MAKALAH
“Fenomena Tegangan Permukaan pada Tumbuhan
dan Bahan Pembersih”
Disusun untuk memenuhi tugas Mata
Kuliah Fisika untuk Biologi
Dosen Pengampu : Dr. Parno, M. Si
Naura Rania Sastera 210342606092
PROGRAM STUDI S1 BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN
ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI
MALANG
2021/2022
KATA PENGANTAR
Puji
syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya
sehingga penulis
dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Fenomena Tegangan Permukaan pada Tumbuhan dan Bahan
Pembersih” ini tepat pada waktunya tanpa ada halangan.
Adapun
tujuan dari penulisan dari makalah ini adalah untuk memenuhi tugas dari Bapak Dr. Parno, M. Si selaku dosen pada
mata kuliah Fisika untuk Biologi.
Selain itu, makalah ini juga bertujuan untuk menambah wawasan bagi para
pembaca dan juga bagi penulis.
Penulis mengucapkan terima kasih
kepada dari Bapak Dr. Parno, M.
Si selaku dosen pada mata kuliah Fisika untuk Biologi.yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat
menambah pengetahuan dan wawasan sesuai dengan bidang studi yang penulis tekuni. Penulis juga mengucapkan terima kasih
kepada semua pihak yang telah membagi sebagian pengetahuannya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah
ini.
Demikian makalah
ini dibuat, apabila terdapat kesalahan
dalam penulisan, atau pun adanya ketidaksesuaian materi yang diangkat pada makalah ini, penulis memohon maaf. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran seluas – luasnya dari pembaca agar
bisa membuat karya makalah yang lebih baik pada kesempatan berikutnya.
Pasuruan, 10 Oktober 2021
Penulis
DAFTAR ISI
A. Definisi Tegangan Permukaan
B. Fenomena Tegangan Permukaan pada Tumbuhan dan Bahan
Pembersih di Bidang Biologi
1. Transportasi Air di dalam Pohon
2. Detergen sebagai Surfaktan dalam Proses Mencuci
C. Penerapan Teknologi Tegangan Permukaan
D. Contoh Soal Tegangan Permukaan di Bidang Biologi dan
Pembahasannya
F. Artikel yang Terkait Tegangan Permukaan
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Di sekitar kita ada beberapa fenomena alam
yang masih kurang kita perhatikan. Namun, dari fenomena – fenomena tersebut
memiliki ikatan dengan adanya suatu tegangan permukaan. Kerap juga nampak fenomena
– fenomena alam yang kurang dicermati dengan seksama, misalnya mencuci pakaian
dengan menggunakan detergen akan jauh lebih mudah menghilangkan noda atau
kotoran yang tertinggal pada pakaian dibandingkan hanya dengan air biasa. Mengapa
bisa terjadi ? Perihal tersebut dapat terjadi akibat dari adanya beberapa gaya
yang bekerja pada permukaan zat cair ataupun pada batasan antara zat cair
dengan bahan bahan lain.
Tegangan permukaan ialah suatu fenomena
menarik yang terjalin pada fluida (zat cair) yang terletak pada kondisi statis
(diam). Sesuatu molekul dalam fase cair bisa dikira secara sempurna dikelilingi
oleh molekul yang lain yang secara umum mengalami daya tarik yang sama ke
seluruh arah. Indikasi seperti ini yang disebut dengan tegangan permukaan.
Tegangan permukaan merupakan penjelmaan
dari pada interaksi gaya intermolekul yang mencuat akibat molekul – molekul
yang ada pada bidang batasan itu tidak dikelilingi secara sistematik oleh
molekul yang lainnya. Tidak serupa halnya dengan molekul – molekul yang ada di
tengah – tengah fasa sebuah materi.
B.
Rumusan Masalah
1.
Apa yang dimaksud dengan
tegangan permukaan ?
2.
Bagaimana fenomena tegangan
permukaan pada tumbuhan dan bahan pembersih di bidang biologi ?
3.
Apa penerapan teknologi
tegangan permukaan?
4. Bagaimana contoh soal tentang
tegangan permukaan di bidang biologi dan pembahasannya ?
5.
Apa permasalahan kontekstual
pada bidang biologi, solusi penyelesaiannya, dan desain miniatur teknologi
penyelesaiannya ?
6.
