Articles

Tegangan Permukaan : Denifisi, Perhitungan, dan Contohnya

Tegangan Permukaan adalah kecenderungan permukaan cairan untuk menyusut ke area permukaan seminimal mungkin. Pernahkah Anda memperhatikan ketika Anda mengisi gelas hingga penuh dengan air, Anda masih bisa menambahkan beberapa tetes lagi sampai tumpah? Atau pernahkah Anda memecahkan termometer dan mengamati bagaimana raksa yang jatuh berperilaku? Semua ini terjadi karena adanya Tekanan permukaan pada permukaan. Mari kita pahami konsep, definisi tegangan permukaan beserta satuan SI, rumus dan contohnya.

Definisi Tegangan Permukaan

Tekanan permukaan tidak hanya bergantung pada gaya tarik-menarik antara partikel-partikel di dalam cairan yang diberikan, tetapi juga pada gaya tarik-menarik benda padat, cair, atau gas yang bersentuhan dengannya. Energi yang bertanggung jawab atas fenomena tekanan permukaan dapat dianggap kurang lebih setara dengan kerja atau energi yang diperlukan untuk menghilangkan lapisan permukaan molekul dalam satu unit area.

Penyebab Tekanan Permukaan

Kekuatan kohesif antara molekul cairan menyebabkan fenomena yang dikenal sebagai tegangan permukaan. Molekul-molekul pada permukaan segelas air tidak memiliki molekul air lain di semua sisinya dan akibatnya molekul-molekul tersebut menyatu lebih kuat dengan molekul-molekul yang berhubungan langsung dengannya (dalam hal ini, di samping dan di bawahnya, tetapi tidak di atasnya).

Baca Juga: Definisi, Pengukuran, dan Satuan Suhu

Tegangan permukaan cairan adalah fenomena molekuler cairan yang melibatkan gaya kohesi di antara molekul cairan. Ini adalah kuantitas skalar dan secara numerik sama dengan energi permukaan. Secara numerik, terbukti bahwa energi potensial cairan adalah maksimum di permukaan. Garam yang sedikit larut dan zat aktif permukaan menurunkan tegangan permukaan cairan, namun, zat terlarut yang cukup larut meningkatkan tegangan permukaan cairan.  Tegangan permukaan cairan tidak bergantung pada luas permukaan tetapi bergantung pada gaya antarmolekul dan suhu Tegangan permukaan biasanya diukur dalam dynes/cm, gaya dalam dynes diperlukan untuk mematahkan film dengan panjang 1 cm.

dibawah ini dalam tabel adalah tegangan permukaan berbagai cairan:

Tegangan permukaan cairan

Baca Juga: Faktor yang mempengaruhi tekanan

Formula Perhitungan Tegangan Permukaan

Kami menggambarkan tegangan permukaan sebagai rasio gaya permukaan F yang bekerja pada cairan terhadap panjang d di mana gaya tersebut bekerja. Ini adalah hal yang sama yang membuat serangga seperti penyeberang air dapat berjalan di atas air dengan mudah atau mengambangnya penjepit kertas. Dengan demikian, rumus tegangan permukaan adalah:

Tegangan permukaan = (gaya permukaan) / (panjang gaya yang bekerja)

γ = F / d

Dimana:

  • γ mengacu ke Tegangan permukaan
  • F adalah gaya yang bekerja pada cairan
  • d mengacu pada panjang di mana gaya bekerja

Baca Juga: Definisi, Perhitungan, dan Contoh Volume Spesifik

Tegangan Permukaan Pada Tingkat Molekuler

Molekul air ingin melekat satu sama lain. Namun, di permukaan, ada lebih sedikit molekul air yang menempel karena ada udara di atas (dengan demikian, tidak ada molekul air). Hal ini menghasilkan ikatan yang lebih kuat antara molekul-molekul yang benar-benar bersentuhan satu sama lain, dan lapisan air yang terikat kuat (lihat diagram).

Lapisan permukaan ini (yang disatukan oleh tegangan permukaan) menciptakan penghalang yang cukup besar antara atmosfer dan air. Faktanya, selain merkuri, air memiliki tegangan permukaan terbesar di antara semua cairan. (Sumber: Danau Missouri)

Di dalam sebuah benda cair, sebuah molekul tidak akan mengalami gaya neto karena gaya-gaya dari molekul-molekul yang berdekatan semuanya saling meniadakan (diagram). Namun untuk molekul di permukaan cairan, akan ada gaya netto ke dalam karena tidak ada gaya tarik yang bekerja dari atas. Gaya bersih ke dalam ini menyebabkan molekul pada permukaan berkontraksi dan menahan untuk tidak meregang atau patah.

