VISKOSITAS

Air yang tumpah dari ember melalui kain

      Sebuah ember berisi air diletakan kain yang menggantung di salah satu sisi ember. Kemudian air yang ada di dalam ember habis dan telah berada di luar ember melalui kain tanpa merubah posisi ember.

      Hal ini dapat terjadi karena adanya gejala kapilaritas. Dimana kapilaritas artinya peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler. Yang menyebabkan fluida naik adalah karena di dalam fluida yang ada di ember tersebut terdapat gaya angkat atau gaya ke atas. Hal ini disebabkan oleh tekanan hidrostatis bagian bawahnya lebih besar daripada tekanan pada bagian atasnya.

      Kemudian dari adanya kapilaritas dan gaya angkat, peristiwa ini juga dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi lebih kecil dibandingkan gaya adesi. Gaya kohesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang sejenis, dalam hal ini partikel yang sejenis adalah antara molekul air. Kemudian gaya adesi adalah gaya tarik menarik antara partikel yang tidak sejenis, dalam hal ini partikel yang tidak sejenis adalah antara air dengan kain (menyerap).

      Setelah air ditarik ke atas kemudian saling tarik menarik antara partikel air dan kain (seluruh bagian kain basah), bekerja gaya gravitasi (gaya tarik bumi). Gaya gravitasi ini terjadi karena tegangan permukaan sama dengan berat fluida yang diangkat. Oleh karena itu air di dalam ember dapat tumpah keluar melalui kain tanpa harus mengganggu gugat  posisi ember.

Naiknya air dari akar ke daun

      Berikut ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi pengangkutan air:

1.      Adanya Tekanan Akar

Air tanah masuk secara osmosis ke dalam akar. Osmosis adalam perpindahan molekul air dari kerapatan tinggi ke kerapatan rendah melalui suatu membran. Pergerakan air mengakibatkan adanya tekanan dalam sel yang mendorong air masuk ke dalam pembuluh kayu akar (berbentuk seperti pipa kapiler).

2.      Sifat Kapilaritas Pembuluh Kayu

Pembuluh kayu mengalami peristiwa naik turunnya air pada pembuluh kayu sendiri yang bentuknya menyerupai pipa kapiler. Selain itu bekerja gaya adesi antara partikel air dengan pembuluh kayu.

3.      Aktivitas Xilem

Xylem sebagai bagian dari berkas pengangkut terdiri dari trakea dan trakeid (sel mati), parenkim xylem. Parenkim ini mampu mengadakan metabolism yang menghasilkan energy untuk menggerakan air ke atas.

4.      Daya Isap Daun

Daun mengeluarkan air dalam bentuk uap melalui stomata. Akibatnya, cairan pada sel yang terdapat di daun menjadi pekat (hipertonis). Kepekatan cairan sel daun mengakibatkan terjadinya penarikan air dari sel sampai ke pembuluh kayu daun, kemudian pembuluh kayu daun akan menarik air dari pembuluh kayu batang. Air yang berkurang dari pembuluh kayu batang akan digantikan oleh pembuluh kayu akar. Proses ini mengakibatkan aliran secara terus-menerus dari akar sampai ke daun.

       

Secara singkat dapat dijelaskan mengenai transportasi air pada tumbuhan. Air masuk ke empulur secara osmosis. Kemudian air naik melalui xylem akar. Air kemudian naik ke xylem batang. Air masuk ke xylem di tulang daun. Lalu, air dari jaringan pengangkut masuk ke dalam sel mesofil secara osmosis. Kemudian air berevaporasi dari sel mesofil. Akhirnya, air berdifusi keluar melalui stomata.

      
Poses Fotosintesis

      Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Berikut ini adalah persamaan reaksi fotosintesis yang menghasilkan glukosa:

            6H₂O + 6CO₂ + cahaya → C₆H₁₂O₆ (glukosa) + 6O₂

      Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.

      Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. Klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.

      Fotosintesis terdiri dari dua tahap yang disebut reaksi terang yang membutuhkan cahaya dan melibatkan pemecahan air serta pelepasan oksigen, dan reaksi gelap atau siklus Calvin yang mengubah karbon dioksida menjadi gula.

      Mengapa tidak baik tumbuhan berada di dalam rumah pada  malam hari?

      Fotosintesis terjadi pada siang hari karena tumbuhan menyerap cahaya menggunakan pigmen klorofil yang akan digunakan pada proses fotosintesis tersebut.  Tingkat yang mana gula dihasilkan oleh reaksi bergantung cahaya matahari (ketika konsentrasi karbondioksi meningkat).    Daun yang memmiliki fungsi sebagai tempat pertukaran gas O₂ dan CO₂. Pada daun berlangsung pengikatan CO₂ yang dilakukan oleh ribulose diphospat (RDP) pada saat fotosintesis. Sementara itu, O₂ dikeluarkan saat berlangsung fotosintesis. Oksigen merupakan salah satu hasil fotosintesis dan dikeluarkan melalui stomata juga dilakukan pada siang hari karena menggunakan cahaya.

