Soal 1
Jika tegangan permukaan air 0,07 N/m dan jari-jari pipa kapiler 1 mm, tentukan kenaikan permukaan air dalam pipa jika sudut kontak permukaan air dan pipa 00.
Jawab;
Kenaikan cairan dalam pipa kapiler dapat dihitung dengan
h = (2γ cos θ)/(rρg)
karena γ = 0,07 N/m; jari-jari pipa = 1 mm = 0,001 m, dan θ = 00, maka
h = (2 x 0,07 N/m x cos 00)/(0,001 m x 1000 kg/m3 x 10 m/s2)
h = 0,0244 m
= 2,44 cm
Soal 2
Dapatkah konsep pipa kapiler memiliki pengaruh pada kenaikan getah di pohon? Untuk menjawab pertanyaan ini, hitunglah radius serat kayu yang berperan sebagai tabung kapiler yang akan meningkatkan getah 100 m ke puncak kayu merah raksasa, dengan asumsi bahwa kerapatan getah adalah 1050 kg/m3, sudut kontaknya adalah nol, dan tegangan permukaannya sama dengan air di pada 200C yaitu 0,0728 N/m.
Jawab;
Kenaikan cairan dalam pipa kapiler dapat dihitung dengan
h = (2γ cos θ)/(rρg)
maka jari-jari serat pohon yang berperan sebagai pipa kapiler adalah
r = (2γ cos θ)/(hρg)
dengan tegangan permukaan getah γ = 0,0728 N/m, massa jenis getah 1050 kg/m3, kaenaikan getah dalam serah kayu h = 100 m, maka jari-jari serat kayu adalah
r = (2 x 0,0728 N/m cos 0)/(100 m x 1050 kg/m3 x 9,8m/s2)
= 1,41 x 10-7 m
r = 0,141μm
Soal 3
Air naik sampai ketinggian 10 cm di tabung kapiler dan air raksa jatuh ke kedalaman 3,5 cm di tabung kapiler yang sama. Jika densitas merkuri adalah 13,6 g/cc dan sudut kontaknya 1350 dan densitas air adalah 1 g/cc dan sudut kontaknya 00, maka tentukan rasio tegangan permukaan dari dua cairan.
Jawab;
Kenaikan air atau turunnya permukaan air raksa dapat diketahui dengan menggunakan
h = (2γ cos θ)/(rρg)
dari persamaan di atas dapat ditulis lagi menjadi
γ = (rρgh)/(2cos θ)
jika kenaikan permukaan air hair = 10 cm, penurunan permukaan raksa = 3,5 cm, massa jenis raksa = 13,6 g/cc dan massa jenis air 1 g/cc; sudut kontak θair = 00 dan θraksa = 1350, maka
tegangan permukaan air adalah
γair = (r x 1 g/cc x g x 10 cm)/(2cos 00) = (10rg)/(2)
dan tegangan permukaan raksa adalah
γraksa = (r x 13,6 g/cc x g x 3,5 cm)/(2cos 1350) = (3,5 x 13,6 rg)/(√2)
maka perbandingan tegangan permukaan air dan raksa adalah
γair/γraksa = [(10rg)/(2)]/[(47,6rg)/(√2)]
γair/γraksa = [10 x 0,7]/[3,5 x 13,6]
= 20/136
γair/γraksa = 5/34
Soal 4
Pada suatu pipa kapiler yang diameternya 0,5 mm berisi air dengan tegangan permukaan 0,073 N/m dan sudut kontak dengan permukaan sekitar 00, massa jenis air 1 g/cc. Jika pipa kapilernya dimiringkan dengan sudut α = 600 terhadap vertikal, lihat gambar. Tentukan panjang air dalam tabung.
Jawab;
Massa jenis air 1 g/cc = 1000 kg/m3; tegangan permukaan air = 0,073 N/m; jari-jari tabung = 0,5 mm = 0,0005 m, maka ketinggian permukaan air dalam pipa kapiler adalah
h = (2γ cos θ)/(rρg)
= (2 x 0,073 N/m x cos 00)/(0,0005 m x 1000 kg/m3 x 10 m/s2)
h = 2,92 cm
Jika pipa kapiler dimiringkan pada sudut α = 600, maka dari gambar kita dapat menuliskan
Cos 600 = h/L
L = h/cos 600 = 2,92 cm/0,5
L = 5,84 cm
Jika tegangan permukaan air 0,07 N/m dan jari-jari pipa kapiler 1 mm, tentukan kenaikan permukaan air dalam pipa jika sudut kontak permukaan air dan pipa 00.
