Kekentalan atau lebih dengan istilah viskositas adalah salah satu konsep dalam bidang ilmu fisika yang cukup menarik. Konsep ini bisa menjelaskan kenapa terdapat perbedaan sifat pada beberapa fluida yang kita kenal sehari-hari.
Contohnya saja antara air dengan kecap. Menuangkan air ke dalam gelas sangat mudah dilakukan. Tapi menuangkan kecap, apalagi yang hampir habis membutuhkan kesabaran lebih besar.
Kenapa hal itu terjadi? Dan apa yang sebenarnya yang disebut dengan viskositas? Daripada bertele-tele, yuk kita simak pengertiannya dulu di bawah ini.
Pengertian Viskositas
Berikut definisi viskositas berdasarkan penuturan para ahli fisika:
- Leblanc, Secco, dan Kostic. Viskositas adalah friksi internal pada sebuah fluida.
- Hananto. Kekentalan merupakan sifat penting suatu cairan yang pengukurannya bisa dilakukan secara mekanik ataupun manual.
- Symon. Viskositas adalah suatu nilai fluida yang diukur berdasarkan resistansinya terdeformasi pada rentang tertentu. Khusus untuk cairan, konsep ini umum disebut sebagai kekentalan dalam bahasa awam.
- Tucker. Pengertian viskositas ialah hasil pengukuran atas resistansi fluida untuk mengalir. Resistansi tersebut menggambarkan friksi internal dari fluida yang bergerak.
- Ensiklopedia Britannica. Viskositas artinya resistensi cairan atau gas untuk berubah bentuk atau bergerak. Lawan dari konsep ini adalah fluiditas.
Dari beberapa definisi di atas, bisa dikatakan bahwa viskositas adalah suatu nilai yang menggambarkan resistansi suatu fluida untuk berubah bentuk ataupun bergerak. Resistensi tersebut terkait dengan friksi internal fluida terkait. Friksi internal sendiri merupakan suatu gaya yang mencegah pergerakan partikel-partikel dari sebuah materi.
Baca juga: Faktor yang Mempengaruhi Viskositas, 1 Paling Berpengaruh!
Jenis-Jenis Viskositas dan Satuannya
Umumnya, terdapat dua klasifikasi viscosity yang seringkali dipertimbangkan saat melakukan analisis fluida, yaitu absolute viscocity dan dynamic visocosity:
1. Viskositas Dinamis
Viskositas dinamis atau absolut adalah resistensi fluida menurut friksi internalnya. Konsep ini diperkenalkan oleh Jean Leonard Poiseuille. Ia mendapati bahwa tiap spesimen darah bergerak dengan kecepatan yang berbeda dalam suatu tabung kecil meski diberikan gaya yang sama.
Ia kemudian menyimpulkan bahwa gerakan tersebut dipengaruhi friksi internalnya masing-masing. Satuan viskositas dinamis yang digunakan adalah centipoise (cP) yang setara dengan 1 milipascal detik (mPa-s). Satuan internasional dari viskositas dinamis adalah Pascal-second yang biasa disingka Pa s.
2. Viskositas Kinematik
Tipe kinematik bisa dihitung dengan membagi nilai viskositas dinamis dengan massa jenis cairan. Satuannya sendiri adalah 1 centistoke (cSt) atau 1 mm persegi per detik. Dalam sistem internasional, satuan dari viskositas kinematik adalah m2/s.
Pada pengukuran ini tidak digunakan energi eksternal. Gaya yang berpengaruh hanyalah gravitasi. Artinya massa fluidalah yang langsung berdampak pada gerak zat tersebut sendiri.
