Top Banner

of 80

Fisika Mekanika Fuida1

Jul 07, 2018

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    1/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    2/80

    Materi

    • Sifat-sifat Fluida

    • Hidrostatika ( Konsep Tekanan, Hk.

    Pascal, Hk. Archimedes, Hk. Stokes • Klasifikasi Aliran

    • Kontinuitas Aliran

    • Persamaan !ernoulli• Persamaan !ernoulli " Aplikasin#a

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    3/80

    Pen$ertian %mum

    • &at padat dan fluida dapat di'edakan darikarakteristik deformasi 'ahan-'ahan terse'ut.

    • Zat padat menunukkan reaksi deformasi ter'atasketika menerima atau men$alami suatu $a#a

    $eser 

    • Fluida adalah su'stansi #an$ selalu 'eru'ah

    'entuk 'ila men$alami te$an$an $eser. Fluida

    tidak mampu menahan te$an$an $eser tanpa

    'eru'ah 'entuk.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    4/80

    Pen$ertian %mum

    • Fluida sendiri memiliki ) *uud #aitu

    cairan dan $as

    •+ise'ut cairan 'ila reaksin#a ter'atas 'iladi'eri tekanan

    • +ise'ut $as 'ila dapat ditekan ( sifat

    comppresi'le

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    5/80

    Pen$ertian %mum

    +eformasi

    Fluida Solid

    asairan

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    6/80

    Sifat-sifat yang dimilikiuida secara umum

    • Massa & Berat

    • Kerapatan fuida

    • Volume jenis & berat jenis• SG

    • Siat kompresibilitas

    •  Tegangan Permukaan

    • Kapilaritas

    •  Tekanan Uap

    • Viskositas

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    7/80

    Massa & Berat

    • Massa merupakan ukuran inersia kuantitasdari suatu fluida

    • !erat merupakan suatu $a#a $raitasional

    'e'an suatu fluida.• hu'un$an massa dan 'erat #aitu / 0 m.$.

    • Tetapan $raitasi ($ pada sistem

    pen$ukuran S1 adalah se'esar 2,34 m5s) 

    atau se'esar 6),) ft5s) 'ila men$$unakan

    sistem pen$ukuran %S ustomar# S#stem.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    8/80

    Kerapatan uida, massa jenis,

    atau density ( ) 

    adalah ukuran untuk konsentrasi atterse!ut dan dinyatakan dalam massapersatuan "olume 

    #ensity  satuan pound per cu!ic foot(l!$ft%), gram per liter (g$liter),kilogram per cu!icmeter (kg$m%)

    v

    m

    = ρ 

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    9/80

    Volume jenis & Berat jenis

    • 7olume enis adalah olume #an$ ditempati oleh

    se'uah satuan massa 8at (ke'alikan darikerapatan .

    • !erat enis atau dise'ut u$a spesific *ei$ht (

    adalah $a#a $raitasi terhadap massa #an$

    terkandun$ dalam se'uah satuan olume 8at.

    γ  

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    10/80

    Bila fluida digambarkan sebagai air murni pada 4o

    C,maka Specific Gravity (SG) dapat didefinisikan

    melalui cara yaitu !   SG adala" rasio dari densitas suatu substansi

    dengan densitas air

    pada 4 oC   SG adala" rasio dari spesific #eig"t suatu

    substansi dengan spesific

    #eig"t air pada 4 oC

    S'*+* ./*01 (S)

    w

     s

    w

     sSG ρ 

     ρ 

    γ  

    γ  ==

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    11/80

    Kompresi'ilitas

    • kompresi'ilitas adalah pen$ukuran dari

    peru'ahan olume pada padatan maupun

    fluida aki'at peru'ahan tekanan.

    • Kuantitas #an$ 'iasa di$unakan untuk

    men$$am'arkan fenomena ini adalah

    Bulk Modulus (E).

