FLUIDA GAS
OLEH: NURUZZAMAN SHIQHI ANISA FITRIA M. HILMAN RIFQI ANDRIZAL
TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU
KATA PENGANTAR Puji Syukur Alhamdulillah, penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunia-Nya yang tidak terhingga, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Fluida Gas” tepat pada waktunya. Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap bentuk ketika ditekan, misalnya zat cair dan gas. Fluida meliputi cairan dan gas yang menempati ruang yang mengalir di bawah pengaruh gravitasi, sehingga fluida cenderung tidak mempertahankan bentuknya. Perbedaan fluida dan zat padat tidak terlalu jauh. Fase cair dan gas memiliki karakter tidak mempertahankan sesuatu bentuk yang tetap, maka keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir, dengan demikian keduanya disebut fluida. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu diharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan makalah ini. Mudah-mudahan makalah ini bermanfaat bagi kita semua. Amin....
Pekanbaru, 2 Desember 2011 Wassalam
Penyusun
I. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap bentuk ketika ditekan, misalnya zat cair dan gas. Fluida meliputi cairan dan gas yang menempati ruang yang mengalir di bawah pengaruh gravitasi, sehingga fluida cenderung tidak mempertahankan bentuknya. Perbedaan fluida dan zat padat tidak terlalu jauh. Fase cair dan gas memiliki karakter tidak mempertahankan sesuatu bentuk yang tetap, maka keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir, dengan demikian keduanya disebut fluida. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan fluida dinamis. Fluida atau zat alir merupakan bahan yang dapat mengalir dan bentuknya dapat berubah dengan perubahan volume. Fluida mempunyai kerapatan yang harganya tertentu pada suhu dan tekanan tertentu. Jika kerapatan fluida dipengaruhi oleh perubahan tekanan maka fluida itu dapat mampat atau kompresibel. Sebaliknya fluida yang kerapatannya hanya sedikit dipengruhi oleh perubahan tekanan disebut tidak dapat mampat atau inkompresibel. Contoh fluida kompresibel adalah udara ( gas ) sedangkan yang inkompresibel adalah air ( zat cair ). 2. Tujuan Makalah ini diharapkan dapat menjadi bahan bacaan yang bermanfaat dan mendidik. Dengan adanya makalah ini diharapkan pembaca dapat mengetahui pengertian fluida, fluida gas, jenis-jenis fluida, ciri-ciri fluida gas, sifat-sifat fluida gas, serta penerapan konsep fluida gas dalam kehidupan sehari-hari dan lain-lain.
II. PEMBAHASAN Fluida Gas A. Pengertian Fluida Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap bentuk ketika ditekan, misalnya zat cair dan gas. Fluida meliputi cairan dan gas yang menempati ruang yang mengalir di bawah pengaruh gravitasi, sehingga fluida cenderung tidak mempertahankan bentuknya. Perbedaan fluida dan zat padat tidak terlalu jauh. Fase cair dan gas memiliki karakter tidak mempertahankan sesuatu bentuk yang tetap, maka keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir, dengan demikian keduanya disebut fluida. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan fluida dinamis. Fluida atau zat alir merupakan bahan yang dapat mengalir dan bentuknya dapat berubah dengan perubahan volume. Fluida mempunyai kerapatan yang harganya tertentu pada suhu dan tekanan tertentu. Jika kerapatan fluida dipengaruhi oleh perubahan tekanan maka fluida itu dapat mampat atau kompresibel. Sebaliknya fluida yang kerapatannya hanya sedikit dipengruhi oleh perubahan tekanan disebut tidak dapat mampat atau inkompresibel. Contoh fluida kompresibel adalah udara ( gas ) sedangkan yang inkompresibel adalah air ( zat cair ). Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Untuk lebih memahami penjelasan gurumuda, alangkah baiknya jika kita tinjau beberapa contoh dalam kehidupan sehari-hari. Ketika dirimu mandi, dirimu pasti membutuhkan air. Untuk sampai ke bak penampung, air dialirkan baik dari mata air atau disedot dari sumur. Air merupakan salah satu contoh zat cair. Masih ada contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas, susu dan sebagainya. Semuanya zat cair itu dapat kita kelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Zat padat tidak dapat digolongkan ke dalam fluida karena zat padat tidak dapat mengalir. Batu atau besi tidak dapat mengalir seperti air atau udara. Hal ini dikarenakan zat pada t cenderung tegar dan mempertahankan bentuknya sedangkan fluida tidak mempertahankan bentuknya tetapi mengalir. Selain zat padat, zat cair dan zat gas, terdapat suatu jenis zat lagi yang dinamakan plasma. Plasma merupakan zat gas yang terionisasi dan sering dinamakan sebagai “wujud keempat dari materi”. Mengenai plasma dapat anda pelajari di perguruan tinggi. Yang pasti, plasma juga tidak dapat digolongkan ke dalam fluida. Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan kita sehari-hari. Setiap hari kita menghirupnya, meminumnya dan bahkan terapung atau teggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya, kapal laut mengapung di atasnya,
demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang kita minum dan udara yang kita hirup juga bersirkulasi di dalam tubuh kita setiap saat, hingga kadang tidak kita sadari. Jika ingin menikmati bagaimana indahnya konsep mekanika fulida bekerja, pergilah ke pantai. B. Mekanika Fluida 1. Fluida Statis Fluida statis adalah fluida yang tidak bergerak atau dalam keadaan diam, misalnya air dalam gelas. Dalam fluida statis kita mempelajari hukum-hukum dasar yang dapat menjelaskan antara lain: mengapa makin dalam kita menyelam makin besar tekanan yang kita alami, mengapa kapal laut yang terbuat dari besi dapat mengapung di permukaan air laut, mengapa kapal selam dapat melayang, mengapung dan tenggelam dalam air laut, mengapa nyamuk dapat hinggap dipermukaan air, berapa ketinggian zat akan naik dalam pipa kapiler. 2. Fluida Dinamis Aliran fluida secara umum bisa kita bedakan menjadi dua macam, yakni aliran lurus alias laminar dan aliran turbulen. Aliran lurus bisa kita sebut sebagai aliran mulus, karena setiap partikel fluida yang mengalir tidak saling berpotongan. Salah satu contoh aliran laminar adalah naiknya asap dari ujung rokok yang terbakar. Mula-mula asap naik secara teratur (mulus), beberapa saat kemudian asap sudah tidak bergerak secara teratur lagi tetapi berubah menjadi aliran turbulen. Aliran turbulen ditandai dengan adanya linkaran-lingkaran kecil dan menyerupai pusaran dan kerap disebut sebagai arus eddy. Contoh lain dari aliran turbulen adalah pusaran air.
C. Jenis – Jenis Fluida
Fluida pada dasarnya terbagi atas dua kelompok besar berdasarkan sifatnya, yaitu fluida cairan dan fluida gas.
a. Berdasarkan sifatnya fluida diklasifikasikan atas 2, yaitu: 1. Fluida Newton : Dalam fluida Newton terdapat hubungan linier antara besarnya tegangan geser diharapkan dan laju perubahan bentuk yang diakibatkan. 2. Fluida non Newton : Disini terdapat hubungan yang tak linier antara besarnya tegangan geser yang diterapkan dengan laju perubahan bentuk sudut.
b. Berdasarkan kemampuan menahan tekanan :
1. Fluida incompressible (tidak termampatkan), yaitu fluida yang tidak dapat dikompressi atau volumenya tidak dapat ditekan menjadi lebih kecil sehingga r-nya (massa jenisnya) konstan. 2. Fluida compressible (termampatkan), yaitu fluida yang dapat dikompressi atau volumenya dapat ditekan menjadi lebih kecil sehingga r-nya (massa jenisnya) tidak konstan.
c. Berdasarkan struktur molekulnya : 1. Cairan : Fluida yang cenderung mempertahankan volumenya karena terdiri atas molekul-molekul tetap rapat dengan gaya kohesif yang relatif kuat dan fluida cairan praktis tak compressible. 2. Gas : Fluida yang volumenya tidak tertentu karena jarak antar molekul-molekul besar dan gaya kohesifnya kecil sehingga gas akan memuai bebas sampai tertahan oleh dinding yang mengukungnya. Pada fluida gas, gerakan momentum antara molekulnya sangat tinggi, sehingga sering terjadi tumbukan antar molekul.
d. Berdasarkan tegangan geser yang dikenakan : 1. Fluida Newton adalah fluida yang memiliki hubungan linear antara besarnya tegangan geser yang diberikan dengan laju perubahan bentuk yang diakibatkan. 2. Fluida non Newton adalah fluida yang memiliki hubungan tidak linear antara besarnya tegangan geser dengan laju perubahan bentuk sudut.
e. Berdasarkan sifat alirannya : 1. Fluida bersifat Turbulen, dimana alirannya mengalami pergolakan (berputar-putar). 2. Fluida bersifat Laminar (stream line), dimana alirannya memiliki lintasan lapisan batas yang panjang, sehingga dikatakan juga aliran berlapis-lapis.
