Tegangan Permukaan

Salah satu sifat khusus dari molekul-molekul pada permukaan cairan adalah terjadinya tegangan permukaan. Bila sebatang jarum diletakkan secara hati-hati di atas permukaan zat cair misalnya air, jarum akan terapung, padahal jika ditinjau dari harga massa jenisnya, seharusnya jarum akan tenggelam. Terapungnya jarum disebabkan permukaan air seolah-olah diliputi oleh selaput tipis yang dapat menahan jarum agar tetap terapung. Fenomena lain yang berhubungan dengan tegangan permukaan adalah air yang membasahi dinding kapiler dan akan naik sehingga lebih tinggi daripada permukaan air sekitarnya ataupun air yang dapat meresap ke dalam tanah (Bird, 1993:50).

Semua fenomena permukaan menunjukkan bahwa permukaan zat cair dapat di anggap sebagai dalam keadaan teregang, jika ditinjau setiap garis yang membatasi permukaannya, maka sisi garis tersebut saling tarik-menarik. Tarikan ini terletak di dalam bidang permukaan air dan tegak lurus terhadap garis yang membatasi permukaan.

Sebuah cincin kawat (warna hijau) didalamnya dibentuk untaian benang (warna merah) seperti ditunjukkan pada Gambar a. Cincin kawat tersebut kemudian dicelupkan ke dalam larutan air sabun, dan dikeluarkan lagi. Jika selaput sabun yang ada diantara benang dipecahkan, maka benang akan terentang membentuk suatu lingkaran, maka terlihatlah bentuk teregang seperti pada Gambar b. Pada benang bekerja gaya-gaya keluar pada arah radial (Giancoli, 1997:312).

Larutan Sabun memberikan Tegangan Permukaan diantara Benang

Tegangan permukaan zat cair terjadi karena timbulnya resultan gaya tarik antar molekul-molekul zat cair yang berada di permukaan zat cair. Molekul pada permukaan cairan ini mengalami gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan. Sebaliknya molekul-molekul di dalam cairan, tidak mengalami gaya resultan tersebut, karena molekul di dalam cairan akan mengalami gaya yang sama ke segala arah (Bird, 1993:50-51).

Tegangan Permukaan

Sebagai akibat langsung dari ketidakseimbangan gaya yang dialami oleh molekul pada permukaan, maka apabila molekul-molekul dalam cairan akan pindah ke permukaan untuk memperluas permukaan dibutuhkan kerja untuk mengatasi gaya tarik antar molekul-molekul zat cair yang berada di permukaan zat cair. Karena itu cairan cenderung untuk meminimumkan permukaannya sehingga terjadilah tegangan permukaan.

Untuk membahas lebih mendalam tentang tegangan permukaan ini dapat  dilakukan percobaan dengan menggunakan kawat yang berbentuk U (warna biru) dan sepotong kawat lurus lain (warna merah) dipasang sehingga dapat bergerak pada kaki kawat seperti terlihat pada Gambar. Misalkan berat kawat lurus adalah W1 dan panjangnya L. Bila susunan kawat tersebut di celupkan pada larutan sabun dan dikeluarkan lagi, maka kawat lurus (warna merah) akan tertarik keatas, karena terjadinya tegangan permukaan. Untuk mengimbangi tarikan keatas tersebut, kawat lurus di beri beban W2, sehingga gaya tarik keatas sama dengan berat kawat lurus ditambah beban. Jadi  F = W1 + W2.

Penyeimbangan Tegangan Permukaan dengan Beban W2

Selaput air sabun tersebut mempunyai dua permukaan, yaitu permukaan sebelah depan dan permukaan sebelah belakang, sehingga panjang total dari permukaan adalah 2L (Praweda, 2000)
Didefinisikan tegangan permukaan (y) sebagai hasil bagi gaya permukaan terhadap panjang permukaan : y = F/2L.

Tegangan Permukaan dari Beberapa Zat

Daftar Pustaka

• Bird, T. 1993. Kimia Fisika Untuk Universitas. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama
• Giancoli, D. C. 1997. Fisika Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga
• Praweda Ciptakarsa Informatika. Fluida Statis. http://www.praweda.co.id.

Tweet