    V V 

     p E 

    ∆−=

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    12/80

     Tegangan Permukaan

    •  Suatu kondisi #an$ teradi aki'at per'edaan$a#a tarik menarik tim'al 'alik antara molekul8at cair #an$ dekat den$an permukaan danmolekul 8at cair #an$ auh dari permukaan

    dalam massa 8at #an$ sama•  +ise'a'kan le'ih kuat kohesi daripada adesi•  !ila se'uah antar muka 8at cair 9 $as

    'ersin$$un$an den$an 8at padat maka $a#a

    #an$ teradi : antara $as 9 cairan ; antara $as 98at padat ; antara cairan 9 8at padat

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    13/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    14/80

    Kapilaritas

    •  Merupakan fenomena naikn#a kolom 8atcair dalam pipa kecil aki'at te$an$an

    permukaan.

    •  San$at terkait den$an $a#a adhesi dankohesi dari 8at cair den$an dindin$ pipa.

    •  !eda tin$$i permukaan 8at cair di dalam

    dan di luar pipa dapat dirumuskan :

     gr 

     y

     ρ 

    θ γ  cos2=

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    15/80

    0ekanan 2ap

    •  $dala" besarnya tekanan yang di"asilkanole" suatu %at yang dalam keadaansetimbang antara uap dan cairannya padasu"u tertentu&

    •  'ekanan uap erat kaitannya denganperonggaan atau kavitasi& Pem'entukanron$$a atau $elem'un$ uap #an$ dapat

    meletus ketika fluida pindah ke daerah'ertekanan tin$$i dapat men#e'a'kan erosipada permukaan 8at padat, i'rasi atauhilan$n#a se'a$ian ener$i mekanik.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    16/80

    /iskositas

    • $dala" suatu "ambatan dari fluida

    yang terdeformasi ole" regangan

    atau ta"anan yang disebabkan

    gesekan fluida , dirumuskan !

    ds

    dv A F    η =

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    17/80

    7iskositas a'solut " kinematis

    • 7iskositas dinamis (a'solute adalah

    koefisien iskositas pada fluida ne*tonian

    • 7iskositas kinematis adalah iskositas

    dinamis di'a$i den$an densit# fluida

    ne*tonian, dirumuskan

     µ 

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    18/80

    Satuansatuan dalam

    viskositas• Satuan S1 adalah pascal-second (Pa

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    19/80

    • !erdasarkan iskositasn#a, fluida dapat

    di'edakan menadi ) #aitu Fluida

    ?e*tonian dan Fluida ?on ?e*tonian

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    20/80

    •  Adalah fluida den$an satu iskositas tetap

    dan han#a dipen$aruhi oleh tekanan dan

    temperatur.

    • ontoh : air, $as, min#ak #an$ encer 

    • Persamaan :

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    21/80

    • Merupakan fluida den$an iskositas

    'eru'ah tiap *aktun#a dan tidak

    mempun#ai per'andin$an tetap antara

    shear stress dan shear rate.

    • ontohn#a adalah mud, polimer, coklat,

    cat, saos dll.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    22/80

    Beberapa lasifikasi

    *on *e#tonian Fluids

    • !in$ham Plastis

    • Po*er @a* Fluids

    • Pseudoplastis• +ilatant

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    23/80

    +erupakan material viscoelastis yang berupa

    benda peal pada tekanan renda" namun

    dapat

    mengalir sebagai fluida kental pada tekanan

    tinggi&

    • Bing"am plastis teradi pada materi dengan

    struktur molekul lema" seperti polimer danlempung&

    • -ersamaan !

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    24/80

    http://en.wikipedia.org/wiki/File:Bingham2a.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Bingham1a.jpg

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    25/80

    • Merupakan tipe fluida ne*tonian den$an persamaan shearstress :

    • 7iskositas efektif men$ikuti persamaan :

    • Ket :• K   : flow consistency index  (Pa.sn• u5y  : $radien kecepatan seaar 'idan$ re$an$an (s-4• n  : flow behaviour index  (dimensionless

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    26/80

    • Material #an$ memiliki efek 'erkuran$n#aiskositas den$an 'ertam'ahn#a lautekanan $eser (shear stress

    • ontoh : saos, laa, *hipped cream,darah, cat

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    27/80

    • Material den$an sifat iskositas 'ertam'ahseirin$ den$an 'ertam'ahn#a shear rate

    • Bfek ini teradi 'ila fluida den$an partikel padat

    tercampur den$an cairan #an$ men$isi ron$$a-ron$$a dalam partikel terse'ut. Pada shear raterendah, cairan 'erlaku se'a$ai pelumas namunpada shear rate tin$$i, cairan ustru mem'uat

    $esekan makin tin$$i sehin$$a iskositas naik.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    28/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    29/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    30/80

     Aliran Stead# - %nstead#

    •  +ise'ut aliran stead# 'ila kondisi dalammedan aliran tidak 'erariasi terhadap*aktu.

