Viskositas merupakan sifat fisik dari suatu fluida yang mengukur ketahanan atau perlawanan cairan tersebut terhadap aliran atau pergerakan internal molekulnya. Secara sederhana, konsep ini mengindikasikan seberapa “kental” atau “cair” suatu fluida.

Cairan dengan viskositas tinggi seperti madu akan mengalir lebih lambat daripada cairan dengan viskositas rendah seperti air. Hal ini disebabkan oleh molekul-molekul dalam cairan yang lebih kental mengalami hambatan lebih besar saat bergerak.

Apa Itu Viskositas?

Viskositas adalah sifat fisik fluida yang mengukur sejauh mana fluida tersebut mengalami perlawanan terhadap aliran atau pergerakan internal molekulnya. Anda barangkali telah mengamati perbedaan tingkat kekentalan antara berbagai jenis cairan dalam kehidupan sehari-hari.

Sebagai contoh, air memiliki kekentalan yang lebih rendah dibandingkan madu. Hal ini berarti air lebih mudah mengalir daripada madu karena molekul air lebih mudah untuk saling meluncur satu sama lain. 

Anda dapat membayangkan kekentalan fluida sebagai hambatan internal yang menghalangi pergerakan molekul cairan. Selain memengaruhi berbagai proses di kehidupan sehari-hari, tingkat kekentalan fluida  juga memiliki aplikasi penting di berbagai industri, seperti minyak, gas, farmasi, dan makanan.

Pemahaman tentang tingkat kekentalan fluida akan membantu Anda mengendalikan aliran cairan dalam proses produksi. Anda juga bisa merancang lubrikan yang efisien dan bahkan menentukan dosis yang tepat dalam obat-obatan.

Jenis-Jenis Viskositas

Tingkat kekentalan fluida dapat dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan kondisi atau sirkumstansi tertentu. Setiap jenisnya memiliki aplikasi yang berbeda-beda, tergantung pada kebutuhan dalam industri atau ilmu pengetahuan.

1. Dinamis (η)

Kekentalan dinamis mengukur perlawanan suatu cairan terhadap aliran ketika ada perbedaan kecepatan antara lapisan-lapisan cairan tersebut. Satuan viskositas dinamis dinyatakan dalam pascal-sekon (Pa·s) atau poise (P). Jenis kekentalan ini sangat bergantung pada suhu.

2. Kinematis (ν)

Kekentalan kinematis berupa gambaran tentang seberapa cepat suatu cairan mengalir tergantung pada densitasnya. Persamaan matematisnya melibatkan viskositas dinamis dibagi oleh massa jenis atau densitas cairan.

3. Aplikasi atau Efektif

Kekentalan aplikasi atau efektif mengacu pada tingkat kekentalan fluida dalam situasi aplikasi tertentu, seperti viskositas motor oil pada suhu operasional mesin. Jenis kekentalan satu ini bisa sangat berbeda dari kekentalan dinamis pada suhu kamar.

4. Newtonian vs. Non-Newtonian

Cairan Newtonian memiliki kekentalan yang konstan terlepas dari besarnya gaya yang diberikan padanya. Contoh cairan Newtonian, yaitu air dan minyak.

Cairan non-Newtonian, di sisi lain, memiliki kekentalan yang berubah dengan gaya atau kecepatan aliran. Contohnya seperti, suspensi, gel atau bahan makanan yang mengental saat diaduk.

5. Absolut dan Relatif

Kekentalan absolut mengacu pada nilai viskositas sebenarnya suatu cairan, sedangkan viskositas relatif adalah perbandingan viskositas suatu cairan terhadap viskositas suatu cairan referensi, seperti air atau udara.

6. Kekentalan Temperatur

Kekentalan fluida dapat sangat dipengaruhi oleh suhu. Umumnya, tingkat kekentalan cairan akan menurun dengan meningkatnya suhu. Tentunya ada beberapa pengecualian, seperti minyak mesin yang dapat menjadi lebih kental pada suhu rendah.

