan waktu. Stress adalah besarnya
gaya pada perumakaan bidang tertentu yang dinyatakan dalam unit gaya
perluas area. Strain adalah parameter yang dinyatakan dalam rasio perubahan
ukuran, bentuk atau bidang dalam satuan Panjang dan presentase
(Wirakartakusumah, 1992 dalam Wahyuni, 2015). Nilai viskositas bergantung
pada jenis fluida tertentu, dan untuk setiap fluida tertentu sangat bergantung
pada temperature (Munson, Young, Okiishi et al., 2002).
Viskositas dapat diukur dengan menggunakan alat viskosimeter
atau viskometer. Besarnya viskositas dapat diukur dari rata-rata aliran liquid
yang dilewatkan pada tabung yang silindris. Untuk mengukur viskositas suatu
liquid diperlukan pembanding yang sudah diketahui viskositasnya pada suhu
tertentu, biasanya menggunakan air, karena itulah hasil dari pengukuran
viskositas liquid tersebut disebut viskositas relatif. (Alberty, R., 1955)
Zat cair yang mengalir saling bergesekan, oleh karena itu adanya
gaya tersebut dapat menahan aliran yang besarnya tergantung dari kekentalan
zat.
Rumusnya adalah
dv G
G= A η=
dy dv
A
dy
Dimana : G = gaya gesek
η= viskositas / angka kekentalan dinamis
A= luas lapisan
dv/dy = gradient kecepatan
dari persamaan itu, diperoleh satuan angka kental dinamis adalah g/cm.dt,
yang disebut poise (Bird,1987).
Viskositas suatu fluida merupakan daya hambat yang disebabkan
oleh gesek antara molekul-molekul cairan, yang mampu menahan aliran
fluida sehingga dapatdinyatakan sebagai indikator tingkat kekentalannya.
Nilai kuantitatif dari viskositas dapat dihitung dengan membandingkan gaya
tekan per satuan luas terhadap gradien kecepatan aliran dari fluida. Prinsip
dasar ini yang dipergunakan untuk menghitung viskositas secara eksperimen
menggunakan metode putar, yaitu dengan memasukkan penghambat ke
dalam fluida dan kemudian diputar. Semakin lambat putaran penghambat
tersebut maka semakin tinggi nilai viskositasnya (Walter, 1962).
Penentuan viskositas relative suatu bahan pangan cair dapat dihitung dengan
rumus:
ηx t .ρ
= x x
ηair t air . ρair
Dimana :
ηx = viskositas sampel ηair = viskositas air
tair = waktu alir air
tx = waktu alir sampel
ρair = berat jenis air
ρx = berat jenis sampel
Fluida yang mengencer akibat gesekan disebut shear thinning
fluids. Hal ini dikarenakan viskositas yang berkurang karena adanya
peningkatan laju gesekan.fluida yang mengental akibat gesekan disebut
shear thickening fluids. Hal ini dikarenakan viskositas yang meningkat
dengan peningkatan laju aliran.
Faktor - faktor yang mempengaruhi viskositas larutan antara lain:
1. Suhu
Semakin tinggi suhu, maka viskositasnya menurut karena
viskositas berbanding terbaling dengan suhu. Viskositas zat cair
menurun seiring dengan meningkatnya suhu yang disebabkan gaya
kohesi pada pada zat cair yang pada saat dipanaskan mengalami
 penurunan dengan bertambahanya suhu. Semakin banyak zat padat
tercampur pada zat cair maka viskositasnya akan meningkat.
2. Berat molekul
Semakin besar berat molekul suatu zat alir, viskositasnya
semakin rendah. Adanya zat makro molekul akan menaikan
