Kapilaritas: Pengertian, Penerapan, Rumus, dan Contoh Soal | Fisika Kelas 11

Air yang terserap oleh tissue merupakan contoh kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari, lho! Apa itu kapilaritas dan bagaimana rumusnya? Yuk, kita pelajari!

—

Halo, teman-teman! Apa kabar? Semoga baik, ya! Nah, kali ini, aku ingin mengajak kamu melakukan sebuah eksperimen, nih!

“Wah, eksperimen apa, tuh?”

Namanya, eksperimen kapilaritas! Pada eksperimen ini, kita akan membuktikan terjadinya peristiwa kapilaritas atau disebut juga dengan gaya kapiler. 

Apa sih, kapilaritas itu?

Pengertian Kapilaritas

Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya permukaan fluida dalam pipa sempit (kapiler). Untuk membuktikan peristiwa kapilaritas, kita bisa melakukan eksperimen sederhana seperti berikut ini. Adapun alat dan bahan yang kita butuhkan untuk melakukan eksperimen ini, antara lain:

• 3 buah gelas bening
• Pewarna makanan biru dan kuning
• Air
• 2 lembar tissue

Nah, kalau sudah siap, langsung aja lakukan langkah-langkah eksperimen di bawah ini, ya! Langkah-langkahnya yakni sebagai berikut:

• Siapkan 3 buah gelas bening, lalu susun berjajar ke samping. Anggap gelas kiri adalah gelas A, gelas tengah adalah gelas B, dan gelas kanan adalah gelas C.
• Isi gelas A dan C dengan air, sedangkan untuk gelas B, biarkan kosong. Pastikan air di gelas A dan C tingginya sama, seperti pada gambar di bawah, ya!
• Teteskan pewarna makanan kuning ke gelas A, lalu aduk merata hingga warna air berubah menjadi kuning.
• Lakukan hal yang sama pada gelas C, tapi kali ini, gunakan pewarna makanan biru, sehingga air di gelas C berubah warna menjadi biru.
• Selanjutnya, buatlah 2 gulungan tissue, lalu celupkan salah satu gulungan tissue di gelas A dan celupkan gulungan tissue lainnya di gelas C. Kemudian, letakkan ujung atas kedua tissue tersebut hingga tersampir di sisi gelas B.
• Selesai! Sekarang kamu hanya tinggal menunggu beberapa saat hingga terjadi perubahan.

Setelah menunggu beberapa saat, apa yang terjadi? Yap! Air yang berada di gelas A maupun gelas C, akan merambat naik melalui pori-pori tissue hingga akhirnya menetes di gelas B. Gelas B yang semula kosong, lama-kelamaan akan terisi dengan air berwarna hijau, yang merupakan campuran dari air dari gelas A yang berwarna kuning dan air dari gelas C yang berwarna biru.

Gimana? Sudah paham ya sama konsep kapilaritas? Sekarang, lanjut ke pembahasan berikutnya, yuk!

Penerapan Kapilaritas

Contoh penerapan kapilaritas dalam kehidupan salah satunya yaitu pada kompor minyak tanah. Pada kompor minyak tanah, peristiwa kapilaritas dimanfaatkan agar minyak tanah yang berada di bagian bawah kompor, bergerak naik melalui sumbu kompor yang terbuat dari kain yang berpori-pori kecil, sehingga api dapat terus menyala.

Kompor minyak tanah (Sumber: aliexpress.com)

Baca juga: Bunyi Hukum Archimedes, Rumus, dan Penerapannya

Rumus Kapilaritas

Pada peristiwa kapilaritas, kita bisa menghitung naik atau turunnya permukaan fluida. Nah, untuk menghitungnya, kita bisa menggunakan rumus seperti berikut.

Tegangan permukaan pada rumus tersebut maksudnya adalah gaya yang bekerja pada tiap satuan panjang bidang permukaan fluida. Gaya ini timbul karena adanya gaya tarik menarik molekul fluida sehingga pada permukaan, seolah menimbulkan lapisan tipis yang mempunyai kecenderungan menyusut pada luasan permukaan. Itulah yang menyebabkan tetesan air akan berbentuk bulatan saat jatuh di udara.

Sedangkan sudut kontak yang dimaksud dalam rumus tersebut bisa kita peroleh dengan mengukur sudut yang dibentuk antara (perpanjangan) meniskus dengan dinding wadahnya. Meniskus sendiri merupakan bentuk yang seolah ‘melengkung’ pada fluida, yang dipengaruhi oleh sudut kontak. Ada dua macam meniskus, yaitu cekung dan cembung.

Untuk meniskus cekung, sudutnya bernilai antara 0° – 90°, sedangkan untuk meniskus cembung, sudutnya bernilai antara 90° – 180°. Coba perhatikan gambar di bawah ini untuk tahu perbedaan antara meniskus cekung dan meniskus cembung!

Perbedaan meniskus cekung dan meniskus cembung (Sumber: pdfslide.tips)

Dari gambar di atas, dapat dilihat bahwa saat terjadi meniskus cekung, permukaan fluida dalam pipa kapiler akan naik. Sebaliknya, saat terjadi meniskus cembung, permukaan fluida dalam pipa kapiler akan turun.

Meniskus cekung terjadi pada air yang berada dalam wadah kaca, karena air memiliki gaya adhesi lebih besar (kuat) dibandingkan gaya kohesinya. Sebaliknya, meniskus cembung terjadi pada raksa yang berada dalam wadah kaca, karena raksa memiliki gaya kohesi lebih besar dibandingkan gaya adhesinya.

Hmm.. apa itu gaya kohesi dan adhesi?

Kohesi dan Adhesi

Kohesi adalah gaya tarik-menarik antar partikel yang sejenis. Sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antar partikel yang berbeda jenis.

Jika gaya kohesi lebih besar daripada gaya adhesi, maka akan timbul meniskus cembung pada permukaan fluida. Contohnya yaitu raksa yang berada dalam wadah kaca. Sebaliknya, jika gaya adhesi lebih besar daripada gaya kohesi, maka akan timbul meniskus cekung pada permukaan fluida. Contohnya yaitu air yang berada dalam wadah kaca.

Contoh Soal Kapilaritas

Sekarang, kita coba latihan soal, yuk! Perhatikan soal di bawah ini!

Sebuah tabung kaca kapiler dengan jari-jari 1 mm dimasukkan ke dalam air sehingga permukaan air dalam tabung kaca naik sebesar 5 cm. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m³ dan tegangan permukaannya sebesar 0,5 N/m, maka berapakah besar sudut kontak antara permukaan air dan dinding tabung kaca?

Penyelesaian:

Jadi, besar sudut kontaknya adalah 60°.

Nah, itu dia pembahasan kita tentang kapilaritas, mulai dari pengertian, contohnya dalam kehidupan sehari-hari, rumus, hingga pembahasan mengenai kohesi dan adhesi. Gimana, guys? Sekarang, jadi lebih paham kan? Nah, kalau sudah paham, yuk coba kerjakan latihan soal dan tryout di ruanguji!

Sumber Gambar:

Gambar ‘Kompor minyak tanah’ [Daring]. Tautan: https://id.aliexpress.com/item/4001073682892.html (Diakses: 2 Desember 2021).

Gambar ‘Perbedaan meniskus cekung dan meniskus cembung’ [Daring]. Tautan: https://pdfslide.tips/documents/rpp-dan-lds-kohesi-adhesi.html (Diakses: 2 Desember 2021).

Artikel ini pertama kali ditulis oleh Aulia Annaisabiru E. dan telah diperbarui oleh Kenya Swawikanti pada 2 Desember 2021.