Kapilaritas: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal

Pernahkah kita memperhatikan mengapa kain pel yang dicelupkan ke dalam ember yang berisi air menjadi basah?

Karena di dalam kain pel terdapat lubang-lubang kecil yang mampu menarik air ke dalam kain pel sehingga kain pel menjadi basah. Fenomena inilah yang disebut dengan kapilaritas.

Pengertian Kapilaritas

Pengertian Secara Umum

Kapilaritas secara umum diartikan sebagai peristiwa naik turunnya permukaan zat cair melalui kapiler atau lubang-lubang kecil.

Pengertian Menurut Para Ahli

• Dudi Indrajit (2009) mendefinisikan kapilaritas sebagai peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair melalui lubang-lubang kecil atau kapiler.
• Setya Nurachmandani (2009) mendefinisikan kapilaritas sebagai peristiwa naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler (pipa sempit).

Gejala Kapilaritas

Kapilaritas adalah fenomena naik turunnya permukaan zat cair melalui kapiler. Fenomena ini  dapat diamati melalui pipa kapiler. Melalui suatu percobaan, ditemukan beberapa hal sebagai berikut.

• Jika pipa kapiler dimasukkan ke dalam tabung yang berisi air, permukaan air di dalam pipa kapiler akan naik.
• Jika pipa kapiler dimasukkan ke dalam tabung yang berisi air raksa, permukaan raksa di dalam tabung akan turun. 

Hasil percobaan tersebut sekaligus menunjukkan bahwa fenomena kapilaritas disebabkan oleh adanya gaya kohesi dari tegangan permukaan dan gaya adhesi antara zat cair dengan dinding kapiler.

Pada fenomena pertama yaitu pipa kapiler dimasukkan ke dalam tabung yang berisi air, dalam pipa kapiler gaya adhesi lebih besar daripada gaya kohesi sehingga air akan naik dan mengalami meniskus cekung.

Sebaliknya, pada fenomena kedua yaitu pipa kapiler dimasukkan ke dalam tabung yang berisi air raksa, dalam pipa kapiler gaya adhesi lebih kecil daripada gaya kohesi sehingga air raksa akan turun dan mengalami meniskus cembung.

Selain disebabakan oleh adanya gaya kohesi dan gaya adhesi, naik turunnya permukaan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya tegangan permukaan yang terjadi pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa.

Rumus Kapilaritas

Kapilaritas adalah fenomena naik turunnya permukaan zat cair melalui kapiler atau lubang-lubang kapiler. Naik turunnya zat cair dalam pipa secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :
h = tinggi zat cair (m)
γ = tegangan permukaan dalam pipa kapiler (N/m)
θ = sudut kontak
ρ = massa jenis zat cair (kg/m³ )
g = percepatan gravitasi (m/s² )
r = jari-jari pipa kapiler (m).

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Sebuah pipa kapiler yang jari-jarinya 1 mm berisi raksa yang massa jenisnya 13,6 g/cm³. Jika sudut kontak, tegangan permukaan, dan percepatan gravitasi berturut-turut 120°, 1,36 N/m, 10m/s², maka tentukan penurunan raksa dalam pipa kapiler tersebut.

Penyelesaian :

Diketahui :
r =1 mm = 10^-3 m
ρ = 13,6 g/cm³ = 13.600 kg/m³
θ =  120°, cos  120° = 0,5
γ = 1,36 N/m
g = 10m/s²

Ditanyakan : h = …

Jawab :

Jadi, penurunan raksa dalam pipa kapiler tersebut adalah sebesar 1 cm.

2. Berapa tinggi air yang naik dalam pipa yang jari-jarinya 0,15 mm jika sudut kontaknya nol?  γ untuk air adalah 0,073.

Penyelesaian :

Diketahui :
r = 0,15 mm = 1,5 x 10^-4 m
ρ = 1.000 kg/m³
γ = 0,073 N/m
θ =  0°, cos 0° = 1

Ditanyakan : h = …

Jawaban :

Jadi, tinggi air dalam pipa = 9,93 cm.

Manfaat dan Kerugian Kapilaritas

Dalam kehidupan sehari-hari, gejala kapilaritas dapat mendatangkan manfaat maupun kerugian bagi manusia.  

Manfaat kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari antara lain sebagai berikut. 

• Pada kompor minyak, gejala kapilaritas bermanfaat untuk menyerap atau menarik minyak tanah melalui sumbu kompor.
• Pada tanaman, gejala kapilaritas bermanfaat untuk mengisap air dari akar menuju daun-daunan melalui pembuluh kayu pada batang tanaman.
• Gejala kapilaritas juga bermanfaat untuk mengisap air pada benda yang basah melalui kertas isap atau kain sehingga benda tersebut menjadi kering.

Adapun kerugian kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari salah satunya adalah dapat membuat dinding rumah menjadi lembab sehingga tidak baik bagi kesehatan. 

Lembabnya dinding rumah disebabkan ketika musim penghujan, air akan merambat naik melalui pori-pori dinding sehingga dinding menjadi lembab.