D. Fluida Gas
Fluida gas adalah fluida yang volumenya tidak tertentu karena jarak antar molekulmolekul besar dan gaya kohesifnya kecil sehingga gas akan memuai bebas sampai tertahan oleh dinding yang mengukungnya. Pada fluida gas, gerakan momentum antara molekulnya sangat tinggi, sehingga sering terjadi tumbukan antar molekul.
E. Ciri – Ciri Fluida Gas
1. volume dan bentuk yang tidak tetap. 2. Gas akan berkembang mengisi beberapa wadah tertutup dimana gas itu berada, dan jika wadah itu terbuka, gas akan bocor. 3. Pada gas cair, molekul-molekul nya terpisah sangat jauh. Molekul-molekulnya menggunakan gaya satu sama lain saat bertubrukan. 4. Tekanan gas bersumber pada perubahan momentum disebabkan tumbukan molekul gas pada dinding. 5. Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukan. 6. Tekanan terjadi tidak tegak lurus pada bidang.
F. Persamaan dan Perbedaan Fluida Gas dan Cair
1. Persamaan
a. tidak melawan perubahan bentuk dan tidak mengadakan reaksi terhadap gaya geser. b. mempunyai partikel yang mudah bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa.
2. Perbedaan
a. Zat cair mempunyai permukaan air bebas, maka massa zat cair hanya akan mengisi volume yang diperlukan dalam suatu ruangan. Sedangkan gas tidak mempunyai permukaan bebas dan massanya akan mengisi seluruh ruangan. b. Zat cair praktis merupakan zat yang tidak dapat termampatkan, sedangkan gas adalah zat yang bias dimampatkan.
G. Sifat – Sifat Fluida
1. Kerapatan (density)
Kerapatan adalah suatu sifat karakteristik setiap bahan murni. Benda tersusun atas bahan murni, misalnya emas murni, yang dapat memiliki berbagai ukuran ataupun massa, tetapi kerapatannya akan sama untuk semuanya. Kerapatan atau density dinyatakan dengan ρ didefinisikan sebagai mass per satuan volume. ρ = m/v [ kg/m3 ]
dimana: ρ = kerapatan (kg/m3 ) m = massa benda (kg) v = volume (m3 )
Fluida mempunyai kerapatan yang harganya tertentu pada suhu dan tekanan tertentu. Gas adalah fluida yang kerapatannya dipengaruhi oleh perubahan tekanan maka fluida itu dapat mampat atau kompresibel. Berbagai kerapatan (density) Zat Gas:
Gas
Kerapatan ρ (kg/m3)
Udara
1.29
Helium
0.179
Karbon dioksida Uap air pada suhu 1000 C
1.98 0.598
2. Berat jenis (specific gravity)
Berat jenis benda (γ) adalah perbandingan antara berat benda dan volume benda. Berat benda adalah hasil kali antara massa dan percepatan gravitasi. γ =ρ.g
Dimana: γ =berat jenis (N/m untuk satuan SI, atau kg/m untuk satuan MKS) ρ = rapat massa (kg/m untuk SI, atau kgm untuk MKS) g= percepatan gravitasi (m/s )
Berat jenis suatu bahan didefinikan sebagai perbandingan kerapatan bahan terhadap kerapatan air. Berat jenis (specific gravity disingkat SG) adalah besaran murni tanpa dimensi maupun satuan. Untuk fluida gas SGg = ρg (g/cm3 ) / ρa (g/cm3 ) Dimana: ρg = massa jenis gas (g/cm3 ) ρa = massa jenis udara (g/cm3 )
3. Tekanan (pressure)
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dengan gaya F dianggap bekerja secara tegak lurus terhadap luas permukaan A.
P = A/F [ kg/m2 ] Dimana:
P = tekanan (kg/m2) F = gaya (kg) A = luas permukaan (m2) Satuan tekanan dalam SI adalah N/m2.
