Bagaimana Viskositas Cairan Ditemukan?

Dalam banyak situasi ilmiah dan industri perlu diketahui viskositas cairan. Viskositas adalah ukuran resistensi cairan untuk mengalir. Cairan dengan viskositas tinggi memiliki ketahanan yang lebih besar untuk mengalir dan tidak mudah berubah bentuk oleh tekanan fisik, sedangkan cairan dengan viskositas rendah “tipis” dan mudah mengalir. Viskositas cairan dapat ditemukan dengan menggunakan alat yang dikenal sebagai viskometer, yang ada banyak jenisnya. Dalam kasus di mana pengukuran yang kurang tepat dapat diterima, viskositas juga dapat diukur menggunakan perangkat berbasis gravitasi sederhana.

Salah satu jenis viskometer yang paling umum adalah viskometer bola jatuh. Pengaturan ini mengukur viskositas cairan dengan menentukan waktu berapa lama waktu yang dibutuhkan bola kecil dengan kepadatan dan ukuran yang diketahui untuk jatuh pada jarak tertentu melalui cairan. Bola ditempatkan ke dalam tabung vertikal berisi cairan, dan dibiarkan mencapai kecepatan terminalnya saat jatuh. Pada kecepatan terminal, gaya hambat yang menarik bola ke atas sama dengan gaya gravitasi yang menariknya ke bawah, dan bola berhenti berakselerasi, mempertahankan kecepatan konstan saat turun. Setelah kecepatan terminal, densitas cairan dan bola, dan ukuran bola diketahui, rumus, hukum Stokes, dapat digunakan untuk menghitung viskositas cairan.

Viskometer lain yang cukup sederhana yang digunakan dalam pengaturan laboratorium adalah viskometer Ostwald, juga dikenal sebagai viskometer kapiler kaca atau viskometer tabung-U. Alat tabung gelas berbentuk U ini terdiri dari dua bohlam, satu di bagian bawah lengan kiri U, dan yang lainnya di bagian atas kanan. Itu dipegang secara vertikal saat cairan ditarik ke dalam bola lampu atas dan kemudian dibiarkan mengalir kembali ke bola bawah, melewati dua tanda pada tabung. Viskositas cairan dapat disimpulkan dengan memfaktorkan diameter tabung gelas, jumlah waktu yang diperlukan untuk cairan mengalir melewati dua tanda, dan densitas cairan itu.

Laboratorium yang memerlukan pengukuran presisi dapat menggunakan viskometer yang lebih rumit yang menggabungkan elektronik dan mengukur viskositas menggunakan piston berosilasi atau resonator bergetar yang terendam dalam cairan. Dalam pengaturan lain, seperti industri cat, prinsip fisika yang lebih sederhana dapat digunakan untuk menyimpulkan perkiraan viskositas cairan. Pengukuran ini sering bergantung pada ukuran yang dikenal sebagai viskositas kinematik — resistensi cairan untuk mengalir dengan adanya gravitasi.

Cangkir Zahn dan cangkir viskositas Ford adalah contoh perangkat berbasis gravitasi yang digunakan untuk mengukur viskositas kinematik. Dalam perangkat ini, cairan — cat, dalam wadah cangkir Zahn, atau oli motor untuk cangkir Ford — mengalir melalui lubang kecil di bagian bawah cangkir saat diangkat tinggi-tinggi. Cairan mengalir keluar dalam aliran halus sampai titik tertentu di mana ia pecah menjadi tetes. Tergantung pada viskositas cairan, kerusakan akan terjadi pada waktu yang berbeda. Ukuran viskositas kinematik dapat ditemukan dengan mengalikan waktu ini dalam detik dengan nomor spesifikasi cangkir, yang dikalibrasi untuk cairan yang sesuai.