viskositas larutan bahkan pada konsentrasi rendahpun, efeknya besar,
karena molekul besar mempengaruhi aliran fluida pada jarak jauh.
Pada konsentrasi rendah, viskositas larutan berhubungan dengan
viskositas pelarut murni.
3. Kosentrasi
Makin besar konsentrasi suatu bahan, viskositas akan
makin meningkat.
4. Koloid hidrofilik
Viskositas koloid hidrofilik meningkat seiring dengan
meningkatnya hidrasi. Penurunan viskositas pada koloid hidrofobik
lebih sedikit dari koloid hidrofilik.
5. Sol
Sol dengan partikel terkecil menunjukkan viskositas lebih
tinggi daripada partikel terkasar pada konsentrasi yang sama.
6. Jumlah larutan non - elektrolit
Pada umumnya, larutan dengan jumlah non - elektrolitnya
sedikit viskositasnya meningkat, sedangkan jumlah non – elektrolit
yang banyak viskositasnya menurun. Biasanya larutan dengan
jumlah padatan yang banyak menyebabkan peningkatan viskositas.
(Buckle, 1985)
Viskositas dibagi menjadi dua tipe aliran (Suyitno, 1988) yaitu
viskositas netwonian dan viskositas non-newtonian.
a. Newtonian
Viskositas cairan yang bersifat Newtonian tidak berubah
dengan adanya perubahan gaya irisan dan kurva hubungan antara
shear stress dan shear ratenya linier melewati titik (0,0) atau dengan
kata lain viskositasnya tidak berubah dengan adanya perubahan gaya
gesekan antar permukaan cairan dengan dinding. Cairan newtonian
 biasanya merupakan cairan murni secara kimiawi dan homogen
secara fisikawi. Contohnya adalah larutan gula, air, minyak, sirup,
gelatin, dan susu.
b. Non-newtonian
Viskositas cairan yang bersifat Non-newtonian berubah
dengan adanya perubahan gaya irisan dan kurva hubungan antara
shear stress dan shear ratenya non linier. Dengan kata lain,
viskositasnya berubah dengan adanya perubahan gaya gesekan antar
permukaan cairan dengan dinding. Cairan non newtonian ini termasuk
cairan yang bersifat non true liquid/non ideal. Contohnya yaitu soas
tomat, kecap, slurry permen, dan susu kental manis.
Pada metode Brookflied Viscosimeter menggunakan metode
dengan cara mencelupkan spindle ke dalam cairan yang akan diukur
viskositasnya. Gaya gesek antara permukaan spindle dengan cairan akan
menentukan tingkat viskositas cairan. Spindle dimasukkan ke dalam cairan
dan diputar dengan kecepatan tertentu. Bentuk dari spindle dan kecepatan
putarnya inilah yang menentukan Shear Rate
Pada percobaan untuk cairan-cairan yang tergolong dalam kategori
Non Newtonian hasil pembacaan Viskositas dipengaruhi oleh Shear Rate,
dalam hal ini dinyatakan oleh bentuk geometri spindle serta kecepatan
putarnya. Oleh karena itu untuk membuat sebuah report Viskositas dengan
methode pengukuran Rotational harus dipenuhi beberapa hal sbb. :
 Jenis Spindle
 Kecepatan putar Spindle
 Type Viscometer
 Suhu sample
 Shear Rate (bila diketahui)
 Lama waktu pengukuran (bila jenis sample-nya Time Dependent) :
jenis cairan yang nilai viskositasnya berubah seiring dengan lama
waktu pengukuran.
10000
cP=TK × SMC ×
RPM
TK = DV1 torque constant
SMC = Spindle Multiplier Constant
 BAB III
METODE PRAKTIKUM