      Sedangkan pada malam hari dimana sumber cahaya (matahari) tidak ada, tumbuhan tidak melakukan fotosintesis dimana fotosintesis mengeluarkan oksigen yang merupakan kebutuhan utama manusia bahkan mahkluk hidup untuk bernafas. Pada malam hari, tumbuhan menyerap oksigen karena tumbuhan melakukan respirasi sel dimana oksigen adalah bahan utamaya. Karena itu tumbuhan tidak baik berada di dalam rumah pada malam hari karena manusia dan tumbuhan akan “berebut oksigen”. Selain itu, tumbuhan mengeluarkan karbon dioksida pada malam hari yang tidak baik untuk penafasan pada manusia.

Naiknya minyak pada sumbu lampu

      Peristiwa apa yang terjadi pada gambar di samping? Peristiwa yang terjadi adalah kapilaritas atau peristiwa naik dan turunnya zat cair dan gaya adesi.

      Antara partikel minyak dan sumbu saling tarik menarik (adesi). Yang membuat bagian atas yang tidak terkena minyak menjadi basah karena adanya gejala kepilaritas dimana minyak naik melalui ruang-ruang kapiler yang mirip pipa kapiler pada sumbu.

      Minyak sebagai bahan bakar untuk menghidupkan api karena responsif terhadap api. Api menghasilkan panas sehingga bagian atasnya akan kering (krhilangan minyak). Sifat adesi tadi yang bersamaan dengan kapilaritas menarik minyak untuk terus ke atas agar tetap dapat menghidupkan api.

      Apa yang menyebabkan api menjadi padam? Yang menyebabkan api menjadi padam adalah karena tidak ada lagi bahan bakar yaitu minyak tanah yang mau diangkut ke atas sehingga gaya adesi dan kapilaritas pun hilang. Selain itu, faktor lainnya adalah karena sumbu yang terus menerus terbakar akan berkurang dan lama-lama akan habis. Jadi, walaupun minyak tanah masih ada jika tidak ada sarana mengangkut minyak tersebut maka api tidak akan menyala seperti diinginkan. Api akan menyala pada minyak, namun tidak sebagai alat penerang karena terlalu riskan.

Mengapa pisau silet dapat mengapung pada air murni dan tenggelam pada air detegen?

      Ketika pisau silet diletakkan secara hati-hati ke atas permukaan air, molekul-molekul air yang terletak di permukaan agak ditekan oleh gaya berat silet tersebut, sehingga molekul-molekul air yang terletak di bawah memberikan gaya pemulih ke atas untuk menopang silet tersebut. Biasanya silet terbuat dari logam, sehingga kerapatannya lebih besar dari kerapatan air. Selain itu, adanya tarikan pada permukaan cairan membentuk semacan kulit penutup yang tipis. Itulah yang menjadi alasan walaupun massa jenis silet lebih besar dari pada air tetapi tetap dapat terapung.

      Lalu mengapa setelah fluida diberi detergen silet menjadi tenggelam? Hal ini karena detergen didesign untuk memperkecil suatu tegangan permukaan zat cair. Akibatnya, gaya tarik menarik anatara partikel air menjadi lebih kecil (merenggang). Karena itulah air tidak mampu menahan silet untuk tetap terapung

5 Mengapa mencuci dengan air panas lebih mudah dan menghasilkan cucian yang lebih bersih?

      Tegangan permukaan dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu air, makin kecil tegangan permukaan air dan ini berarti makin baik kemampuan air untuk membasahi benda. Karena itu, mencuci dengan air panas menyebabkan kotoran pada pakaian lebih mudah larut dan cucian menjadi lebih bersih. Detergen sintetis modern juga didesain untuk meningkatkan kemampuan air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian, yaitu dengan menurunkan tegangan permukaan air. Banyak kotoran yang tidak larut dalam air segar, tetapi larut dalam air yang diberi detergen.

Kesimpulan

      Dari banyaknya pembahasan masalah dapat diambil kesimpulan bahwa kasus-kasus tersebut tidak terlepas dari tegangan permukaan, adesi dan kohesi, serta kapilaritas. Hal ini juga menyadarkan kita bahwa Fisika tidak terlepas dari kehidupan kita sehari-hari, dan tanpa kita sadari sebenarnya kita sering menerapkan teori-teori fisika dalam kehidupan sehari-hari kita.

      Tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh seuatu lapisan elastic. Adesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel yang tidak sejenis. Kohesi adalah gaya tarik-menarik antara pertikel yang sejenis. Dan kapilaritas adalah peristiwa naik-turunya zat cair.