BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Fluida merupakan zat yang bisa mengalir, yang mempunyai partikel yang mudah bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa. Tahanan fluida sangat kecil, hingga dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruangan/ tempat yang membatasinya. Fluida dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu zat cair dan gas. Sifat-sifat zat cair dan gas - Tidak melawan perubahan bentuk - Tidak mengadakan reaksi terhadap gaya geser. Perbedaan zat cair dan gas - Zat cair mempunyai muka 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. - Zat cair praktis merupakan zat yang tidak termampatkan, sedangkan gas adalah zat yang bisa dimampatkan. Beberapa sifat fluida, seperti: - Rapat massa - Berat jenis - Rapat relatif - Kekentalan (viskositas)
1
1.2 Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan dari makalah ini adalah agar mahasiswa/i memahami sifat-sifat pada zat cair dan juga dapat memecahkan kasus yang berhubungan dengan sifat-sifat zat cair seperti rapat massa, berat jenis, rapat relative,dan viscositas.
1.3 Pembatasan Masalah Pada makalah ini yang menjadi pokok pembahasan masalahnya adalah beberapa sifat fluida seperti rapat massa, berat jenis, rapat relative,dan viscositas.
2
BAB II PEMBAHASAN 2. 1. Rapat Massa, Berat Jenis, Rapat Relative Rapat massa, yang diberi notasi ρ(rho) adalah massa zat cair (m) tiap satuan volume (V) pada temperature dan tekanan tertentu.
ρ=
m V
dengan : m = massa (kg)
ρ = rapat massa ( kg/ m3 )
V = volume (m3) Rapat massa air (ρair) pada suhu 40C dan pada tekanan atmosfer (ρatm) standar adalah 1000 kg/m3. Berat jenis, atau γ(gamma) adalah berat benda persatuan volume pada temperatur dan tekanan tertentu, jadi berat jenis suatu benda adalah hasil kali antara rapat massa (ρ) dan percepatan gravitasi (g). γ =ρ.g
dengan :
γ = berat jenis ( N/ m3 ) ρ = rapat massa ( kg/ m3 ) g = gravitasi ( m/det2 )
Berat jenis air pada suhu 40C dan pada tekanan atmosfer (ρatm) 9.81 kN/ m3 adalah 1000 kgf/m3 atau 1 ton/ m3. Rapat relative (S) adalah perbandingan rapat massa suatu zat (ρ) dan rapat massa air (ρair), atau perbandingan antara berat jenis suatu zat (γ )dan berat jenis air (γair). S =
ρzatcair γzatcair = ρair γair
Karena pengaruh temperature dan tekanan pada rapat massa zat cair sangat kecil, maka dapat diabaikan sehingga rapat massa zat cair dapat dianggap tetap. 3
Contoh soal : 1. Dalam satu kaleng cat massa 5 kg memiliki volume 2,5 liter. Hitung rapat massa,berat jenis, dan rapat relatif ? (dengan g = 9,81 m/det2) Penyelesaian : Dik : m = 5 kg V = 2,5 liter = 0,0025 m3 Dit : a) Rapat massa ( ρ )
c) Rapat relative (S)
b) Berat jenis ( γ ) Jwb : a) ρ.cat =
m 5kg = = 2000kg / m 3 3 V 0.0025m
b) γ = ρ .g γ = 2000kg / m 3 ×9,81m / det 2 =19.620kgm / m 3 . det 2 γ =19.620 N / m 3
c) S =
ρ.cat 2000kg / m 3 = =2 ρair 1000kg / m 3
2. Diketahui Berat jenis suatu zat cair 1000 N/m 3 dengan massa 1,25 kg. Berapakah Rapat massa,rapat relative dan juga volume zat cairnya? (dengan g =9,81 m/det2) Penyelesaian : Dik : γ = 1000 N/m3 m = 1,25 kg Dit : a) Rapat massa ( ρ )
c) volume (V)
b) Rapat relative (S)
Jwb: a) γ = ρ .g
4
ρ=
γ g
=
1000 N / m 3 = 101,936kg / m 3 2 9,81m / det
ρ.zat.cair 101,936kg / m 3 = = 0.101 ρ.air 1000kg / m 3
b) S =
m
m
c) ρ = V ⇒ V = ρ V =
1,25kg = 0.012m 3 3 101,936kg / m
2.2 Kekentalan/Viskositas (µ) Kekentalan adalah sifat dari zat cair untuk melawan tegangan geser (τ) pada waktu bergerak atau mengalir. Kekentalan disebabkan adanya kohesi antara partikel zat cair sehingga menyebabkan adanya tegangan geser antara molekulmolekul yang bergerak. Zat cair ideal tidak memiliki kekentalan. Kekentalan zat cair dapat dibedakan menjadi dua, yaitu kekentalan dinamik atau kekentalan absolute (µ) dan kekentalan kinematis (υ).