Faktor yang Memengaruhi Viskositas

Kekentalan suatu cairan dipengaruhi oleh berbagai faktor yang kompleks. Berikut faktor-faktor utama yang memengaruhi viskositas yang perlu Anda pahami:

1. Kekuatan Antar Molekul

Kekuatan antar molekul dalam cairan sangat memengaruhi tingkat kekentalannya. Ketika molekul-molekul dalam cairan saling berinteraksi dengan kuat, misalnya dalam kasus cairan kental seperti madu atau sirup, kekentalannya cenderung tinggi.

2. Tekanan

Tekanan juga dapat memengaruhi kekentalan fluida. Saat tekanan sangat tinggi, seperti dalam kondisi di bawah permukaan bumi, beberapa cairan yang biasanya memiliki kekentalan tinggi dapat menjadi lebih cair. Hal ini disebabkan oleh peningkatan interaksi antar molekul pada tekanan tinggi.

3. Ukuran dan Berat Molekul

Ukuran dan berat molekul komponen dalam cairan juga berperan dalam kekentalan fluida. Cairan dengan molekul yang lebih besar biasanya memiliki tingkat kekentalan yang lebih tinggi. Hal ini karena molekul yang lebih besar memerlukan lebih banyak energi untuk mengalir.

4. Suhu

Suhu adalah faktor yang sangat penting dalam mengatur tingkat kekentalan cairan. Umumnya, kekentalan cairan menurun seiring meningkatnya suhu.

Saat suhu lebih tinggi, molekul dalam cairan memiliki energi kinetik yang lebih tinggi, sehingga cenderung bergerak lebih cepat dan lebih mudah melewati satu sama lain. Sebaliknya, pada suhu yang lebih rendah, molekul cenderung bergerak lebih lambat, menyebabkan peningkatan viskositas.

Rumus Viskositas

Perlu Anda ketahui bahwa pengukuran kekentalan fluida ditentukan berdasarkan rasio tegangan geser dan gradien kecepatan di dalam suatu fluida. Misalnya, jika Anda menjatuhkan sebuah bola ke cairan, maka kekentalannya bisa dihitung menggunakan persamaan di bawah ini:

η=2r2g (b-f)9v

Keterangan simbol:

• Viskositas (N.s/m²) =
• Kecepatan benda (m/s) = v
• Massa jenis fluida (kg/m³) = f
• Massa jenis benda (kg/m³) = b
• Gaya gravitasi bumi (m/s²) = g
• Jari-jari benda (m) = r

Hasil perhitungan kekentalan cairan sangat dipengaruhi oleh masa jenis benda dan fluida, bentuk benda, dan kecepatan benda saat berada di dalam aliran fluida.

Penerapan Viskositas pada Industri

Penerapan konsep kekentalan fluida dalam berbagai industri menunjukkan seberapa pentingnya pemahaman tentang sifat aliran cairan dalam proses produksi dan kualitas produk akhir. Berikut beberapa contoh penerapan konsep ini yang dekat dengan kehidupan sehari-hari:

1. Industri Minyak dan Gas

Kekentalan fluida adalah faktor penting dalam transportasi minyak mentah dan produk-produk minyak lainnya. Misalnya saat di sumur minyak, kekentalan minyak dapat memengaruhi kemampuan minyak untuk mengalir ke permukaan.

2. Industri Farmasi

Kekentalan fluida adalah parameter kunci dalam pembuatan obat-obatan cair, suspensi, dan sediaan lainnya. Pengukuran kekentalan ini membantu dalam pemilihan bahan dan pengendalian kualitas produk farmasi, serta memastikan dosis yang konsisten dan kemudahan penggunaan.

3. Industri Makanan dan Minuman

Kekentalan cairan memainkan peran penting dalam pengolahan makanan dan minuman. Contohnya, dalam produksi saus, kecap, atau selai, kekekntalan yang tepat dapat mempengaruhi tekstur dan kualitas produk akhir.

Saat membuat minuman seperti jus, Anda dapat menggunakan sifat kekentalan fluida untuk mengendalikan rasanya. Pemahaman yang baik tentang sifat kekentalan fluida ini akan membantu dalam menciptakan resep minuman dengan tepat.

Viskositas mengacu pada tingkat kekentalan cairan. Contoh lain dari penerapan konsep ini, yaitu seperti LNG yang memiliki kekentalan rendah. Jika menggunakan LNG dari PGN LNG Indonesia, Anda dapat memberikan manfaat positif dalam mengurangi emisi karbon.