    •  Penilaian tipe aliran ini le'ih 'ersifatsu'#ektif karena ter$antun$ padapen$amat, contoh aliran air di danau

    tampak stead# oleh pen$amat di pin$$irdanau namun tampak unstead# olehpen$amat di atas perahu di danau.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    31/80

     Aliran ditinau dari +imensin#a

    •  Satu dimensi : seluruh parameter fluida

    konstan di seluruh poton$an melintan$ #an$

    normal terhadap aliran

    •  +ua dimensi : parameter fluidan#a

    din#atakan den$an har$a rata-rata dari

    har$a pada suatu dimensi ruan$.

    •  Ti$a dimensi : parameter fluidan#a'erariasi dalam sistem koordinat artesius.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    32/80

     Aliran Cotasi 9 ?onrotasi

    •  Ter$antun$ apakah partikel-partikeln#a

    dalam fluida 'erputar terhadap sum'u

    aliran fluida terse'ut.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    33/80

     Aliran %niform - %nuniform

    •  Aliran uniform teradi 'ila kecepatan rata-

    rata dan luas penampan$ melintan$

    konstan dalam arah aliran.

    •  ontoh : aliran air dalam pipa saluran

    ter'uka den$an luas penampan$ dan

    kedalaman #an$ konstan.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    34/80

     Aliran ompressi'le -

    1ncompressi'le

    •  Aliran incompressi'le 'ila peru'ahan

    kecepatan fluida dapat dia'aikan (san$at

    kecil.

    •  Se'enarn#a semua fluida dapat

    dimampatkan *alau sedikit, namun

    umumn#a #an$ dian$$ap incompressi'le

    adalah fluida #an$ kerapatann#a tidak'er$antun$ pada tekanan

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    35/80

     Aliran Su'sonik 9 Transonik 9

    Supersonik - Hipersonik

    •  Ter$antun$ dari kecepatann#a ;

    •  Su'sonik : kecepatan fluida D kecepatan'un#i

    •  Transonik : kecepatan fluida 0 kecepatan'un#i

    •  Supersonik : kecepatan fluida E

    kecepatan 'un#i•  Hipersonik : kecepatan fluida EE

    kecepatan 'un#i

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    36/80

     Aliran Su'kritis 9 Kritis -

    Superkritis

    •  Ter$antun$ apakah kecepatann#a kuran$

    dari, sama den$an atau le'ih 'esar dari

    kecepatan $elom'an$ permukaan

    elementern#a.

    •  Teradi pada aliran fluida dalam saluran

    ter'uka

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    37/80

     Aliran @aminer - Tur'ulen

    •  Aliran laminer mempun#ai kecepatan relatifrendah 5 $an$$uan #an$ mun$kin teradi dalamfluida cepat teredam oleh iskositas fluidaterse'ut. Fluida dian$$ap 'er$erak dalam lintasan

    lem'aran-lem'aran dan pertukaran molekul teradipada 'atas lapisan terse'ut. !ila kecepatan aliran'ertam'ah atau iskositas 'erkuran$ dan$an$$uan makin 'esar sehin$$a melampaui

    peralihann#a, maka aliran menadi tur'ulen.•  Keadaan peralihan ditentukan dari Bilangan

    Reynolds

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    38/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    39/80

    • v s - kecepatan fluida,

    •  9 diameter pipa,• - iskositas a'solut fluida dinamis,

    • G - iskositas kinematik fluida: ! " # $ %&

    • - kerapatan (densitas fluida.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    40/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    41/80

    3idrostatika adalah ilmu yangmempelajari tentang uidayang tidak mengalir

    • Konsep tekanan dalam sika

    •  Tekanan !idrostatika

    Tekanan pada kedalaman h dalam suatu fluida

    #an$ memiliki massa enis dan 'erhu'un$an

    den$an udara luar.

