Ketika sebuah pipa kapiler diisi dengan cairan raksa maka pada permukaannya akan membentuk

Pernahkah kamu mengamati permukaan raksa di dalam termometer? Permukaan raksa pada termometer jika kamu amati dengan cermat akan terlihat tidak datar, tetapi sedikit melengkung pada bagian raksa yang menempel pada kaca. Peristiwa bentuk permukaan raksa pada dinding kaca termometer tersebut berkaitan erat dengan fenomena atau gejala Meniskus.

Lalu tahukah kalian apa yang dimaksud dengan meniskus itu?

Nah, pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang pengertian meniskus, jenis-jenis meniskus, penyebab terjadinya meniskus, percobaan, gambar dan contoh gejala meniskus dalam kehidupan sehari-hari. Namun sebelum membahas hal-hal tersebut, kalian harus paham terlebih dahulu mengenai konsep adhesi dan kohesi berikut ini.

Apa itu Kohesi dan Adhesi?

Ikatan antar partikel zat tidak hanya terjadi pada zat yang sama. Tetapi dapat juga terjadi pada dua zat yang berbeda. Ikatan yang terjadi merupakan gaya tarik-menarik antar partikel. Gaya tarik antar partikel dibedakan menjadi dua, yaitu gaya kohesi dan gaya adhesi.

■ Gaya adhesi adalah gaya tarik-menarik dua partikel atau lebih dari partikel yang tidak sejenis. Mengakibatkan sebuah zat dapat menempel pada zat yang lain (tetapi bukan gaya magnet atau gaya tarik grafitasi bumi).

Contoh: Cat dapat menempel pada tembok, kapur dapat menempel pada papan tulis.

■ Gaya kohesi adalah gaya tarikmenarik dua partikel atau lebih dari partikel yang sejenis. Mengakibatkan sebuah zat tidak dapat menempel pada zat yang lain.

Contoh: Air tidak dapat menempel pada daun talas.

Apa itu Meniskus?

Meniskus adalah bentuk kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung. Meniskus yang kita kenal dalam dunia sains khususnya Fisika adalah meniskus cekung dan meniskus cembung. Apabila kita menuangkan raksa ke dalam suatu tabung kaca dan air pada tabung kaca lainnya, lalu kita perhatikan bentuk permukaannya, apa yang kita dapatkan?

Kita akan mendapatkan bentuk kedua permukaan zat cair tersebut seperti pada gambar berikut ini.

Percobaan untuk Mengamati Meniskus

Tujuan:

Mengamati meniskus cekung dan meniskus cembung untuk memperlihatkan kohesi dan adhesi.

Alat dan Bahan:

1) Dua buah tabung reaksi

2) Minyak goreng

Langkah Kerja:

1) Siapkan dua buah tabung reaksi A dan tabung reaksi B.

2) Tabung reaksi A olesilah dengan minyak goreng, Tabung reaksi B tidak diolesi minyak goreng.

3) Tuanglah air pada kedua tabung reaksi tersebut.

4) Amati permukaan air pada tabung reaksi A dan tabung reaksi B. Samakah kelengkungan permukaannya? Mengapa demikian?

Ternyata permukaan air pada kedua tabung reaksi tersebut tidak sama. Tabung reaksi A yang diolesi minyak goreng ternyata kelengkungan permukaan airnya berbentuk cembung (meniskus cembung). Sedangkan tabung reaksi B kelengkungan permukaan airnya berbentuk cekung (meniskus cekung).

Apa yang dapat kamu jelaskan dari peristiwa itu?

Pada tabung reaksi A terjadi peristiwa kohesi air lebih besar daripada adhesi air dengan permukaan tabung reaksi yang diolesi minyak goreng. Pada tabung reaksi B kohesi air lebih kecil daripada adhesi air dengan permukaan tabung reaksi.

Permukaan zat cair yang bersentuhan dengan dinding tabung membentuk sudut disebut sudut kontak. Sudut kontak meniskus cembung mempunyai nilai lebih besar dari 90o, sedangkan meniskus cekung memiliki sudut kontak lebih kecil dari 90o.

Penyebab Terjadinya Meniskus Cembung dan Cekung

Gaya adhesi dan kohesi dapat menyebabkan beberapa bentuk permukaan zat cair berbeda-beda. Ada yang berbentuk cembung dan ada yang berbentuk cekung, yang disebut dengan miniskus. Miniskus cembung terjadi apabila zat cair tidak membasahi dinding. Sedangkan miniskus cekung terjadi apabila zat cair dapat membasahi dinding. Jadi hubungan kohesi, adhesi, dan miniskus dapat kita tuliskan sebagai berikut.

