Kapilaritas

Tegangan permukaan ternyata juga mempunyai peranan pada fenomena menarik, yaitu kapilaritas. Contoh peristiwa yang menunjukkan kapilaritas adalah minyak tanah yang dapat naik melalui sumbu kompor. Selain itu, dinding rumah kita pada musim hujan dapat basah juga terjadi karena adanya gejala kapilaritas.

Untuk membahas kapilaritas, kita perhatikan sebuah pipa kaca dengan diameter kecil (pipa kapiler) yang ujungnya terbuka saat dimasukkan ke dalam bejana berisi air. Kita dapat menyaksikan bahwa permukaan air dalam pipa akan naik. Lain hasilnya jika kita mencelupkan pipa tersebut ke dalam bejana berisi air raksa. Permukaan air raksa dalam tabung akan turun atau lebih rendah daripada permukaan air raksa dalam bejana. Gejala inilah yang disebut dengan gejala kapilaritas. 

  Pada kejadian ini, pipa yang digunakan adalah pipa kapiler. Oleh karena itu, gejala kapilaritas adalah gejala naik turunnya zat cair dalam pipa kapiler. Permukaan zat cair yang berbentuk cekung atau cembung disebut meniskus. Permukaan air pada dinding kaca yang berbentuk cekung disebut meniskus cekung, sedangkan permukaan air raksa yang berbentuk cembung disebut meniskus cembung.

Penyebab dari gejala kapiler adalah adanya adhesi dan kohesi. Pada gejala kapilaritas pada air, air dalam pipa kapiler naik karena adhesi antara partikel air dengan kaca lebih besar daripada kohesi antar partikel airnya. Sebaliknya, pada gejala kapilaritas air raksa, adhesi air raksa dengan kaca lebih kecil daripada kohesi antar partikel air raksa. Oleh karena itu, sudut kontak antara air raksa dengan dinding kaca akan lebih besar daripada sudut kontak air dengan dinding kaca.

Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya tegangan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa. Kenaikan atau penurun zat cair dalam pipa dirimuskan sebagai berikut:

 

Sudut kontak pada persamaan tersubut sudut kontak menunjukkan sudut yang terbentuk oleh dinding bejana dengan garis singgung permukaan cairan. Apabila sudut kontak lebih kecil atau sama dengan 90^o ( θ ≤  90^o), maka permukaan cairan pada pipa kapiler lebih tinggi daripada permukaan air pada bejana. Dengan kata lain, permukaan cairan pada pipa kapiler akan naik. Sedangkan jika sudut kontak lebih besar dari 90^o (  θ > 90^o), permukaan air pada pipa kapiler akan turun.

Berikut ini beberapa contoh yang menunjukkan gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari:

a. Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor sehingga kompor bias dinyalakan.

b. Kain dan kertas isap dapat menghisap cairan.

c. Air dari akar dapat naik pada batang pohon melalui pembuluh kayu.

Selain keuntungan, kapilaritas dapat menimbulkan beberapa masalah berikut ini :

a. Air hujan merembes dari dinding luar, sehingga dinding dalam juga basah.

b. Air dari dinding bawah rumah merembes naik melalui batu bata menuju ke atas sehingga dinding rumah lembab.

Sumber :

Humaidi, Abdul Haris dan Maksum. 2009. Fisika SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Haryadi, Bambang. 2009. Fisika Untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Indonesia

Purwanti, Endang dan Rinawan Abadi. 2009. PR Fisika untuk SMA/MA Kelas XI Semester 2. Klaten: Intan Pariwara