5. visco tegangan-sudut

20

Upload: habibur-rohman

Post on 01-Jun-2015

137 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: 5. visco tegangan-sudut
Page 2: 5. visco tegangan-sudut

Beberapa topik tegangan permukaan

Fenomena permukaan sangat mempengaruhi : Penetrasi melalui membran biologis Dalam pembuatan bahan pangan dengan sistem dispersi

(suspensi, emulsi, koloid) dan stabilisasinya Kimia Fisik Pangan Enkapsulasi

Page 3: 5. visco tegangan-sudut

Tegangan PermukaanGaya tarik molekul sejenis (kohesif) Gaya tarik antar molekul berlainan jenis (adhesif) di permukaan Tegangan Permukaan

Page 4: 5. visco tegangan-sudut

ANTARMUKA CAIRAN/TEGANGAN PERMUKAAN

Tegangan permukaan (surface tension): yaitu gaya per satuan panjang yang harus diberikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam.

Page 5: 5. visco tegangan-sudut

Tegangan antarmuka (interfacial tension): yaitu gaya per satuan panjang

yang terdapat pada antarmuka 2 fase cair yang tidak bercampur.

Page 6: 5. visco tegangan-sudut

Fenomena Permukaan

Molekul-molekul di permukaan mengalami gaya tarik antar mole-kular di sekitarnya baik dengan sesama molekul (kohesif) mau-pun dengan molekul-molekul lain di atasnya (adhesif)

Molekul-molekul di bagian bawah mengalami gaya tarik dengan kekuatan yang sama ke segala arah oleh sesama molekul

Page 7: 5. visco tegangan-sudut

Tegangan PermukaanTegangan permukaan (ɣ) dapat di-gambarkan seperti seseorang yang mengangkat beban dari samping lembah menggunakan tali dengan menariknya secara horisontal.

Sehingga didefinisikan sebagai :Gaya per satuan panjang yang be-kerja sejajar dengan permukaan untuk mengimbangi gaya kohesi dari molekul dalam cairan terhadap mole-kul di permukaan cairan.

F

L

F =

Page 8: 5. visco tegangan-sudut

Fenomena Tegangan Permukaan

2 r cos = W

gr

cos 2 h

r r

w

2 r

Page 9: 5. visco tegangan-sudut

Contoh soal :

Suatu sampel kloroform naik 3,67 cm pada 200C dalam suatu tabung kapiler dengan jari-jari dalam 0,01 cm. Berapa tegangan muka kloroform pada suhu tersebut? Kerapatan kloroform adalah 1,476 g/cm3.

Page 10: 5. visco tegangan-sudut

Viskositas

Ukuran kekentalan zat cair atau gesekan dalam zat cair disebut viskositas.Gaya gesek dalam zat cair tergantung pada koefisien viskositas, kecepatan relatif benda terhadap zat cair, serta ukuran dan bentuk geometris benda. Untuk benda yang berbentuk bola dengan jari-jari r, gaya gesek zat cair dirumuskan:

MANA YANG LEBIH CEPAT JATUH KELERENG YANG DIJATUHKAN DI AIR ATAU OLI?

HUKUM STOKES

Page 11: 5. visco tegangan-sudut

Kecepatan Terminal

Jika sebuah benda yang dijatuhkan ke dalam sebuah fluida kental, kecepatannya makin membesar sampai mencapai kecepatan maksimum yang tetap. Kecepatan ini di namakan kecepatan terminalPada gambar bekerja gaya,

dan kecepatan terminal dicapai apabila : W – F – Fs = 0Untuk benda berbentuk bola, kecepatan terminal dirumuskan sebagai

Page 12: 5. visco tegangan-sudut

FLUIDA BERGERAK

Pada gambar bekerja gaya, dan kecepatan terminal dicapai apabila : W – F – Fs = 0

Page 13: 5. visco tegangan-sudut

Karakteristik Aliran

Laminer ~ V rendah

Turbulen ~ V tinggi

Page 14: 5. visco tegangan-sudut

Karakteristik Aliran

Page 15: 5. visco tegangan-sudut

JENIS ALIRAN• Aliran Laminer

• Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda

• Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis• Bila pada aliran laminer disemprotkan cairan berwarna, maka cairan

tadi akan bergerak horisontal searah dengan aliran• Aliran laminer terjadi bila :

• Viskositas cairan tinggi• Kecepatan aliran rendah• Luas penampang pipa kecil

Page 16: 5. visco tegangan-sudut

• Aliran Turbulen• Ada partkel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga tidak ada

lagi lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda• Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka

cairan tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa

• Distribusi kecepatan lebih homogen• Aliran turbulen terjadi bila :

• Viskositas cairan rendah• Kecepatan aliran tinggi• Luas penampang pipa besar

Page 17: 5. visco tegangan-sudut

Distribusi kecepatan pada aliran laminer

• Kuadratis dengan persamaan :

2

or

r1u2)r(U

r = Jarak dari sumbu pipa

ro = Jari-jari pipa

U = Kecepatan pada setiap posisi

u = Kecepatan rata-rata

Page 18: 5. visco tegangan-sudut

BILANGAN REYNOLD NR

• Tergantung pada rapat massa, viskositas, diameter dan kecepatan• Merupakan bilangan tak berdimensi• Menentukan jenis aliran• Bila NR < 2000 aliran laminer• Bila NR> 4000 aliran turbulen• bila 2000 < NR< 4000 aliran transisi/daerah kritis (critical zone)

smkg

msm

mkg

VDNR

.

3

Page 19: 5. visco tegangan-sudut

Contoh Soal No. 1Bila sepanjang pipa berdiameter 150 mm mengalir gliserin pada 25 oC dengan kecepatan 3,6 m/s tentukan apakah jenis alirannya laminer atau turbulen

2000708N

708

96,0

)150,0)(6,3)(1258(

VDN

s.Pa10x60,9

m

kg1258

R

R

1

3

Jenis aliran laminer

Jawab :

Page 20: 5. visco tegangan-sudut