     A F  P  =

     ghatm

     ghluar 

     P  P 

     P  P 

     ρ 

     ρ 

    +=

    +=

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    42/80

    *ntensitas 0ekanan

    •  Tekanan mutlak adalah tekanan #an$ diukurmen$acu pada keadaan #an$ sempurna

    keakumann#a.

    • Tekanan ukur  ( a$e Pressure adalahtekanan #an$ diukur men$acu pada tekanan

    di lin$kun$an sekitarn#a.

    •  Selisih antara tekanan mutlak dan tekanan

    ukur har$an#a sama den$an tekananatmosfer 

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    43/80

    Tekanan

    •onsep dalam tekanan !1& - gage di atas - atm selalu positif 

    & - gage di ba#a" - atm selalu negatif,disebut kondisi vakum

    2& - gage di notasikan psig atau -g (gage)4& - abs dinotasikan psia atau -a (abs)

    3& range - atm di atas bumi sebesar 3 k-a 5163 k-a atau 12,7 5 13,2 psia dan di atas

    permukaan laut sebesar 161,2 k-a atau 14,8psia• -ersamaan tekanan dalam sistem !

    -abs 9 -gage : -atm

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    44/80

    3ukum 'ascal

    • ITekanan #an$ di'erikan pada suatu cairan #an$

    tertutup diteruskan tanpa 'erkuran$ setiap titik

    dalam cairan dan ke dindin$ 'eanaJ.

    • Secara sistematis ditulis :

    21   P  P  =

    2

    2

    1

    1

     A

     F 

     A

     F =

    3ukum 'okok

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    45/80

    3ukum 'okok3idrostatika

    • ISemua titik #an$ terletak pada suatu 'idan$ di

    dalam 8at cair #an$ seenis memiliki tekanan #an$

    samaJ.

    • Secara sistematis ditulis :

     B A   P  P   =

    2211   hh   ρ  ρ    =

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    46/80

    3ukum .rchimedes

    • ISe'uah 'enda #an$ seluruhn#a atau se'a$ian

    tercelup di dalam suatu fluida akan diapun$kan ke

    atas den$an se'uah $a#a #an$ sama den$an

    'erat fluida #an$ dipindahkan oleh se'uah 'endaJ

    ( )

    ( )2smgravitasiPercepatan NArchimedesakeatas/gaygaya

    =

    =−=

    ==

     g 

     F 

    ww F 

     gv F 

    w F 

     A

     fluidaudara A

     A

     A

     ρ 

    ' l + l d

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    47/80

    'enggelam, +elayang dan

    'erapung

     9 Ten$$elam : 'enda E fluida

     9 Mela#an$ : 'enda 0 fluida

     9 Men$apun$ : 'enda D fluida

    • Pada 'enda men$apun$ 'erlaku :

     ρ 

     ρ 

     ρ 

     ρ  ρ    ρ 

     fluida

    total 

    tercelupbenda   x

    V V   ρ  ρ    =

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    48/80

    Hukum Stokes

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    49/80

    F/;idrodinamika adala" ilmu yang

    mempelaari fluida yang

    mengalir?bergerak 

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    50/80

    • ; / ; M

    • Persamaan Kontinuitas

    •Hukum kekekalan ener$i 9 Persamaan!ernoulli

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    51/80

    • Q : volume flow rate adala" aliran fluida

    per unit #aktu yang di"itung

    berdasarkan banyak volumenya&

    • W : weight flow rate adala" aliran fluidaper unit #aktu yang di"itung

    berdasarkan berat fluidanya&

    • M : Mass flow rate aliran fluida per unit#aktu yang di"itung berdasarkan massa

    fluidanya&

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    52/80

     9 -ersamaan ontinuitas

    • +e'it fluida adalah 'an#akn#a fluida #an$ men$alir

    melalui suatu penampun$ tertentu dalam selan$ *aktu

    tertentu.

    V Q

     AvQ

    =

    =

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    53/80

    • 'erlaku untuk aliran tak-termampatkan

    (incompressi'le flo*, dan fluida termampatkan

    (compressi'le flo*.

    • ILumlah tekanan , ener$i kinetik per satuanolume dan ener$i potensial persatuan olume

    mempun#ai nilai #an$ sama di setiap titik

    sepanan$ aliran I.