3.1. Alat dan Bahan:

Alat:
1. Buret + klem buret 8. Pengaduk
2. Piknometer 9. Corong
3. Stopwatch 10. Labu takar
4. Timbangan analitik 11. Thermometer
5. Pipet tetes 12. Barometer
6. Nampan 13. Viscometer
7. Beker glass

Bahan:
1. Akuades 5. Kertas saring
2. Sirup 15% 6. Kecap
3. Sirup 35% 7. Saos
4. Sirup 55%

3.2. Skema Kerja

3.2.1. Penentuan Viskositas Relatif Sirup Metode Stormer
3.2.1.1 Penentuan Densitas Akuades dan Sirup
4 piknometer bersih dan
kering

Timbang analitik piknometer

(pegang mengunakan kertas
saring)

Timbang analitik
piknometer+sampel
 A

Isi piknometer dengan akuades dan

sampel hingga cembung (gunakan
pipet tetes)

Tutup piknometer, pastikan

sampel hingga kapiler

Bersihkan tumpahan sampel

dengan kertas saring

Timbang analitik
piknometer+sampel

3.2.1.2. Penentuan Waktu Alir Akuades dan Sirup

Buret

Isi dengan akuades

Buka klem, hidupkan

stopwatch

Matikan stopwatch ketika

akuades mencapai 10cm

A
 A

Ulangi 3x

Hitung waktu alir

Lakukan pula untuk sirup

15%. 35%, 55%

3.2.2. Pengukuran Viskositas Dengan Metode “Brookflied” Rotational

Viscometer

Viscometer

Hubungkan kabel
power ke sumber listrik

Tekan on/off di
belakang viskometer

Tekan tombol apapun

Pasang spindle

Tekan “select spindle”

A
 A

Tekan panah atas atau bawah untuk

memasukkan angka sesuai spindle

Tekan “set speed”

Tekan panah atas atau bawah hingga

RPM sesuai yang diinginkan

Tekan “set speed”

Tekan “motor on”

Muncul hasil pembacaan

sampel(hingga konstan)

Catat data : Cp, RPM, suhu,

dan %torque

Tekan “motor off”

 BAB IV
HASIL PERCOBAAN

4.1. Tabel Berat Piknometer, Berat Akuades dan Sirup, dan Densitas
Akuades dan Sirup

Berat Berat 
Jenis Berat Zat
Piknometer Piknometer + g
Cairan (g) ( )
Kosong (g) zat (gr) mL
Akuades 11,7111 21,3705 9,6595 0,9660
Sirup
16,3491 26,5067 10,1576 1,0474
15%
Sirup
15,8831 26,8018 10,9187 1,1259
35%
Sirup
15,8457 27,6720 11,8263 1,2195
55%

4.2. Tabel Waktu Alir Akuades dan Sirup Serta Viskositas Relatif Akuades
dan Sirup

VISKOSITAS
Jenis Waktu alir (s)
RELATIF
Cairan
1 2 3 Rata-rata (Pa s)
Akuades 4,5 4,5 4,4 4,467 818,835 x 10-6
Sirup 15% 4,6 4,6 4,7 4,633 959,966 x 10-6
Sirup 35% 5,1 5,1 5,2 5,133 1256,295 x 10-6
Sirup 55% 5,8 5,7 6,0 5,833 1309,008 x 10-6
Waktu : buret pada volume = ke 40 mL – 50 mL
4.3. Tabel Pembacaan Viskosimeter Brookfield dan Perhitungan Viskositas
Sampe No RP suhu % Viskositas Viskositas
l spindel M torque (cP) (cP)
(Praktek) (Perhitungan)
Kecap 02 20 21,10 100 2014 2000
10 21,10 50,43 2172 4000
4,0 21,10 22,1 2260 10000
2,0 21,30 12,1 2420 20000
03 20 20,2 60,7 3035 5000
10 20,4 25,6 2560 10000
5,0 20,5 12,7 2540 20000
2,0 20,6 95,4 3200 50000
Saos 07 50 22,4 14,4 1152 80000
100 22,4 18,3 7320 40000
30 22,4 10,6 14133 133333,33
60 22,4 13,8 9200 66666,67
05 5,0 21,7 44,8 35840 80000
10 21,6 57,0 22800 40000
4,0 21,6 41,2 41200 100000
2,0 21,6 32,7 65400 200000
 BAB 5
PERHITUNGAN