Apa contoh artikel yang
terkait tegangan permukaan ?
C.
Tujuan
1.
Mengetahui definisi dari
tegangan permukaan.
2.
Mengetahui fenomena tegangan
permukaan pada tumbuhan dan bahan pembersih di bidang biologi.
3.
Mengetahui penerapan
teknologi tegangan permukaan.
4. Mengetahui contoh soal tentang
tegangan permukaan di bidang biologi dan pembahasannya.
5.
Mengetahui permasalahan
kontekstual pada bidang biologi, solusi penyelesaiannya, dan desain miniatur
teknologi penyelesaiannya.
6.
Mengetahui artikel yang terkait
tegangan permukaan.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Definisi Tegangan Permukaan
Tegangan
permukaan didefinisikan sebagai gaya tarik menarik yang diterapkan pada molekul yang tersedia di permukaan
cairan oleh molekul di bawahnya.
Ini cenderung menarik ke dalam sebagian besar cairan dan mempengaruhi cairan untuk membayangkan
bentuk yang terdiri dari luas permukaan
terendah. Tegangan
permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair( fluida) yang terletak
dalam keadaan diam (statis).
Sesuatu
molekul dalam fase cair bisa dikira secara sempurna dikelilingi oleh molekul
yang lain yang secara umum mengalami daya tarik yang sama ke seluruh arah.
Berikut adalah persamaan/umus tegangan permukaan adalah
Keterangan:
F = Gaya (N)
γ = Tegangan permukaan (N/m)
d = Panjang permukaan (m)
Berikut
adalah persamaan/rumus untuk menghitung naik turunnya atau tinggi rendahnya permukaan zat
cair pada pipa kapiler adalah
Keterangan:
h = Penurunan/peningkatan zat cair dalam pipa (m)
γ = Tegangan Permukaan (N/m)
O = sudut kontak (˚)
ρ = Massa jenis zat cair (kg/m³)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
R = Jari – jari pipa (m)
B.
Fenomena Tegangan Permukaan pada Tumbuhan dan Bahan Pembersih di
Bidang Biologi
1.
Transportasi Air di dalam Pohon
Pergerakan air dari akar menuju ke
bagian paling tinggi dari tumbuhan merupakan suatu hal yang mengagumkan karena
air harus bergerak ke atas dan melawan gaya gravitasi yang cukup tinggi.
Pengangkutan air yang beada di dalam berkas pembuluh xylem terjadi secara
vertikal. Proses yang memengaruhi
transportasi air dalam pohon ialah meliputi, daya kapilaritas, tekanan akar, dan tarikan
transpirasi.
Kapilaritas terjadi di mana air bisa merambat ke atas manakala letaknya berada di dalam suatu kolom
kapiler dengan diameter kecil (kurang dari 1 mm). Dalam kesetimbangan, berat ke bawah air dalam kolom
kapiler diimbangi dengan gaya ke atas yang diakibatkan tegangan permukaan. Dengan
memandang bahwa xylem
adalah kolom kapiler tersebut, maka memungkinkan terjadinya
rambatan sehingga air bisa
naik menuju
ke puncak pohon. Pada tekanan akar,
air diserap melalui rambut akar secara
osmosis. Osmosis adalah perpindahan zat dari larutan yang kurang
pekat ke larutan yang lebih pekat melalui membran semipermeable. Tarikan transpirasi menyebabkan terjadinya pergerakan air dari akar ke
daun. Akibat
dari terjadinya proses transpirasi, maka muncul tegangan
permukaan air (tekanan yang sifatnya negatif) pada daun tumbuhan. Kemudian, karena daya kohesi air, maka tegangan dari daun akan dialirkan ke
batang hingga ke permukaan akar.
2.
Detergen sebagai Surfaktan dalam
Proses Mencuci
Molekul detergen mempunyai satu ujung
hidrofilik atau suka dengan air dan yang lainnya hidrofobik atau tidak disukai
oleh air. Sifat ganda ini memungkinkan detergen untuk menarik air dan minyak,
yang membagikan kemampuannya untuk membersihkan cucian dari kotoran. Hal ini
juga sangat efektif untuk mengurangi tegangan permukaan air dengan mendorong atau
mendesak molekul air terpisah dengan ujung hidrofobik dari molekul detergen.