    •  A8as !ernoulli dapat di$unakan pada :kar'urator, enturimeter, ta'un$ pitot, $a#a

    an$kat sa#ap pesa*at, teorema torricelli

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    54/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    55/80

     9 v  0 kecepatan fluida 9 g  0 percepatan $raitasi 'umi 9 h 0 ketin$$ian relatif terhadap suatu referensi 9 p 0 tekanan fluida

     9 % 0 densitas fluida

    • Persamaan di atas 'erlaku untuk aliran tak-termampatkan den$an asumsi-asumsi se'a$ai

    'erikut: Aliran 'ersifat tunak (stead# stateTidak terdapat $esekan 

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    56/80

    • Bfek pipa 7enturi merupakan tekanan fluida #an$ teradi'ila fluida melalui 'a$ian pipa #an$ men#empit. Padakondisi terse'ut kecepatan 'ertam'ah dan tekanan'erkuran$. Persamaan matematisn#a adalah :

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    57/80

    • Kar'urator merupakan pencampur antaraudara dan 'ahan 'akar dalam

    pem'akaran internal mesin.

    • Perhitun$an kecepatan aliran fluida dari suatuki iliki k ' k il d l h

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    58/80

    $ ptan$ki #an$ memiliki ke'ocoran kecil pada salahsatu sisi5dasarn#a u$a diturunkan daripersamaan !ernoulli dan dikenal den$an nama

    Hukum Torricelli.• Orifice Plate merupakan suatu alat ukur de'it

    fluida. Alat ini 'ekera seperti prinsip pipa enturi#an$ menekankan hu'un$an antara kecepatan

    $erak fluida den$an tekanan pada titik #an$sama.• a!a "#gkat Pesawat  • Ta$u#g Pitot  merupakan suatu alat ukur

    tekanan #an$ di$unakan untuk men$ukurkecepatan $erak fluida. !iasa di$unakan se'a$aiindikator kecepatan udara, 'ilan$an Mach,pie8ometer. +alam pener'an$an, kecepatanudara dikenal den$an knots

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    59/80

     Aliran Termampatkan

    •  Aliran termampatkan adalah aliran fluida #an$ dicirikan

    den$an 'eru'ahn#a 'esaran kerapatan massa

    (densitas dari fluida di sepanan$ aliran terse'ut.

    • ontoh fluida termampatkan adalah: udara, $as alam,

    dll.

    • Persamaan !ernoulli untuk aliran termampatkan adalah

    se'a$ai 'erikut:

    • di mana:

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    60/80

     9   0 ener$i potensial $raitasi per satuan massa; ika

    $raitasi konstan maka

     9   0 entalpi fluida per satuan massa

     9 atatan: , di mana adalah ener$i internal

    spesifik.

     9  Bntalpi adalah istilah dalam termodinamika #an$

    men#atakan umlah ener$i internal dari suatu sistemtermodinamika ditam'ah ener$i #an$ di$unakan untuk

    melakukan kera. Bner$i dalam (% dirumuskan oleh

    persamaan % 0 /.

     9 Lika sistem men#erap kalor, maka N 'ernilai positif. Lika

    sistem men$eluarkan kalor, maka N 'ernilai ne$atif.

     9 * (kera pada rumus terse'ut 'ernilai positif ika sistem

    melakukan kera, dan akan 'ernilai ne$atif ika sistem

    dikenai kera oleh lin$un$an.

    http://id.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    61/80

    as

    +alam fase $as, atom atau molekul 'er$erak

    'e'as tanpa ada suatu $a#a #an$ men$ikat

    atau memisahkann#a. 1nteraksi han#a 'erupa

    'enturan #an$ aran$ teradi den$an kecepatan'er$antun$ pada temperatur.

    as termasuk fluida sehin$$a mempun#ai lau alir

    dan sifat-sifat fluida pada umumn#a.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    62/80

    !e'erapa tipe $as

    • as 1deal

    • as h#drocar'on (or$anik

    as alam

    @P (propane, 'utane

    as sintetis ('lue $as,*ater $as, h#$as

    • hemical $as• 1nhalation anaesthetic

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    63/80

    as 1deal

    • Sifat-sifat $as ideal :