5.1. Densitas Akuades dan Sirup

Contoh perhitungan.
Suhu : 28,5 ºC P : 743,5 mmHg
28,5−25 y−997,1
=
30−24 995,7−997,1
3,5 y−997,1
=
5 −1,4
−4,9=5 y −4985, 5
5 y=4980,6
kg
y=996,12
m3
g
y (❑air )=0,99612
cm3
 akuades
makuades
¿
vtotal
9,6595 g
¿ =0,9595 3
10 cm
 sirup 35%
m sirup15
¿❑air ×
m air
10,1576 g
¿ 0,99612× =1,0474 3
9,6595 cm
5.2. Viskositas Relatif (Pa S)
Contoh perhitungan.
Suhu : 28,5 ºC P : 743,5 mmHg
Interpolasi viskositas air pada suhu 28,5 ºC
x−x 1 y− y 1
=
x 2−x 1 y 2− y 1
 −6
28,5−25 y−880,637× 10
=
30−25 792,377 ×10−6−880,637× 10−6
3,5 y−880,637 ×10−6
=
5 −88,26 ×10−6
−309,91 ×10−6 =5 y−4403,185 ×10−6
−6
y=828,838 ×10
Viskositas sirup 15%
μx t ×ρ
= x x
μ air t air × ρair
μx 4,633× 1,0474
=
828,838 ×10 −6
4,467 ×0 , 99612
−6
μx =825,7969× 10 Pa s

5.3. Perhitungan Viskositas

Contoh perhitungan.
Diketahui : DV1MRV = 1 TK
SMC = berdasarkan nomor spindle pada table.
RPM = masing-masing zat
Kecap
No spindle = 02
SMC = 4
RPM =
10000
cP=TK × SMC ×
RPM
10000
cP=1× 4 ×
20
Viskositas perhitungan=2000 cP
 BAB 6
PEMBAHASAN

Pada percobaan penentuan viskositas relatif menggunakan metode stromer dan

metode brookflield. Masing-masing metode menggunakan buret dan instrumen
viskometer brookflied . Dengan menggunakan metode stromer dapat ditemukan
waktu alir suatu zat dalam bentuk larutan berupa akuades dan sirup dengan kadar
15%,25%, dan 55%. Perbedaan kosentrasi bertujuan untuk mengetahui apakah
kosentrasi berpengaruh pada laju alirnya. Sedangkan pada metode brookflied
bertujuan untuk mendapatkan viskositas dari saos sambal dan kecap manis.
Viskositas suatu larutan sebanding dengan waktu alir larutan tersebut, semakin
lama waktu alir suatu laritan dengan menggunakan metode stromer maka semakin
tinggi viskositas larutan tersebut, begitu sebaliknya semakin cepat waktu alir
larutan tersebut maka semakin rendah viksositas.
Pada metode stromer didapatkan waktu alir akuades tercepat sebesar 4,467 detik
karena pada pada akuades tidak terdapat zat terlarut, juga gaya tarik menarik air
rendah menyebabkan gaya kohesi antara akuades dengan buret kecil dan
menyebabkan viskositasnya rendah.
Pada perobaan menggunakan sirup dengan kosentrasi berbeda, dapat dibuktikan
berdasarkan tabel 4.2. kosentrasi mempengaruhi laju alirnya. Pada kosentrasi
sirup 15% didapatkan sebesar 4,633 s, pada sirup 25% didapatkan sebesar 5,133 s,
dan pada sirup 55% didapatkan 5,833 s. Semakin tinggi kosentrasi larutan
menyebabkan waktu alir larutan semakin melambat karena adanya gaya antara
larutan dan zat terlarut yang menyebabkan gaya gesekan pada buret. Maka dari
itu, dapat dibuktikan semakin tinggi larutan maka viskositas semakin besar.
Pada percobaan kosentrasi sirup 55%>35%>15%>0%. Pada kosentrasi 55%
paling besar viskositasnya dikarenakan kandungan gula pada sirup lebih tinggi,
oleh karena sifat gula yang hidrofilik yang mudah mengikat air membuat air
menjadi terikat dengan gula menyebabkan gaya kohesi pada buret, sedangkan
pada akuades tidak ada air yang terikat oleh zat tertentu, menyebabkan air bebas
lebih tinggi menyebabkan waktu alir menjadi cepat karena gesekan pad buret
kecil.
Pada percobaan dengan metode brookflied menggukan sampel saos dan kecap
manis. Maka semakin tinggi kekentalan suatu zat, semakin tinggi juga nomor
spindel yang digunakan dengan diameter yang kecil, begitu juga jika kekentalan
rendah maka nomor spindel yang digunakan rendah dengan diameter yang besar.
Untuk mengetahui jika viskositas saos dan dan kecap manis maka dapat dilakukan
percobaan dengan spindel yang cocok (memiliki cP praktek yang titik tengah dari
range cP teori). Sedangkan RPM menentukan tingginya viskositas pada nomor
spindel yang sama. Semakin tinggi viskositas maka RPM yang digunakan
semakin tinggi.
Pada percobaan viskositas kecap manis didapatkan dengan nomor spinder 03 dan
kecepatan 20 RPM mempunyai %torque yang sempura 100% sedangkan pada
saos didapakan yang mendekati 100% adalah pada %torque 57% dengan nomor
spindel 05 kecepatan 5,0 RPM. Pada saos jika menggunakan spindel dengan RPM
tertentu memungkinkan mendapatkan %torque yang sempurna, karena pada saat
menggunakan nomor spindel 05 diameter spindel terlalu besar. Berdasarkan
percobaan nilai %torque pada spindel dan RPM tertentu didapatkan shear stress
dan shear ratenya non linier atau tidak sama %torque untuk semua RPM dan
nomor spindel.
 BAB 6
KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan dengan metode Stomer dan metode Brookflied