Air mempunyai sifat unik yang membuatnya melekat di permukaan. Pada tiap molekul air individu mempunyai sebuah atom oksigen besar dan dua buah atom hidrogen yang lebih kecil. Atom hidrogen mempunyai muatan yang sedikit positif, membuat semua molekul air menjadi polar. Seperti halnya magnet kecil, atom hidrogen menarik atom oksigen dari
molekul air yang lainnya, menghasilkan ikatan hidrogen sementara di dalam air.
Pada setiap molekul air yang mengalami
tarikan dari molekul air lainnya dari segala arah, akan tetapi molekul air di
permukaan tidak mempunyai molekul di atas permukaan untuk menariknya. Molekul
air ini mempunyai lebih banyak tarikan dari air di dasar daripada permukaan di
atas. Perbedaan gaya ini membuat molekul – molekul air di permukaan lebih rapat
daripada di dalam cairan. Susunan molekul yang tipis dan padat menghasilkan
fenomena yang disebut tegangan permukaan.
C.
Penerapan Teknologi Tegangan Permukaan
Tensiometer Du Nouy, alat ini dipakai secara luas dan digunakan untuk mengukur tegangan permukaan serta tegangan antarmuka. Prinsip dari alat tersebut tergantung pada kenyataan bahwa gaya yang dibutuhkan untuk membebaskan suatu cincin platina-iridium yang dicelupkan pada permukaan ataupun antarmuka ialah sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antarmuka (Martin dkk., 1990).
D.
Contoh Soal Tegangan Permukaan di Bidang Biologi dan Pembahasannya
1.
Jejari xylem
adalah 0,02 mm, tegangan permukaan air tanah 0,0727 N/m, massa jenis air tanah
103
kg/m3
dan sudut kontak 0.
Berdasarkan data-data tersebut, hitunglah ketinggian merembesnya air dalam xylem yang bertindak sebagai pipa kapiler!
Pembahasan :
Diketahui :
R =
0,02 mm = 2.10-5 m
γ = 7,27.10-2 N/m
g = 9,8 m/s2
ρ = 103 kg/m3
O = 0˚
Ditanya
: h = ... ?
Dijawab
:
h =
(2 γ cos O) / (ρ.g.R)
h = (2.7,27.10-2.cos 0) / (103.9,8.2.10-5)
h = 1,454.10-1 / 1,96.10-1
h = 7,42.10-1 m
Jadi, ketinggian merembesnya air dalam xylem yang bertindak sebagai pipa kapiler adalah 7,42.10-1
m
2. Pada
suatu pipa kapiler dengan
jari-jari (1 mm) dimasukkan kedalam air secara vertikal. Air memiliki massa jenis sebesar
(1 g/cm²) dan tegangan
permukaan sebesar (1 N/m). Apabila,
sudut kontaknya (60˚)
dan percepatan gravitasinya (10 m/s²). Hitunglah besar kenaikkan
permukaan air pada pipa kapiler tersebut.
Diketahui:
R = 1 mm = 1.10⁻³ m
ρ = 1
g/cm² = 1000 kg/m³
γ = 1 N/m
O = 60˚
g = 10
m/s²
Ditanya:
h….?
Jawab:
h =
(2 γ cosO) / (ρ.g.R)
h = (2.1.cos 60) / (1000.10.10⁻³)
h = 1/10
= 0,1 m
Jadi, besar kenaikan permukaan air pada pipa kapiler tersebut adalah 0,1 m
E.
Permasalahan Kontekstual pada Bidang Biologi, Solusi, dan Desain
Miniatur Teknologi Penyelesaiannya
Makhluk
hidup sangat membutuhkan air untuk bisa bertahan hidup, tak terkecuali tumbuhan.
Akan tetapi, air juga bisa menimbulkan bahaya bagi tumbuhan. Air adalah
komponen utama penyusun sel tanaman, 85 – 90 % jaringan tumbuhan tersusun dari
air. Air adalah zat yang melarutkan zat
hara yang bersal dari dalam tanah. Proses ini berawal dari penyerapan air oleh
akar kemudian diangkut oleh xylem. Apabila ketersediaan air di dalam tanah
melimpah (berlebih), otomatis tumbuhan akan menyerap air secara terus –
menerus. Hal ini berpengaruh terhadap perkembangan dan pertumbuhan tumbuhan.
