ACARA IV
KAPILARITAS DAN SUDUT SINGGUNG
A.
Latar Belakang
Tanah adalah bahan alami yang menutupi bagian permukaan
bumi sebagai hasil mekanis, kimia, dan biologis dari bahan induk. Untuk
mengenal tanah perlu dipelajari sifat-sifatnya salah satunya adalah sifat
fisika tanah yang meliputi kandungan air (kadar lengas), berat isi (bulk density), tekstur, struktur,
konsistensi, porositas tanah, kestabilan agregat, permeabilitas tanah,
infiltrasi, tata air dan udara, warna dan temperatur tanah. Sifat fisik ini
dapat dinyatakan dengan kriteria, rendah atau jelek, sedang dan tinggi atau
baik, dan dapat berubah atau dipengaruhi faktor lain.
Kapilaritas merupakan gejala naiknya air dari permukaan air bebas ke
dalam pipa kapiler karena adanya gaya tegangan permukaan. Tegangan
permukaan air disebabkan oleh gaya molekul adhesi air pada dinding kapiler dan
selisih gaya kohesi molekul air di permukaan dengan di tubuh air. Sudut kontak atau sudut singgung adalah sudut yang terbentuk
antara meniscus permukaan dengan dinding kapiler, Yang mempengaruhi sudut
kontak adalah ketidakmurnian dan jenis bahan.Tingginya kenaikan kapiler selain
dipengaruhi sudut kontak juga dipengaruhi berat jenis bahan, tegangan permukaan
dan gravitasi. Air yang bisa naik ke pipa kapiler disebabkan karena adanya gaya
– gaya tertentu yang bekerja padanya.
Tujuan
praktikum ini adalah untuk mengukur kapilaritas dan untuk menetapkan besarnya
sudut singgung air pada tanah. Mudah
tidaknya tanah sesuatu tanah diairi dapat dapat diketahui dengan mengetahui
sudut kontak antara tanah dan air. Makin kecil sudut kontak makin mudah tanah
tersebut diairi.
B.
Tinjauan Pustaka
Kapilaritas adalah peristiwa naik atau
turunnya zat cair ( y ) dalam pipa kapiler yang dimasukkan
sebagian ke dalam zat cair karena pengaruh adhesi dan kohesi.Peristiwa
kapilaritas terjadi jika jika rongga (diameter) pipa sangat
kecil. Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul-molekul di dalam zat
cair. Di dalam zat cair molekul-molekulnya dapat mengalami gaya adhesi dan
kohesi. Gaya kohesiadalah
tarik-menarik antara molekul-molekul di dalam suatu zat cair, sedangkan gaya adhesi adalah tarik menarik
antara molekul dengan molekul lain yang tidak sejenis, yaitu bahan wadah di
mana zat cair berada (Anonim,
2011).
Watak air di dalam tanah dipengaruhi oleh ukuran dan cara
zarah-zarah tanah tersusun. Pada umumnya semakin besar kandungan lempung
semakin banyak air akan ditambat tanah pada tingkat pengatusan atau pengeringan
tertentu, tetapi jenis mineral lempung atau sifat kation-kation yang dapat
ditukarkan juga berpengaruh terhadap penambatan dan pergerakan air. Zarah-zarah
tersebut mungkin tersusun secara longgar atau rapat dan oleh karena itu
membentuk ruang pori yang akan ditempati air dan udara. Zarah-zarah ini
membentuk matrik padatan yang bersarang (porous) yang didalamnya tertambat
air,dan cara mereka tersusun seperti ini memberikan lebih banyak atau sedikit
ruang pori, pori besar atau pori kecil yang jelas sama pentingnya dalam
hubungannya dengan air maupun ukuran serta zarah-zarahnya. Ruang pori total
cukup mudah ditetapkan namun ukuran pori telah menghadapi kesulitan dalam
penetapannya (Marshall and Holmes, 1979).
Tumbuhan
dapat tumbuh subur dan berkembang dengan baik dikarenakan oleh beberapa faktor,
salah satu faktor yang mempengaruhinya adalah ketersediaan air yang sangat
dibutuhkan oleh tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan fisiologinya. Air yang
dibutuhkan oleh tumbuhan dapat berasal dari alam berupa air hujan dan air
tanah. Tetapi seringkali tumbuhan mengalami kekurangan air karena kurangnya air
tersedia di sekitar tumbuhan tersebut, sehingga diperlukan suatu penambahan air
yang biasanya dipenuhi melalui air irigasi (Hastuti, 1995).