didapatkan kesimpulan sebagai berikut.
 Semakin tinggi konsentrasi zat terlarut dalam suatu larutan, semakin
besar gaya gesek antar partikel sehingga semakin besar pula kemampuan
menahan alir yang membuat waktu alir semakin lama dan viskositasnya
semakin besar.
 Semakin tinggi konsentrasi, maka semakin tinggi viskositas.
 Semakin tinggi viskositas, maka daya alirnya semakin lambat.
 Pada percobaan dengan menggunakan Brookfield viscometer, semakin
besar diameter spindel yang digunakan maka viskositasnya semakin kecil.
 Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas dalam praktikum ini adalah
konsentrasi, suhu, tekanan, dan gaya gesek.
 Sirup dengan konsentrasi 55% memiliki viskositas relatif yang paling
besar.
 Kecap manis dan saos termasuk dalam viskositas non-newtonian.
DAFTAR PUSTAKA

Febrianto, Teguh., Sukiswo Supeni Edi dan Sunarno. 2013. Rancang Bangun Alat
Uji Kelayakan Pelumas Kendaraan Bermotor Berbasis Mikrokontroler. Unnes
Physics Journal, UPJ 2:2252-6978.
Wahyuni, Irma Tri. 2015. Studi Sifat Reologi Puree Buah Naga (Hylocereus
undatus), Skripsi S-1, Fakultas Teknologi Pertanian UNEJ, Jember.
Hardani, H Wibi., (ED). 2003. Mekanika Fluida Edisi Keempat. Jakarta:Erlangga.
Alberty, R. 1955. Physical Chemistry. New York : John Wiley & Sons, Inc.
Bird, T. 1987. Kimia Fisika untuk Unversitas. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.
Walter, J. Moore. 1962. Physical Chemistry. USA: Prentice-hall, inc.
Buckle, K. A, dkk. 1985. Ilmu Pangan. Jakarta: UI Press.
Suyitno. 1988. Kimia Fisika. Jakarta:Bumi Pustaka