Gambar 2.1 Deformasi zat cair Dari gambar 2.1 menunjukkan zat cair yang terletak diantara dua plat sejajar yang berjarak sangat kecil (Y). Plat bagian bawah adalah diam sedang plat atas bergerak dengan kecepatan (U). Partikel zat cair yang bersinggungan dengan plat yang bergerak mempunyai kecepatan yang sama dengan plat tersebut.
5
Tegangan geser antara dua lapis zat cair adalah sebanding dengan gradient kecepatan dalam arah tegak lurus dengan gerak (du/dy).
τ =µ
du dy
Dengan : µ (mu) = kekentalan dinamik (Ndet/m2) τ (tau) = tegangan geser (N/m2) Dalam beberapa masalah mengenai gerak zat cair, kekentalan absolute dihubungkan dengan rapat massa dalam bentuk sebagai berikut:
v=
µ ρ
Dengan :
v (nu) = Kekentalan kinematik (m2/d). Pada zat cair ideal, tegangan geser adalah nol dan kurvanya berimpit dengan absis. Untuk zat cair bukan newton, tegangan geser tidak berbanding lurus dengan gradient kecepatan. Seperti grafik yang digambarkan dibawah ini:
6
Gambar 2.2 Hubungan antara tegangan geser dan gradient kecepatan Contoh soal : Suatu zat cair memiliki berat jenis 700 N/m3. Bila viskositas dinamik 0,0018 Ndet/m3 , maka berapakah viskositas kinematiknya? (dengan g =9,81 m/det2) Penyelesaian : Dik : γ = 700 N/m3 µ = 0,0018 Ndet/m3 : viskositas kinematiknya ( v )
Dit
Jwb : γ = ρ.g ⇒ ρ.zat =
γ 700 N / m 3 = = 71,36kg / m 3 2 g 9,81m / det
Digunakan rumus berikut : v=
µ 0,0018 N . det/ m 3 = = 2,5 ×10 −5 m 2 / det 3 ρ 71,36kg / m
BAB III KESIMPULAN Sejauh yang kita ketahui, fluida adalah gugusan yang tersusun atas molekul-molekul dengan jarak pisah yang besar untuk gas dan kecil untuk zat cair. Molekul-molekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap satu sama lain. Fluida dapat mengikuti bentuk ruangan / tempat yang membatasinya karena tahanan fluida terhadap perubahan bentuk sangat kecil. Semua fluida nyata (gas dan zat cair) memiliki sifat-sifat khusus yang dapat diketahui, antara lain: rapat massa (density), kekentalan (viscosity), kemampatan (compressibility), tegangan permukaan (surface tension), dan kapilaritas (capillarity). Beberapa sifat fluida pada kenyataannya merupakan 7
kombinasi dari sifat-sifat fluida lainnya. Sebagai contoh kekentalan kinematik melibatkan kekentalan dinamik dan rapat massa.
8