Tingginya kenaikan air dalam kapiler selain dipengaruhi
berat jenis bahan, tegangan permukaan, sudut kontak, dan gravitasi. Tegangan
air atau kebalikan kenaikan kapiler dapat secara mudah ditunjukkan pada waktu
kita mencelupkan pipa kaca yang berdiameter kecil ke dalam air. Pada saat
bagian ujung bawah pipa kapiler menyentuh air, maka air akan naik kedalam pipa
hingga mencapai suatu ketinggian tertentu diatas permukaan air bebas. Kenaikan
ini terjadi akibat lewat gaya tarik yang ada antara molekul –molekul air dan
molekul–molekul kaca dan ditahan sebagai kolom air. Permukaan air pada bagian
dalam pipa kapiler membentuk suatu lengkungan yang disebut meniscus. Meniscus
ini membentuk suatu sudut tertentu dengan dinding pipa dan sudut ini disebut
sebagai sudut singgung (θ). Nilai dari sudut singgung ini tergantung dari jenis
bahan , dari bahan apa dinding kaca tersebut dibuat serta sifat ketidakmurnian
zat yang menyelubungi didinding. Bila T = tegangan muka (gr/cm) dan γ =
berat jenis (BJ) air maka keadaan seimbang rumus kenaikan pipa kapiler dapat
ditulis sebagai berikut (Kertonegoro, 1987) :
Analisis
pola pergerakan air tanah melalui gerak kapilaritas air tanah dan mengetahui
kondisi kelembaban pada zona perakaran tanaman yang optimum dapat meningkatkan
perkembangan tanaman semaksimal mungkin dan untuk tujuan yang lebih jauh
diharapkan dapat menambah informasi yang diperlukan untuk berbagai keperluan
yang berkaitan dengan pergerakan air tanah (Suryanto, 1991).
Pola
kapilaritas air tanah dipengaruhi oleh besarnya pengembangan tegangan dan daya
hantar pori-pori dalam tanah. Nilai efek kapilaritas tidak beraturan pada
setiap bagian tanah, karena ukuran pori-pori yang dilewatinya bersifat acak
pula (Maas, 2001).
Tanah kedalaman tertentu selalu dijenuhi air yang
disebut dengan air tanah. Air tanah dapat dibedakan menjadi dua, ialah air
tanah dangkal dan air tanah dalam. Untuk bidang tanah yang mempunyai pengaruh
besar terhadap proses pembentukan tanah adalah air tanah dangkal. Melalui
profil kedalaman air tanah dapat diduga berdasarkan tinggi muka air tanah yang
selalu mengalami periode naik turun sesuai dengan keadaan musim atau faktor
lingkungan luar lainnya. Pengaruh air tanah terhadap profil diamati berdasarkan
gejala hidromorfik seperti keadaan back dan gejala gleisasi. Di atas muka air
tanah terdapat mintakat(zone)yang selalu jenuh air karena terjadi kenaikan
kapiler. Kenaikan kapiler dapat mencapai beberapa cm sampai beberapa meter di
atas muka air tanah. Apabila evapotranspirasi kurang dari presipitasi maka air
tanah naik,dan begitu pula dengan sebaliknya (Sutanto, 1995).
II. METODOLOGI
Praktikum Fisika
Tanah berjudul Kapilaritas dan Sudut Singgung ini dilaksanakan mulai 17 Desember 2012 dan
berakhir pada tanggal 28 Desember
2012 bertempat di Laboratorium Fisika Tanah Kuningan, Jurusan
Tanah, Fakultas Pertanian, Universita Gadjah Mada, Yogyakarta. Adapun alat dan
bahan yang dipakai untuk percobaan kapilaritas dan sudut singgung air adalah
pipa kaca kapiler dengan diameter ± 1 cm dan panjang ± 150 cm, kertas
millimeter sebagai indikator ukur, bak dari alumunium dan corong yang ujungnya
disambung selang untuk memasukkan tanah. Bahan yang dipakai adalah tanah kering
angin ayakan diameter 2 mm, kain kasa dan karet gelang untuk menutup ujung pipa kapiler,
akuades dan ethyl alkohol sebagai bahan pembasah.
Cara kerja dari
kapilaritas dan sudut singgung adalah ditimbang sampel tanah kering angin
sebanyak 150-200 gr, kemudian kertas millimeter dilekatkan pada bagian luar pipa
kaca untuk petunjuk tinggi kenaikan kapiler. Bagian bawah pipa kapiler
masing-masing dibungkus dengan dengan kain kasa dan diikat. Kemudian selang
ujung corong kedalam pipa kaca lalu diisi dengan contoh tanah yang telah
disiapkan, sambil batang pipa diketuk dari samping, selang ditarik
perlahan–lahan sehingga didapatkan kolom tanah dalam keadaan seragam. Dicatat
tinggi kolom tanah, pipa kapiler kemudian dipasang pada rak yang telah
tersedia. Dasar pipa kaca terletak ± ½ cm dari bak aluminium. Setelah itu bak
alumunium diisi dengan akuades sampai dasar pipa terendam ± 1 cm, Untuk
menghindari penguapan bak ditutup dengan plastik. Setiap 15 detik, 30 detik, 1
menit, 4’, 9’, 16’, 25’, 36’, 49’, 64’, 81’, 100’, 121’, 144’, 24 jam, dan
setiap hari sampai dengan 1 minggu dicatat kenaikan kapiler. Kemudian diulangi
langkah - langkah diatas dengan menggunakan ethyl alkohol untuk sudut singgung.
Setelah percobaan berakhir, pipa kaca segera dibersihkan dengan menyemprotkan
air ke dalam pipa kaca, sedikit demi sedikit tanah akan keluar. Kemudian data
kapilaritas dimasukkan ke dalam rumus :
No comments:
Post a Comment