     9 Terdiri dari partikel-partikel (atom-atom ataupunmolekul-molekul #an$ 'er$erak sem'aran$.

     9 Hukum-hukum ?e*ton tentan$ $erak 'erlaku

     9 Larak Antromolekul le'ih 'esar dari ukuranse'uah molekul

     9 Tidak ada $a#a antarpartikel kecuali ika'ertum'ukan

     9 Tum'ukan antar partikel atau partikel den$andindin$ adalah lentin$ sempurna dalam *aktusin$kat.

    P id l

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    64/80

    Persamaan umum $as ideal

    Keterangan :

    4 konstanta gas umum  4 5,%67 8$(mol K)  4 9,95:9; < atm$(molK)k 4 tetapan Boltman

      4 6,%5 = 69-:%

     8$K >.4 ;,9:: = 69

    :% 

    molekul$molk  NR dan

     N

     Nndengan

    A

    A

    =

    =

    =

    =

     !"  PV 

    n#"  PV 

    Kerapatan $as ideal

     P  #" 

     $ 

    m== ρ 

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    65/80

     Hukum !o#le-&@ 9 C (konstan) 

    Bila gas pada keadaan 1 dan pada su"u yang sama,

    maka !

    -1@1 9 -@ 

    t1

    t

    t2

    -

    @

    Gambar

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    66/80

     Hukum a# @ussac

    >ubungan volume gas dengan peruba"an su"unya padatekanan konstan&

    t

    @

    A

    @1

    @

    .

    'uku ay *ussac 

    %onstan" 

     &adi  =

    Gambar dimana pada P konstan, volume

    merupakan fungsi linier dari su"u&

    P ! l @

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    67/80

     Persamaan !o#le a# @ussac

    2

    22

    1

    11

    V  P 

    V  P =

    Bner$i Kinetik Cata-rataBner$i listrik translasi rata 9 rata suatu molekul $as adalah :

    atau%"  E % 2

    3=

    2

    2

    1V  $  E  o%   =

    %  E 

    Mo = massa atau molekul

    T = suhu

      = energi kinetik rata – rata ( J )

    ' k G d l . ' t t

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    68/80

    'ekanan Gas dalam .uang 'ertutup

    %  E V 

       P atauV 

      mv P         =     = 3

    2

    3

    1 2

    den$an :

    m 0 massa se'uah partikel $as

    (K$2v  0 rata-rata kuadrat kecepatan

    (m)5sO

    ? 0 'an#ak partikel $as ('utiran

    7 0 olume $as (m6

    P 0 tekanan $as (?5m) atau pasca

    (Pa

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    69/80

    • + (s0 ( )( )%mol %g  gasmole%ul massammole%ul  !g  gasmole%ul  sebuahmassam

    m !" 

    oo

    /3

    ==

    Kecepatan Bfektif as

     A

    oms

       $ m

     $  #" V    == 3

    % ms & ρ  P 3

    +eraat ke'e'asan dan Bner$i +alam

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    70/80

    $

    • Karena $a#a tarik menarik antara partikel dia'aikan maka partikeltidak mempun#ai ener$i lain selain E k " , k- dan dise'ut ener$idalam $as. Hal ini sesuai untuk $as monoatomik.

    • +eraat ke'e'asan pada molekul monoatomik : Suhu D 4>> K

    Han#a memiliki $erak translasi

    Memiliki 6 deraat ke'e'asan E k " $/ k-  • +eraat ke'e'asan pada molekul diatomik : Suhu ruan$

    Memiliki $erak translasi dan rotasi

    Memiliki Q deraat ke'e'asan E k " 0$/ k-  

    • +eraat ke'e'asan pada molekul poliatomik :

    Suhu E 4>>> K memiliki $erak translasi, rotasi dan i'rasi

    Memiliki R deraat ke'e'asan E k " 1$/ k-

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    71/80

    Merupakan ca'an$ ilmu #an$ mempelaari konersiener$i panas menadi ener$i dalam 'entuk lain, atause'alikn#a, dan hu'un$ann#a terhadap temperatur,

    tekanan dan olume. A*aln#a thermodinamikadikem'an$kan untuk mencari cara menam'ah efisiensi

    dari mesin uap.

    Konsep dasar dalam

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    72/80

    Konsep dasar dalam

    termodinamika

    • pem'a$ian dunia menadi sistem di'atasioleh kondisi se'enarn#a dari 'atasan.