Satuan ini mempunyai nama resmi Pascal (Pa), untuk penghormatan terhadap Blaise Pascal dipakai 1 Pa = 1 N/m2. Namun untuk penyederhanaan, sering menggunakan N/m2. Satuan lain yang digunakan adalah dyne/cm2, lb/in2, (kadang disingkat dengan “psi”), dan kg/cm2 (apabila kilogram adalah gaya : yaitu, 1 kg/cm2 = 10 N/cm2).
4. Kekentalan (viscosity)
Kekentalan (viscosity) didefinisikan sebagai gesekan internal atau gesekan fluida terhadap wadah dimana fluida itu mengalir. Ini ada dalam cairan atau gas, dan pada dasarnya adalah gesekan antar lapisan fluida yang berdekatan ketika bergerak melintasi satu sama lain atau gesekan antara fluida dengan wadah tempat ia mengalir. Dalam cairan, kekentalan disebabkan oleh gaya kohesif antara molekul-molekulnya sedangkan gas, berasal tumbukan diantara molekul-molekul tersebut.
Fluida diletakkan diantara dua lempengan datar. Salah satu lempengan diam dan yang lain dibuat bergerak. Fluida yang secara langsung bersinggungan dengan masing-masing lempengan ditarik pada permukaanya oleh gaya rekat diantara molekul-molekul cairan dengan kedua lempengan tersebut. Dengan demikian permukaan fluida sebelah atas bergerak dengan laju v yang seperti lempengan atas, sedangkan fluida yang bersinggungan dengan lempengan diam bertahan diam. Kemampatan fluida adalah perubahan (pengecilan) volume karena adanya perubahan (penambahan) tekanan. Kondisi tersebut ditunjukkan oleh perbandingan antara perubahan tekanan dan perubahan terhadap volume awal. Perbandingan ini dikenal dengan modulus elastisitas.
H. Hukum Pascal
Hukum pascal menyatakan “ Tekanan yang diberikan kepada fluida diam dalam ruang tertutup akan diteruskan dengan besar yang sama ke seluruh fluida”. Secara matematis, dituliskan: P1=P2F1/A1=F2/A2
I. Azas Bernoulli
Azas bernoulli membicarakan pengaruh kecepatan fluida terhadap tekanan di dalam fluida tersebut. Bernoulli memberikan suatu kesimpulan bahwa pada fluida yang mengalir dengan kecepatan lebih tinggi, akan diperoleh tekanan yang lebih kecil.
ρ1 + 0.5ρv12 +ρgh1 = p2 + 0,5ρv22 +ρgh2
III. PENUTUP 1. Kesimpulan Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir dan memberikan sedikit hambatan terhadap bentuk ketika ditekan, misalnya zat cair dan gas. Fluida meliputi cairan dan gas yang menempati ruang yang mengalir di bawah pengaruh gravitasi, sehingga fluida cenderung tidak mempertahankan bentuknya. Perbedaan fluida dan zat padat tidak terlalu jauh. Fase cair dan gas memiliki karakter tidak mempertahankan sesuatu bentuk yang tetap, maka keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir, dengan demikian keduanya disebut fluida. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan fluida dinamis. Fluida atau zat alir merupakan bahan yang dapat mengalir dan bentuknya dapat berubah dengan perubahan volume. Fluida mempunyai kerapatan yang harganya tertentu pada suhu dan tekanan tertentu. Jika kerapatan fluida dipengaruhi oleh perubahan tekanan maka fluida itu dapat mampat atau kompresibel. Sebaliknya fluida yang kerapatannya hanya sedikit dipengruhi oleh perubahan tekanan disebut tidak dapat mampat atau inkompresibel. Contoh fluida kompresibel adalah udara ( gas ) sedangkan yang inkompresibel adalah air ( zat cair ). 2. Saran Penulis menyadari bahwa makalah ini sangat jauh dari kesempurnaan. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca demi kesempurnaan makalah-makalah selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA Rudi Hidayat, 2010, Fluida Gas,viewed 20 November 2011 Nana Sutresna, 2011, Fluida Statis, viewed 20 November 2011 Dhanny R. Cyssco, 2009, Fluida Statis dan Dinamis, viewed 20 November 2011 2011, Jenis-Jenis Fluida, viewed 20 November 2011 2008, Mekanika Fluida, viewed 20 November 2011 Sulistyohadi, 2010, Pengertian Fluida Statis dan Dinamis, viewed 20 November 2011 < http://www.pengertian-fluida-statis-dan-dinamis.com/>