Tumbuhan akan sulit menyerap nutrisi dan melakukan pertukaran gas. Selain itu,
kelebihan air juga akan membuat tumbuhan mudah terkena penyakit, daunnya layu
dan menguning bahkan bisa membuat tumbuhan mati.
Gambar 2 Tumbuhan layu dan menguning
Oleh
karena itu, penting untuk mengetahui kebutuhan air tumbuhan. Hal ini bisa
dilihat apabila tanah mulai kering, itu tandanya tumbuhan membutuhkan air. Jika
tanah tergenang air, itu tandanya tumbuhan kelebihan air dan penyiraman
berikutnya volume air yang diberikan harus dikurangi.
Jika
cara tersebut dirasa kurang akurat, ada teknologi pertanian yang secara
otomatis dapat memenuhi ketubutuhan air tumbuhan. Teknologi ini bernama
Encomotion. Dengan teknologi ini, kebutuhan air tumbuhan tidak perlu dikhawatirkan
lagi karena teknologi ini mampu melakukan irigasi secara otomatis.
Gambar
3 Encomotion
F.
Artikel yang Terkait Tegangan Permukaan
Artikel yang berkaitan dengan topik ini,
yaitu penelitian dengan judul Menentukan Nilai Tegangan Permukaan Optimal
dengan Surfaktan Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) yang terkandung dalam Detergen.
Penelitian ini membahas tegangan permukaan optimal pada surfakatan Linear
Alkylbenzene Sulfonate (LAS) yang terkandung dalam detergen dengan berbagai konsentrasi,
pengambilan data dilakukan dengan menggunakan metode tetes dan menggunakan dua
merk detergen, yaitu detergen RINSO Anti-Noda dan detergen BOOM.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Tegangan
permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang terletak dalam keadaan diam (statis). Sesuatu
molekul dalam fase cair bisa dikira secara sempurna dikelilingi oleh molekul
yang lain yang secara umum mengalami daya tarik yang sama ke seluruh arah.
Penambahan detergen ke air ketika mencuci dapat mengurangi tegangan permukaannya. Detergen dan sabun
memiliki sesuatu yang disebut zat aktif permukaan, atau bisa disebut dengan surfaktan. Surfaktan ini mengurangi nilai tegangan
permukaan air dan meningkatkan kemampuannya untuk menempel pada benda. Transportasi air
di dalam pohon dipengaruhi oleh
adanya daya kapilaritas, tekanan
akar, dan tarikan transpirasi.
B.
Saran
Dengan adanya makalah mengenai Fenomena Tegangan Permukaan pada
Tumbuhan dan Bahan Pembersih, para pembaca diharapkan menyadari fenomena lainnya
yang berkaitan dengan tegangan permukaan. Demikian yang dapat penulis sampaikan
dalam makalah ini. Penulis menyadari bahwa makalah yang ditulis belum sempurna
sehingga penulis sangat terbuka dengan kritik dan saran yang disampaikan terkait tulisan
ini agar lebih baik dalam penulisan makalah berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
√
Tegangan Permukaan: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soalnya ... [Internet].
Saintif. 2020 [cited 2021 Oct 11].
Available from: https://saintif.com/rumus-tegangan-permukaan/
Parno.
2005. Diktat Fisika untuk Biologi. Malang: Penerbit UM
Harmin. Modul 1 Fungsi Air dan Perannya pada
Tingkat Selular dan Tumbuhan secara Utuh.
Zelviani, S. (2010). Menentukan Nilai Tegangan Permukaan Optimal dengan
Surfaktan Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) yang terkandung dalam Detergen
(Doctoral dissertation, Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar).
Pengertian,
Rumus, hingga Contoh Tegangan Permukaan! [Internet]. Cerdika. [cited 2021 Oct 12].
Available from: https://cerdika.com/tegangan-permukaan/
Tegangan
Permukaan | PDF [Internet]. Scribd. [cited 2021 Oct 12]. Available from:
https://id.scribd.com/doc/44799473/Tegangan-Permukaan
Kadi R.
Pengaruh Ketersediaan Air Pada Tanaman - PT Biops Agrotekno Indonesia
[Internet]. PT Biops Agrotekno Indonesia.
https://business.facebook.com/BIOPSagrotekno/; 2021 [cited 2021 Oct 12].
Available from: https://www.biopsagrotekno.co.id/air-tanaman/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar