Berikut adalah peristiwa yang menunjukkan adanya tegangan permukaan pada air

Tegangan permukaan suatu cairan berhubungan dengan garis gaya tegang yang dimiliki permukaan cairan tersebut. Contoh peristiwa yang membuktikan adanya tegangan permukaan, antara lain, peristiwa jarum, silet, penjepit kertas, atau nyamuk yang dapat mengapung di permukaan air; butiran-butiran embun berbentuk bola pada sarang laba-laba; air yang menetes cenderung berbentuk bulat-bulat dan air berbentuk bola di permukaan daun talas.

Advertisment

Gaya tegang ini berasal dari gaya tarik kohesi (gaya tarik antara molekul sejenis) molekul-molekul cairan. Gambar tegangan permukaan diatas melukiskan gaya kohesi yang bekerja pada molekul P (di dalam cairan dan molekul Q (di permukaan). Molekul P mengalami gaya kohesi dengan molekul-molekul disekitarnya dari segala arah, sehingga molekul ini berada pada keseimbangan (resultan gaya nol). Namun, molekul Q tidak demikian. Molekul ini hanya mengalami kohesi dari partikel di bawah dan di sampingnya saja. Resultan gaya kohesi pada molekul ini ke arah bawah (tidak nol).

Gaya-gaya resultan arah ke bawah akan membuat permukaan cairan sekecil-kecilnya. Akibatnya permukaan cairan menegang seperti selaput yang tegang. Keadaan ini dinamakan tegangan permukaan.

Jika setetes air raksa diletakkan di atas permukaan kaca, maka raksa akan membentuk bulatan bulatan kecil seperti bentuk bola. Hal ini terjadi karena gaya kohesi molekul-molekul air raksa menarik molekul-molekul yang terletak di permukaan raksa ke arah dalam. Mengapa berbentuk seperti bola? Bola merupakan bangun yang mempunyai luas permukaan yang terkecil untuk volume yang sama. Permukaan raksa terasa seperti selaput yang terapung. Tegangan selaput ini dinamakan tegangan permukaan.

Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai gaya tiap satuan panjang. Jika pada suatu permukaan sepanjang l bekerja gaya sebesar F yang arahnya tegak lurus pada l, dan menyatakan tegangan permukaan, maka persamaannya adalah sebagai berikut.

γ =

Keterangan:

F : gaya (N) l : panjang permukaan (m)

γ : tegangan permukaan (N/m)

Persamaan di atas menunjukkan bahwa ketika kita mengatakan tegangan permukaan suatu cairan sabun 40 dyne/cm, ini artinya yang bekerja pada tiap cm panjang lapisan sabun adalah 40 dyne.

Bukti Adanya Tegangan Permukaan

Bukti tegangan permukaan

Seutas kawat dibengkokkan membentuk huruf U. Pada kaki-kai kawat tersebut di pasang seutas kawat sedemikian rupa sehingga dapat bergeser. Ketika kedua kawat ini dicelupkan ke dalam larutan sabun dan di angkat kembali, maka kawat kedua akan tertari ke atas (kawat harus ringan). Agar kawat kedua tidak bergerak ke atas, kita harus menahannya dengan gaya ke arah bawah.

Jika panjang kawat kedua l dan larutan sabun yang menyentuhnya memiliki dua permukaan, maka tegangan permukaan sabun bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan (γ) dalam hal ini didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaaan (F) dan panjang permukaan (2l) tempat gaya tersebut bekerja. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

γ =

Pada umumnya nilai tegangan permukaan zat cair berkurang dengan adanya kenaikan suhu. Perhatikan nilai tegangan permukaan berbagai zat cair pada tabel berikut.

Nilai tegangan permukaan beberapa zat cair

Apakah tegangan permukaan zat cair itu?. Coba kamu perhatikan beberapa peristiwa berikut ini dalam kehidupan sehari-hari.

Tetesan embun yang jatuh di sanagt laba-laba berbentuk bola, satu tetes air jatuh di permukaan kaca membentuk bulatan, nyamuk dapat hinggap di datas air, sebuah bola mengapung di permukaan air.

Mengapa hal tersebut dapat terjadi?. Konsep fisik apa yang dapat menjelaskan fenomena di atas?. Konsep fisika tersebut dinamakan tegangan permukaan zat cair.

Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastik. Untuk memahmai konsep tegangan permukaan pada zat cair, mari kita amati demonstrasi berikut:

Mengapungkan jarum di atas air

Demonstrasi berikut menunjukkan adanya tegangan permukaan. Kamu telah mengetahui bahwa massa jenis baja 9x lebih besar daripada massa jenis air. Namun jarum jahit dapat kamu buat mengapung di atas air. Bagaimana caranya?.

Ambilah sebuah jarum jahit yang sedikit kotor lalu letakan jarum tersebut ditas selembar tisu. Perlahan-lahan letakan kertasi itu di permukaan air. Setelah beberapa detik kamu akan melihat kertas tisu tenggelam ke dasar air namun jarum tetap akan mengapung.

Namun jika sedikit tetesan alkohol atau larutan sabun kamu tambahkan maka jarum akan tenggelam karena tegangan permukaan berkurang.

Mengapa terjadi tegangan permukaan?

Kita tahu bawa diantara partikel-partikel zat sejenis terdapat gaya tarik-menarik yang dinamakan kohesi.

Di bawah permukaan cair, tiap partikel zat cair ditarik oleh gaya yang sama pada segala arah oleh partikel-partikel di dekatnya. Akibatnya, resultan gaya yang berkerja pada artikel sama dengan nol.

Embun di dedaunan

Pada permukaan zat cair, tiap partikel ditarik oleh partikel-partikel terdekat yang berada di samping dan di bawahnya namun tidak ditarik oleh partikel di atasnya. Akibatnya ada resultan gaya berarah ke bawah yang bekerja pada lapisan-lapisan atas zat cair.

Resultan gaya ini menyebabkan lapisan-lapisan atas seakan-akan tertutup oleh hamparan selaput elastik yang ketat. Selaput in cenderung menyusut sekuat mungkin.

leh karena itu sejumlah tertentu cairan cenderung mengambil bentuk dengan permukaan sesempit mungkin. Inilah yang kita sebut sebagai tegangan permukaan.

Akibat tegangan permukaan ini setetes air akan cenderung berbentuk bola karena dalam bentuk bola, cairan mendapatkan daerah permukaan yang tersempit. Inilah yang menyebabkan tetes embun yang jatuh pada sarang laba-laba berbentuk bola.

Tarikan pada permukaan cairan membentuk semacam kulit penutup yang titpis. Nyamuk dapa berjalan di atas air karena berat nyamuk dapat diatasi oleh kulit ini. Peristiwa yang sama terjadi pada jarum jahit yang perlahan-lahan kita letakkan secara horizontal di atas air.

Laba-laba ninja air

Aplikasi tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari

Ada kaitan antara kemampuan membasahi air dengan tegangan air. Makin kecil tegangan permukaan air, makin besar kemampuan air untuk membasahi benda. Konsep inilah yang dimanfaatkan dalam kehidupan.

Mengapa mencuci tangan dengan air panas menghasilkan cucian yang lebih bersih?. Tegangan permukaan air dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu air makin kecil tegangan permukaan air dan ini berarti makin besar kemampuan air untuk membasahi pakaian.

Karena itu mencuci dengan air panas menyebabkan kotoran pakaian lebih mudah larut dalam air. Hasil cucian menjadi lebih bersih dibandingkan dengan menggunakan air biasa.

Deterjen juga didesain untuk meningkatkan kemampuan air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian. Caranya adalah deterjen menurunkan tegangan permukaan air. Karena itu banyak kotoran yang tidak larut dalam air biasa akan larut dalam air yang diberi deterjen.

Jika kulitmu luka maka lukamu akan diolesi antiseptik Antiseptik ini didesain untuk membunuh kuman dan juga memiliki tegangan permukaan yang rendah. Tegangan permukaan rendan menyebabkan antiseptik dapat membasahi seluruh luka.