Rumus Viskositas
Untuk viskositas mutlak atau absolut, rumusnya adalah sebagai berikut:
T = µ (dc / dy)
dengan:
- T = Tegangan geser (N/m2)
- µ = Viskositas dinamis (Ns/m2)
- dc = satuan kecepatan (m/ s)
- dy = satuan jarak antara (m)
Sedangkan tipe kinematik, rumusnya ialah:
v = µ/ᵨ
dimana:
- v = viskositas kinematis satuan (m2/s)
- ᵨ = densitas satuan(kg/m3)
- µ = viskositas dinamis (Ns/m2)
Alat Ukur Viskositas
Pengukuran kekentalan bisa dilakukan menggunakan viskometer. Hingga saat ini telah tersedia beberapa varian viskometer yang bisa digunakan, yakni:
- Viskometer Ostwald
- Viskometer Rotational
- Viskometer Cup and Bob
- Viskometer Hoppler
- Viskometer Cone & Plate
Fluida Newtonian dan Non Newtonian
Ketika melakukan pengukuran viskositas, kekentalan fluida bisa saja berubah baik saat diberi gaya maupun tidak diberi gaya. Perbedaan tersebut merupakan dasar dari pengelompokkan fluida non Newtonian dan Newtonian.
Fluida Newtonian memiliki kurva shear stress yang linear dan tidak berubah kekentalannya meski diberikan gaya tertentu. Sebaliknya, fluida non Newtonian akan mengalami perubahan yang cukup signifikan.
Baca juga: Pengertian Alat Ukur Massa, Fungsi, Prinsip Kerja dan Jenis-jenisnya
Faktor Mempengaruhi Viskositas
Beberapa parameter atau variabel yang dapat mempengaruhi kekentalan ialah:
1. Suhu
Ketika suhu dinaikkan, gaya kohesi cairan mengalami penurunan. Akibatnya, resistansi untuk bergerak berkurang dan cairan lebih mudah mengalir.
Hal yang sebaliknya terjadi pada gas. Saat temperatur meningkat, molekul-molekul gas justru semakin terkolisi.
Penurunan gaya kohesi tidak memberikan dampak karena gas memang tak mempunyai gaya tersebut dalam jumlah besar. Sebagai akibatnya, resistansi gas akan meningkat.
2. Konsentrasi
Peningkatan konsentrasi zat terlarut bisa membuat kekentalan bertambah karena peningkatan ikatan intermolekuler itu sendiri. Contohnya saja pada larutan gula. Semakin tinggi penambahan gula, kekentalan cairan akan semakin naik.
3. Berat Molekul
Sebagaimana disebut di atas, viskositas adalah nilai yang menggambarkan resistensi suatu fluida pada deformasi. Berat molekul pun sudah pasti memengaruhi nilai tersebut. Sebab semakin besar berat molekul, beban pada cairan akan bertambah. Dus,kekentalannya juga akan meningkat.
4. Tekanan
Pada kasus tertentu, seperti pemberian tekanan, kekentalan cairan dapat mengalami peningkatan untuk fluida non Newtonian. Secara teoritis, fluida Newtonian tidak akan terpengaruh oleh pemberian tekanan. Namun realitanya, perubahan tetap bisa terjadi meski tidak signifikan sebagaimana pada fluida non Newtonian.
5. Ukuran dan Bentuk Molekul
Ukuran dan bentuk molekul juga bisa memengaruhi kekentalan fluida. Molekul dengan ukuran besar, misalnya, biasanya meningkatkan resistensi fluida untuk bergerak
Contohnya saja pada madu dan air. Molekul-molekul madu berukuran lebih panjang dan besar. Akibatnya, madu lebih sulit mengalir dibandingkan air.
Terapan Manfaat Viskositas
Beberapa penerapan viskositas yang biasa kita jumpai:
1. Kuliner
Beberapa teknik memasak membutuhkan pemahaman tentang kekentalan fluida yang baik. Misal, bila Anda ingin menggunakan madu sebagai olesan, Anda bisa memanaskannya dulu. Sebab pemanasan akan menurunkan kekentalan cairan manis tersebut.
2. Pelumasan
Proses pelumasan diperlukan untuk perawatan kendaraan hingga maintenance alat-alat manufaktur. Proses pelumasan sendiri tidak bisa dilakukan secara asal. Harus diperhatikan kondisi pelumas yang dipakai pada suhu tertentu. Bila tidak, bisa-bisa pelumas tersebut terlalu encer sehingga tidak bisa berfungsi optimal.
3. Medis
Konsep mengenai viskositas adalah konsep yang universal. Pemahaman mengenai ilmu ini pun juga diperlukan dalam bidang medis. Misalnya, terkait potensi pengentalan darah akibat diberi obat atau vaksin tertentu. Jadi, tindakan medis tak boleh sembarangan dilakukan.