    • Sistem #an$ tidak termasuk dalam

    pertim'an$an di$olon$kan se'a$ailin$kun$an.

    • Klasifikasi sistem termodinamika

    'erdasarkan pada sifat 'atas sistem-lin$kun$an dan perpindahan materi, kalordan entropi antara sistem dan lin$kun$an.

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    73/80

    Pen$ertian %mum

    •  +alam thermodinamika, kita men$enal istilah Ilin$kun$anJdan IsistemJ

    •  Sistem adalah tempat se'uah usaha 'ekera, dikelilin$ioleh lin$kun$an.

    •  =nergi dalam (% dirumuskan oleh persamaan % 0 /.

    • Lika sistem men#erap kalor, maka N 'ernilai positif. Likasistem men$eluarkan kalor, maka N 'ernilai ne$atif.

    • / (kera pada rumus terse'ut 'ernilai positif ika sistemmelakukan kera, dan akan 'ernilai ne$atif ika sistemdikenai kera oleh lin$un$an.

    http://id.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    74/80

    ontoh

    • !ila suatu sistem men#erap kalor  dari lin$kun$an

    se'esar 4> kL, dan sistem terse'ut u$a

    melakukan kera se'esar kL, maka ener$i

    dalam n#a akan se'esar O kL.

    • Bner$i dalam 'ernilai > ika umlah kalor #an$

    masuk sama 'esar den$an umlah kera #an$

    dilakukan, dan ika kalor #an$ dikeluarkan sama'esar den$an kera #an$ dikenakan pada sistem.

    http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalor

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    75/80

    >ukum"ukum 0asar 'ermodinamika

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    76/80

    • >ukum $#al (&eroth @a* Termodinamika • Hukum ini men#atakan 'ah*a dua sistem dalam keadaan setim'an$

    den$an sistem keti$a, maka keti$an#a dalam salin$ setim'an$ satuden$an lainn#a.

    • >ukum -ertama Termodinamika • Hukum ini terkait den$an kekekalan ener$i. Hukum ini men#atakan

    peru'ahan ener$i dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup samaden$an total dari umlah ener$i kalor #an$ disuplai ke dalam sistem dan

    kera #an$ dilakukan terhadap sistem.

    • >ukum kedua Termodinamika • Hukum kedua termodinamika terkait den$an entropi. Hukum ini men#atakan

    'ah*a total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderun$untuk menin$kat seirin$ den$an menin$katn#a *aktu, mendekati nilaimaksimumn#a.

    • >ukum ketiga Termodinamika • Hukum keti$a termodinamika terkait den$an temperatur nol a'solut. Hukum

    ini men#atakan 'ah*a pada saat suatu sistem mencapai temperatur nola'solut, semua proses akan 'erhenti dan entropi sistem akan mendekatinilai minimum. Hukum ini u$a men#atakan 'ah*a entropi 'enda 'erstrukturkristal sempurna pada temperatur nol a'solut 'ernilai nol. 

    1sothermal

    http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_dalamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatur_nol_absolut&action=edithttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatur_nol_absolut&action=edithttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/wiki/Energi_dalam

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    77/80

    1sothermal• Proses dalam thermodinamika den$an suhu tetap.

    • +ari persamaan keadaan $as ideal p7 0 nR- diperoleh p 0

    • Karena nR-  merupakan 'ilan$an tetap, maka $rafik p 3 +  

    'er'entuk hiperbola .

    n#" 

    Q = W = nRT

    "n1

    2

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    78/80

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    79/80

    1so'arik• Proses dalam thermodinamika den$an tekanan tetap. Teradi

    peru'ahan ener$i internal dalam sistem.

    •  Area kunin$ menunukkan kera /, % adalah ener$i internal dan

    adalah panas. Hu'un$an antara keti$an#a :

    ( Q'    −=∆

    V  pQ'    ∆−=∆

    )(  A B   V V  pQ'    −−=∆

     atau

    $di b ik

  • 8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1

    80/80

    $diabatik

    • Proses adia'atic adalah suatu proses peru'ahan keadaan $as dimana tidak ada kalor #an$ masuk ke atau ke luar dari s#stem ($as,

    #aitu 0 >

    W = 2

    3

    nR ( T 1 –T 2 )