Kesetimbangan dari Gelembung Sabun:

• Gelembung sabun terdiri atas 2 selaput dengan permukaan berbentuk bola, dengan lapisan cairan tipis diantaranya.
• Akibat tegangan permukaan, selaput cenderung melakukan kontraksi, berusaha buat memperkecil luas permukaannya.
• Saat gelembung berkontraksi, udara di dalamnya tertekan. Jadi, menaikkan tekanan bagian dalam sampai gak terjadi kontraksi lagi.
• Persamaan di atas dikenal dengan hukum Laplace.

Tegangan permukaan yang bekerja pada gelembung sabun:

• Penampang dengan 2 permukaan lapisan tipis.
• Kesetimbangan dari setengah gelembung.

Penerapan Tegangan Permukaan Dalam Kehidupan Sehari-hari

Dibawah ini ada beberapa penerapan tegangan permukaan yang ada dalam kehidupan sehari – hari, yaitu:

• Sabun cuci sengaja dibuat untuk mengurangi tegangan permukaan air, jadi bisa meningkatkan kemampuan air buat membersihkan kotoran yang melekat pada pakaian.
• Mencuci pakaian dengan air hangat atau air panas lebih bersih, karena dengan suhu yang tinggi tegangan permukaan akan semakin kecil dan kemampuan air buat membasahi pakaian yang kotor lebih meningkat lagi.
• Alkohol dan antiseptik pada umumnya punya kemampuan buat membunuh kuman, dan punya tegangan permukaan yang rendah, jadi bisa membasahi seluruh permukaan kulit yang luka.
• Itik dan angsa bisa berenang dan terapung di atas permukaan air karena bulu – bulunya gak basah oleh air. Kalo air dicampur dengan detergen, maka tegangan permukaan akan mengecil, itik dan angsa yang berenang bulu – bulunya akan basah. Jadi, itik dan angsa tersebut bisa aja tenggelam.
• Gelembung yang dihasilkan oleh air sabun merupakan salah satu contoh adanya tegangan permukaan.

Rumus Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan (gama) yaitu didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukan tempat gaya tersebut bekerja. Rumus fisikanya, yaitu:

γ = F/d atau γ = F/2l

Keterangan:

• F = Gaya (N)
• γ = Tegangan Permukaan (Nm)
• d = Panjang Permukaan (m)

Contoh Tegangan Permukaan Zat Cair

Gejala – gejala yang bisa menunjukan tegangan permukaan zat cair yaitu sebagai berikut:

• Serangga air yang bisa berjalan di permukaan air.
• Kenaikan batas air pada pipa kapiler atau terbentuknya buih dan gelombang pada air sabun.
• Air yang keluar dari pipet berupa tetesan berbentuk bulat – bulat atau pisau silet yang bisa mengapung diatas permukaan air (diletakkan dipermukaan air secara hati – hati).

Menentukan Tegangan Permukaan secara Pipa Kapiler

Cara penentuan tegangan permukaan secara pipa kapiler, antara lain:

• Sampel (misalnya minyak) dimasukkan ke dalam piala gelas dandiukur suhunya.
• Pipa kapiler dimasukkan ke dalam piala gelas yang berisi sampel.Sampel akan naik ke pipa sampai ketinggian tertentu.
• Kenaikan sampel dalam pipa kapiler diukur dari permukaan sampeldalam piala gelas.

Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul – molekul di dalam zat cair. Dalam zat cair, molekul – molekulnya bisa mengalami gaya adhesi dan gaya kohesi.

Gaya kohesi merupakan tarik – menarik antara molekul – molekul sejenis di dalam suatu zat cair.

Sedangkan, gaya adhesi merupakan tarik – menarik antara molekul – molekul lain yang gak sejenis, yaitu bahan wadah dimana zat cari berada.

Apabila adhesi lebih besar dari kohesi, seperti pada minyak dengan permukaan gelas, minyak akan berinteraksi kuat dengan permukaan gelas. Jadi, minyak membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung).

Keadaan ini bisa menyebabkan cairan naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya keatas dengan gaya berat cairan tercapai.

Jadi, minyak bisa naik ke atas dalam suatu pipa kecil yang biasa disebut pipa kapiler.

Kalo sudut kontak antara cairan dengan tabung kapiler lebih dari 23 derajat, maka bentuk permukaan cairan tertekan ke bawah yang disebut meniskus cekung.

Rumus/persamaan menghitung tinggi rendahnya atau naik turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler adalah:

h = (2 γ cosO) / (ρ.g.R)

Keterangan:

• h = Kenaikkan/penurunan zat cair dalam pipa (m)
• γ = Tegangan Permukaan (N/m)
• O = Sudut kotak (derajat)
• ρ = Massa jenis zat cair (hg/m³)
• R = Jari – jari pipa (m)

Contoh Soal Tegangan Permukaan

1. Sebatang kawat dibengkokkan seperti huruf U. Kemudian, kawat kecil PQ yang bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut. Setelah itu, kawat tersebut dicelupkan kedalam cairan sabun dan diangkat vertikal, jadi ada lapisan tipis sabun diantara kawat tersebut. Saat ditarik keatas, kawat kecil mengalami gaya tarik keatas oleh lapisan sabun. Agar terjadi keseimbangan, maka kawat kecil PQ digantungkan benda dengan massa 0,1 gram. Jika panjang kawat PQ = 10 cm dan nilai gravitasi 9,8 m/s². Maka berapakah tegangan sabun tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

• Massa kawat = 0,2 gram = 2 x 10-4 kg
• Panjang kawat = 10 cm = 10⁻¹ m
• Massa benda = 0,1 gram = 1 x 10-4 kg
• gravitasi (g) = 9,8 m/s²

Ditanya: Tegangan permukaan lapisan sabun?

Jawab:

• F = m . g
• F = 2 x 10⁻4 kg . 9,8 m/s²
• F= 2,94 x 10⁻³ N

γ = F/d

• γ = F/2L
• γ = 2,94 x 10⁻³ / 2 x 10⁻¹
• γ = 1,47 x 10⁻² N/m

Jadi, besarnya tegangan permukaan adalah 1,47 x 10⁻² N/m

2. Sebuah pipa kapiler dengan jari-jari (1 mm) dimasukkan kedalam air secara vertikal. Air memiliki massa jenis (1 g/cm²) dan tegangan permukaan (1 N/m). Jika, sudut kontaknya (60 derajat) dan percepatan gravitasinya (10 m/s²). Maka hitunglah besar kenaikkan permukaan air pada dinding pipa kapiler tersebut.

Jawaban:

Diketahui:

• R = 1mm = 1 x 10⁻³ m
• ρ = 1 g/cm² = 100 kg/m³
• γ = 1 N/m
• O = 60 derajat
• g = 10 m/s²

Ditanya: h….?

Jawab:

• h = (2 γ cosO) / (ρ.g.R)
• h = (2 x cos 60) / (1000 x-10 x 10⁻³)
• h = 1/10 = 0,1 m = 10 cm

Jadi, permukaan air pada pipa kapiler naik setinggi 10 cm