Kapilaritas

Tegangan permukaan dan Kapilaritas

Bentuk suatu materi dipisahkan satu sama lain oleh lapisan pembatasnya.Lapisan pembatas menunjukkan sifat yang spesial. Cairan memiliki tegangan permukaan dan kapilaritasDalam suatu zat cair adalah gaya antar molekul sama besar ke segala arah , sehingga mereka saling menetralkan. Pada suatu permukaan molekul zat padat ada tegangan pada yang menguasai permukaannnya dengan arah gaya ke dalam molekul tersebut. Sebagai contoh alveolus. Tegangan permukaan mengakibatkan pengurangan atau reduksi dari permukaan suatu molekul atau dengan kata lain molekul mempunyai kecenderungan untuk mengecil. Pada molekul air tegangan ini dikarenakan ikatan hydrogen maka molekul air mempunyai bentuk seperti bola. Baik Deterjen ataupun zat kotor dapat menurunkan tegangan permukaan air. Prinsip dari zat pembersih deterjen. Kapillaritas adalah suatu daya tarik ke atas atau ke bawah yang dialami zat cair bila zat cair tersebut berada dalam suatu pipa kapillar.
Berkas:Kapillaritas.png
air kiri air raksa kanan

Contoh yang paling umum adalah air (kiri) didalam gelas yang tertarik ke atas oleh sebuah pipa kapillar. Ini dapat dijelaskan karena gaya adhesi (gaya tarik antara molekul air dan pipa kapillar) lebih besar dari gaya kohesi(antar molekul air saja). Pada air raksa (kanan) gaya kohesi (tarik menarik anatar molekul air raksa lebih besar) dari gaya adhesi(tarik menarik antar molekul air raksa dan molekul pipa kapillar)

Pernahkah kamu melihat sebuah jarum terapung diatas air? Atau kamu pasti pernah melihat ada nyamuk atau serangga lain dapat berdiri diatas air. Fenomena ini erat kaitannya dengan penjelasan tentang tegangan permukaan yang akan dibahas pada bagian ini. Di lain pihak, kita juga mungkin pernah menemui kejadian berupa air dari tanah yang merembes naik ke atas tembok sehingga tembok menjadi basah. Kejadian ini dalam fisika dikenal dengan peristiwa kapilaritas yang akan dijelaskan juga pada bagian ini.

Tegangan Permukaan

Mari kita amati sebatang jarum yang kita buat terapung di permukaan air sebagai benda yang mengalami tegangan permukaan. Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair dipermukaan zat cair. Di bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan. Sebaliknya jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi jarum, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang jarum tetap di permukaan air tanpa tenggelam.

Gaya ke atas untuk menopang jarum agar tidak tenggelam merupakan perkalian koefisien tegangan permukaan dengan dua kali panjang jarum. Panjang jarum disini adalah permukaan yang bersentuhan dengan zat cair.

Gaya yang diperlukan untuk mengangkat jarum adalah gaya ke atas dijumlah gaya berat jarum (mg).

Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan kohesi. Gaya kohesi adalah tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di mana zat cair berada. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, air akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung). Keadaan ini dapat menyebabkan cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat cairan tercapai. Jadi air dapat naik keatas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut pipa kapiler. Inilah yang terjadi pada saat air naik dari tanah ke atas melalui tembok.

Gejala alam kapilaritas ini memungkinkan kita menghitung tinggi kenaikan air dalam suatu pipa kapiler berbentuk silinder/tabung dengan jari-jari r.