Pengertian Viskositas, Rumus, dan Cara Menghitungnya

Dalam industri kimia atau proses manufaktur lainnya, Anda mungkin pernah mendengar tentang viskositas. Viskositas adalah istilah yang menjelaskan tentang kekentalan suatu cairan. Viskositas menentukan energi yang dibutuhkan untuk membuat cairan mengalir.

Artikel ini menjelaskan apa itu viskositas dan cara menghitungnya. Untuk bisa memahami istilah ini, baca penjelasan selengkapnya di bawah ini.

Apa Itu Viskositas?

Viskositas adalah tendensi gas atau cairan untuk melawan gaya yang berlawanan. Sebagai contoh, mengaduk madu tentu akan lebih berat jika dibandingkan dengan mengaduk air jernih. Hal ini dikarenakan madu dan air memiliki viskositas yang berbeda.

Viskositas juga bisa berarti ketebalan suatu fluida (zat yang dapat mengalir, baik gas atau cairan). Pada tingkatan molekul, viskositas dihasilkan dari interaksi antarmolekul yang berbeda di dalam fluida, atau bisa disebut pergesekan internal. Viskositas akan menentukan jumlah energi yang dibutuhkan agar fluida bisa bergerak atau mengalir.

Kekentalan gas ditentukan oleh gesekan antarmolekul, sedangkan kekentalan cairan ditentukan oleh gaya tarik-menarik molekul sejenis (gaya kohesi). Ketika partikel sebuah fluida saling berdekatan, fluida tersebut biasanya lebih kental.

Itulah mengapa madu lebih kental dibandingkan air karena semakin rendah viskositasnya, semakin mudah fluida untuk mengalir karena mengalami sedikit pergesekan. Viskositas dinyatakan dalam satuan koefisien kekentalan (η).

Lantas, apakah semua air sama viskositasnya? Belum tentu, karena air laut di Laut Mati memiliki viskositas sepuluh kali lebih tinggi dibandingkan air tawar berkat tingginya kandungan garam terlarut di dalamnya.

Jadi, viskositas tidak hanya ditentukan dari karakteristik fisik suatu zat, tetapi juga tingginya zat terlarut di dalamnya.

Jenis-Jenis Viskositas

Viskositas terbagi menjadi dua, yaitu viskositas dinamis dan kinematik. Berikut adalah penjelasan selengkapnya:

1. Viskositas Dinamis

Viskositas dinamis atau viskositas absolut berkaitan dengan gaya yang bekerja pada fluida. Jenis ini menghitung perbandingan tegangan geser yang diberikan dan luas sampel fluida.

Agar lebih mudah dimengerti, bayangkan Anda hendak menghitung viskositas dengan dua tabung suntik. Satu tabung suntik diisi air dan satu lagi diisi madu.

Anda dapat mengeluarkan air dari suntik dengan mudah dan sekali tekan. Namun, Anda mungkin membutuhkan gaya yang lebih besar untuk mengeluarkan madu dari tabung suntik.

Viskositas dinamis adalah pengukuran yang dihasilkan dari pemilihan waktu injeksi atau laju injeksi tertentu dan pengukuran gaya atau tegangan. Satuan viskositas dinamis adalah millipascal seconds (mPa-s).

2. Viskositas Kinematik

Viskositas kinematik menghitung kemampuan fluida dalam melawan tarikan gravitasi. Perhitungan ini bergantung pada kepadatan fluida yang diuji. Contoh viskositas kinematik adalah ketika Anda menuangkan air ke mangkuk, air akan langsung mengalir turun dan mengikuti bentuk mangkuk dalam hitungan detik.

Sebaliknya, ketika Anda menuangkan madu, butuh waktu sekian menit agar seluruh madu berpindah ke mangkuk. Jadi, dapat disimpulkan bahwa viskositas kinematik menghitung seberapa cepat fluida mengalir untuk gaya yang diterapkan, seperti gaya gravitasi. Satuan viskositas kinematik adalah meter persegi per detik (m2/s).

Cara Menghitung Viskositas

Viskositas bisa dihitung dengan berbagai cara, yaitu dengan bantuan viskometer, tabung kapiler, reometri rotasi, dan microrheology. Viskositas dihitung melalui gradien kecepatan dan tegangan geser pada fluida. Adapun rumus uji viskositas adalah sebagai berikut:

η = 2r2g(ρb-ρf) / 9v

Keterangan:

η = Viskositas (N.s/m2 atau Pa.s)

r = Jari-jari benda (m)

g = Gaya gravitasi bumi (m/s2)

ρb = Massa jenis benda (kg/m3)

ρf = Massa jenis fluida (kg/m3)

v = Kecepatan benda (m/s)

Lalu, sejumlah metode menghitung viskositas yang bisa Anda gunakan adalah sebagai berikut:

1. Viskometer yang Bergetar

Cara yang pertama adalah Anda dapat menerapkan osilasi (gerakan bolak-balik yang berulang pada selang waktu dan lintasan yang sama) pada sampel dan mengukur resonansinya. Energi yang hilang pada frekuensi resonansi akan berbanding lurus dengan viskositas fluida yang diuji.

2. Tabung Kapiler

Tabung kapiler atau viskometer kapiler adalah tabung berbentuk U dengan jalur yang sempit untuk fluida. Fluida akan mengarungi tabung dengan bantuan kapilaritas. Anda bisa menghitung viskositas berdasarkan berapa lama fluida dapat mengarungi tabung.

Metode ini cocok untuk menghitung viskositas kinematik suatu fluida. Untuk bisa menghasilkan angka yang akurat, Anda perlu mengetahui diameter dan kepadatan fluida yang diuji.

3. Microrheology

Microrheology adalah teknik yang digunakan untuk mengukur sifat reologi suatu medium, seperti viskositas dan viskoelastisitas. Metode ini cukup rumit karena dirancang untuk menghitung viskositas fluida yang mudah rusak, seperti pasta dan gel.

4. Reometri Rotasi

Metode reometri rotasi menerapkan gaya rotasi atau torsi lemah pada sampel fluida yang akan diuji. Metode ini digunakan untuk menghitung viskositas dinamis dengan menggambarkan kurva aliran zat tersebut.

Solusi Bahan Kimia Cair dan Padat Terbaik

Apabila perusahaan Anda sedang mencari bahan kimia cair dan padat untuk proses manufaktur, jangan khawatir! Chandra Asri Group sebagai #YourGrowthPartner punya solusinya!

Chandra Asri Group sebagai perusahaan solusi kimia terkemuka di Asia Tenggara menyediakan olefin, polyolefin, stirena monomer, butadiena, B1MTBE, klor alkali, dan ethylene dichloride untuk kebutuhan manufaktur perusahaan Anda.

Tidak hanya itu, Chandra Asri Group memiliki anak perusahaan yang berbasis di Singapura bernama Aster. Aster menyediakan butadiena, di-ethylene glycol, di-propylene glycol, ethoxylates, ethylene, HDPE, ethylene oxide dengan kemurnian tinggi, mono-ethylene glycol, polyether polyol, dan masih banyak lagi.

Pastikan Anda mendapatkan bahan kimia berkualitas untuk proses manufaktur dari Chandra Asri Group dan Aster!