Jawab;
Kenaikan cairan dalam pipa kapiler dapat dihitung dengan
h = (2γ cos θ)/(rρg)
karena γ = 0,07 N/m; jari-jari pipa = 1 mm = 0,001 m, dan θ = 00, maka
h = (2 x 0,07 N/m x cos 00)/(0,001 m x 1000 kg/m3 x 10 m/s2)
h = 0,0244 m
= 2,44 cm
Soal 2
Dapatkah konsep pipa kapiler memiliki pengaruh pada kenaikan getah di pohon? Untuk menjawab pertanyaan ini, hitunglah radius serat kayu yang berperan sebagai tabung kapiler yang akan meningkatkan getah 100 m ke puncak kayu merah raksasa, dengan asumsi bahwa kerapatan getah adalah 1050 kg/m3, sudut kontaknya adalah nol, dan tegangan permukaannya sama dengan air di pada 200C yaitu 0,0728 N/m.
Jawab;
Kenaikan cairan dalam pipa kapiler dapat dihitung dengan
h = (2γ cos θ)/(rρg)
maka jari-jari serat pohon yang berperan sebagai pipa kapiler adalah
r = (2γ cos θ)/(hρg)
dengan tegangan permukaan getah γ = 0,0728 N/m, massa jenis getah 1050 kg/m3, kaenaikan getah dalam serah kayu h = 100 m, maka jari-jari serat kayu adalah
r = (2 x 0,0728 N/m cos 0)/(100 m x 1050 kg/m3 x 9,8m/s2)
= 1,41 x 10-7 m
r = 0,141μm
Soal 3
Air naik sampai ketinggian 10 cm di tabung kapiler dan air raksa jatuh ke kedalaman 3,5 cm di tabung kapiler yang sama. Jika densitas merkuri adalah 13,6 g/cc dan sudut kontaknya 1350 dan densitas air adalah 1 g/cc dan sudut kontaknya 00, maka tentukan rasio tegangan permukaan dari dua cairan.
Kenaikan air atau turunnya permukaan air raksa dapat diketahui dengan menggunakan
h = (2γ cos θ)/(rρg)
dari persamaan di atas dapat ditulis lagi menjadi
γ = (rρgh)/(2cos θ)
jika kenaikan permukaan air hair = 10 cm, penurunan permukaan raksa = 3,5 cm, massa jenis raksa = 13,6 g/cc dan massa jenis air 1 g/cc; sudut kontak θair = 00 dan θraksa = 1350, maka
tegangan permukaan air adalah
γair = (r x 1 g/cc x g x 10 cm)/(2cos 00) = (10rg)/(2)
dan tegangan permukaan raksa adalah
γraksa = (r x 13,6 g/cc x g x 3,5 cm)/(2cos 1350) = (3,5 x 13,6 rg)/(√2)
maka perbandingan tegangan permukaan air dan raksa adalah
γair/γraksa = [(10rg)/(2)]/[(47,6rg)/(√2)]
γair/γraksa = [10 x 0,7]/[3,5 x 13,6]
= 20/136
γair/γraksa = 5/34
Soal 4
Pada suatu pipa kapiler yang diameternya 0,5 mm berisi air dengan tegangan permukaan 0,073 N/m dan sudut kontak dengan permukaan sekitar 00, massa jenis air 1 g/cc. Jika pipa kapilernya dimiringkan dengan sudut α = 600 terhadap vertikal, lihat gambar. Tentukan panjang air dalam tabung.
Massa jenis air 1 g/cc = 1000 kg/m3; tegangan permukaan air = 0,073 N/m; jari-jari tabung = 0,5 mm = 0,0005 m, maka ketinggian permukaan air dalam pipa kapiler adalah
h = (2γ cos θ)/(rρg)
= (2 x 0,073 N/m x cos 00)/(0,0005 m x 1000 kg/m3 x 10 m/s2)
h = 2,92 cm
Jika pipa kapiler dimiringkan pada sudut α = 600, maka dari gambar kita dapat menuliskan
Cos 600 = h/L
L = h/cos 600 = 2,92 cm/0,5
L = 5,84 cm
Post a Comment for "Soal Kapilaritas dan penyelesaiannya"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!