Dengan demikian, permukaan berada di bawah tekanan, yang mungkin dari sinilah nama “tegangan permukaan” berasal. (Sumber: Woodrow Wilson Foundation). Karena adanya tegangan permukaan, benda-benda kecil akan “mengapung” di permukaan fluida, selama benda tersebut tidak dapat menerobos dan memisahkan lapisan atas molekul air. Ketika sebuah benda berada di permukaan fluida, permukaan yang berada di bawah tegangan akan berperilaku seperti membran elastis.

Baca Juga: Definisi, Satuan Pengukuran, dan Perbedaan Berat Spesifik

Contoh Tegangan Permukaan

Berjalan di atas air: Serangga kecil seperti pemangsa air dapat berjalan di atas air karena berat badan mereka tidak cukup untuk menembus permukaan.

  • Mengapungkan jarum: Jarum kecil yang ditempatkan secara hati-hati dapat dibuat mengapung di permukaan air meskipun beberapa kali lebih padat dari air. Jika permukaannya diaduk untuk memecah tegangan permukaan, maka jarum akan cepat tenggelam.
  • Jangan menyentuh tenda!: Bahan tenda pada umumnya agak tahan hujan karena tegangan permukaan air akan menjembatani pori-pori pada bahan yang ditenun dengan halus. Tetapi jika Anda menyentuh bahan tenda dengan jari Anda, Anda akan merusak tegangan permukaan dan hujan akan menetes.
  • Tes klinis untuk penyakit kuning: Urine normal memiliki tegangan permukaan sekitar 66 dynes/centimeter, tetapi jika ada empedu (tes untuk penyakit kuning), tegangan permukaannya turun menjadi sekitar 55. Dalam tes Hay, bubuk belerang ditaburkan pada permukaan urin. Ini akan mengapung pada urin normal, tetapi akan tenggelam jika tegangan permukaan diturunkan oleh empedu.
  • Disinfektan tegangan permukaan: Disinfektan biasanya merupakan larutan dengan tegangan permukaan rendah. Hal ini memungkinkan mereka untuk menyebar pada dinding sel bakteri dan mengganggu mereka.
  • Sabun dan deterjen: Keduanya membantu membersihkan pakaian dengan menurunkan tegangan permukaan air sehingga lebih mudah meresap ke dalam pori-pori dan area yang kotor.
  • Mencuci dengan air dingin: Alasan utama menggunakan air panas untuk mencuci adalah karena tegangan permukaannya lebih rendah dan air panas merupakan bahan pembasah yang lebih baik. Tetapi jika deterjen menurunkan tegangan permukaan, pemanasan mungkin tidak diperlukan.
  • Mengapa gelembung berbentuk bulat: Tegangan permukaan air memberikan tegangan dinding yang diperlukan untuk pembentukan gelembung dengan air. Kecenderungan untuk meminimalkan tegangan dinding tersebut menarik gelembung ke dalam bentuk bulat.
  • Tegangan permukaan dan tetesan: Tegangan permukaan bertanggung jawab atas bentuk tetesan cairan. Meskipun mudah berubah bentuk, tetesan air cenderung ditarik ke dalam bentuk bola oleh kekuatan kohesif lapisan permukaan.

Baca Juga: Definisi, Pehitungan, dan Aplikasi Gravitasi Spesifik

Kesimpulan

dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Tegangan Permukaan : Denifisi, Perhitungan, dan Contohnya”. kami telah merangkum dari beberapa pertanyaan yang sering diajukan, seperti dibawah ini:

P1: Apa itu Surface Tension?
J1: Surface Tension atau Tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaan cairan untuk menyusut ke area permukaan seminimal mungkin

P2: Apa yang menyebabkan Tegangan Permukaan?
J2: Kekuatan kohesif antara molekul cairan menyebabkan fenomena yang dikenal sebagai tegangan permukaan

P3: Apakah tegangan permukaan cairan merupakan fenomena molekuler?
J3:  Tegangan permukaan cairan adalah fenomena molekuler cairan yang melibatkan gaya kohesi di antara molekul cairan. Ini adalah kuantitas skalar dan secara numerik sama dengan energi permukaan. Secara numerik, terbukti bahwa energi potensial cairan adalah maksimum di permukaan. Garam yang sedikit larut dan zat aktif permukaan menurunkan tegangan permukaan cairan, namun, zat terlarut yang cukup larut meningkatkan tegangan permukaan cairan. Tegangan permukaan cairan tidak bergantung pada luas permukaan tetapi bergantung pada gaya antarmolekul dan suhu

Referensi: byjus.com | www.usgs.gov | www.toppr.com

Naufal

a member of SEO Team at Wiratama Mitra Abadi. He loves to learn something new everyday.