Miniskus cembung → kohesi > adhesi

Miniskus cekung → adhesi > kohesi

Meniskus cembung maupun meniskus cekung menyebabkan sudut kontak antara bidang wadah (tabung) dengan permukaan zat cair berbeda besarnya. Meniskus cembung menimbulkan sudut kontak tumpul (> 90o), sedangkan meniskus cekung menimbulkan sudut kontak lancip (< 90o).

Untuk menjelaskan memahami peristiwa tersebut, kita harus mengingat kembali konsep gaya adhesi dan gaya kohesi. Akibat adanya gaya kohesi antara partikel air (FA) lebih besar daripada gaya adhesi antara partikel air dengan partikel kaca (Fk), maka resultan kedua gaya (FR) arahnya keluar. Agar tercapai keadaan yang seimbang, permukaan air yang menempel pada dinding kaca harus melengkung ke atas.

Kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung disebut meniskus. Karena bentuknya cekung maka meniskus air dalam bejana kaca dinamakanmeniskus cekung. Sudut yang dibentuk oleh kelengkungan air terhadap garis vertikal dinamakan sudut kontak θ. Besarnya sudut kontak untuk meniskus cekung lebih kecil dari 90°.

Bagaimana dengan bentuk kelengkungan permukaan raksa dalam tabung? Gaya kohesi antara partikel-partikel raksa (FA) lebih kecil daripada gaya adhesi antara partikel raksa dengan partikel kaca (Fk), sehingga resultan kedua gaya (FR) mengarah ke dalam. Agar tercapai keseimbangan, maka permukaan raksa yang menempel pada dinding kaca harus tegak lurus terhadap gaya resultan FR.

Akibatnya permukaan raksa yang menempel pada tabung kaca melengkung ke bawah dan disebut sebagai meniskus cembung. Besarnya sudut kontak untuk meniskus cembung ini lebih besar dari 90o.

Terdapat hubungan antara kemampuan membasahi air dengan tegangan permukaan air. Makin kecil nilai tegangan permukaan air, makin besar kemampuan air untuk membasahi benda.

Makin tinggi suhu air, makin kecil tegangan permukaan. Artinya makin baik air tersebut untuk membasahi benda. Itulah sebabnya mencuci dengan air panas dan air sabun hasilnya lebih bersih daripada menggunakan air biasa, hal ini terjadi karena adanya gejala meniskus.

Meniskus Cembung dan Cekung dalam Bejana Berhubungan

Akibat meniskus cembung dan meniskus cekung dan gaya kohesi-adhesi maka mengakibatkan perbedaan ketinggian zat cair (raksa dan air) dalam pipa kapiler-pipa kapiler yang saling terhubung atau yang disebut dengan bejana berhubungan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Contoh Meniskus Cekung dan Cembung Dalam Kehidupan Sehari-hari

Bentuk permukaan air pada tabung reaksi terlihat cekung, peristiwa ini dinamakan meniskus cekung. Meniskus cekung terjadi karena gaya tarikmenarik antarpartikel air dan kaca (adhesi) lebih besar daripada gaya tarik-menarik antarpartikel air (kohesi). Hal ini menyebabkan air membasahi dinding kaca.

Bentuk permukaan raksa pada tabung reaksi terlihat cembung, peristiwa ini dinamakan meniskus cembung. Meniskus cembung terjadi karena gaya tarik-menarik antarpartikel air dan kaca (adhesi) lebih kecil daripada gaya tarik-menarik antarpartikel air (kohesi). Hal ini menyebabkan raksa tidak membasahi dinding kaca.

Pernahkah kamu memerhatikan air pada daun talas? Air tidak dapat membasahi daun talas karena tetesan air di daun talas selalu membentuk bola-bola kecil. Atau dapat dikatakan gaya kohesi molekul-molekul air lebih besar dari gaya adhesi molekul air dengan molekul daun talas.

Adanya adhesi selain menimbulkan meniskus juga menimbulkan kapilaritas. Bagaimana peristiwa kapilaritas terjadi? Perhatikan bagaimana minyak tanah pada kompor dapat naik melalui sumbu kompor. Atau, perhatikan bagaimana air di dalam tanah dapat naik dari akar sampai ke daun.

Nah agar kalian lebih memahami konsep kohesi dan adhesi dalam menjelaskan proses terjadinya meniskus cembung dan meniskus cekung perhatikan contoh peristiwa dalam kehidupan sehari-hari berikut ini berkaitan dengan gejala kohesi dan adhesi.