Viskositas adalah istilah ilmiah yang menggambarkan resistensi aliran fluida. Fluida bisa berupa cairan atau gas, tetapi istilah ini lebih sering dikaitkan dengan cairan. Sebagai contoh sederhana, sirup memiliki viskositas yang jauh lebih tinggi daripada air: diperlukan lebih banyak tenaga untuk menggerakkan sendok melalui toples sirup daripada dalam toples air karena sirup lebih tahan mengalir di sekitar sendok. Hambatan ini disebabkan oleh gesekan yang dihasilkan oleh molekul-molekul fluida dan mempengaruhi baik sejauh mana suatu fluida akan menentang pergerakan suatu benda yang melaluinya dan tekanan yang diperlukan untuk membuat fluida bergerak melalui tabung atau pipa. Viskositas dipengaruhi oleh sejumlah faktor, termasuk ukuran dan bentuk molekul, interaksi di antara mereka, dan suhu.
Pengukuran
Viskositas cairan dapat diukur dalam beberapa cara dengan alat yang disebut viskometer. Ini dapat mengukur waktu yang diperlukan fluida untuk bergerak pada jarak tertentu melalui tabung atau waktu yang dibutuhkan benda dengan ukuran dan kepadatan tertentu untuk jatuh melalui cairan yang diinginkan. Satuan ukuran SI untuk ini adalah pascal-detik, dengan pascal adalah satuan tekanan. Oleh karena itu, kualitas ini diukur dalam tekanan dan waktu, sehingga, di bawah tekanan tertentu, cairan kental akan membutuhkan lebih banyak waktu untuk bergerak pada jarak tertentu daripada yang kurang kental.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Viskositas
Sebagai aturan, cairan dengan molekul yang lebih besar dan lebih kompleks akan memiliki viskositas yang lebih tinggi. Hal ini terutama berlaku untuk molekul panjang seperti rantai yang ditemukan dalam polimer dan senyawa hidrokarbon yang lebih berat. Molekul-molekul ini cenderung menjadi terjerat satu sama lain, menghambat gerakan mereka.
Faktor penting lainnya adalah cara molekul berinteraksi satu sama lain. Senyawa polar dapat membentuk ikatan hidrogen yang menghubungkan molekul terpisah bersama-sama, meningkatkan resistensi keseluruhan untuk mengalir dan bergerak. Meskipun air adalah molekul polar, ia memiliki viskositas rendah karena fakta bahwa molekulnya kecil. Cairan yang paling kental cenderung memiliki molekul panjang yang memiliki polaritas yang nyata, seperti gliserin dan propilen glikol.
Suhu memiliki pengaruh besar pada viskositas — sedemikian rupa sehingga pengukuran kualitas ini untuk cairan selalu diberikan dengan suhu. Dalam cairan, itu menurun dengan suhu, seperti yang dapat dilihat jika sirup atau madu dipanaskan. Ini karena molekul bergerak lebih banyak, dan karena itu menghabiskan lebih sedikit waktu untuk kontak satu sama lain. Sebaliknya, resistensi terhadap gerakan dalam gas meningkat dengan suhu. Ini karena, ketika molekul bergerak lebih cepat, ada lebih banyak tumbukan di antara mereka, yang mengurangi kemampuan untuk mengalir.
Pentingnya untuk Industri
Minyak mentah sering disalurkan melalui pipa jarak jauh melintasi wilayah dengan suhu yang bervariasi, dan laju aliran sebagai respons terhadap tekanan bervariasi. Minyak yang mengalir melalui Alaska lebih kental daripada minyak dalam pipa di Teluk Persia, karena suhu tanah yang berbeda, dan akibatnya lebih banyak tekanan perlu diterapkan untuk membuatnya tetap mengalir. Untuk mengatasi masalah gaya yang diperlukan untuk mengalirkan minyak melalui perpipaan, sensor di beberapa pipa mengukur viskositas fluida dan menentukan apakah tekanan yang lebih besar atau lebih kecil harus ditambahkan untuk menjaga aliran minyak tetap konstan dan stabil.
Secara alami, oli motor juga mengalami perubahan viskositas saat dipanaskan oleh mesin. Oli yang menjadi terlalu encer akibat panas mesin tidak akan bekerja dengan baik. Untuk mengatasi masalah ini, polimer ditambahkan ke minyak untuk menjaga tingkat gesekan konstan di bawah suhu yang lebih tinggi.
Relevansi dengan Vulkanisme
Viskositas magma, atau panas, batuan cair di bawah permukaan bumi, merupakan faktor penting dalam studi gunung berapi. Lava berair cenderung menghasilkan letusan yang lebih sering tetapi tidak terlalu ganas, karena mengalir dengan mudah dari ruang magma dan keluar dari gunung berapi. Ini juga memungkinkan gas terlarut keluar lebih mudah. Magma yang lebih tebal cenderung menjebak gas ini pada tekanan tinggi, dan diperlukan lebih banyak tenaga untuk mengeluarkan lava dari gunung berapi, yang memungkinkan tekanan besar menumpuk seiring waktu. Ketika gunung berapi jenis ini meletus, ia melakukannya secara eksplosif, seringkali dengan konsekuensi bencana.