IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 VISKOSITAS Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat cair yang lain. Oli mobil sebagai salah satu contoh zat cair dapat kita lihat lebih kental daripada minyak kelapa. Apa sebenarnya yang membedakan cairan itu kental atau tidak. Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan antara satu bagian dan bagian yang lain dalam fluida. Dalam fluida yang kental kita perlu gaya untuk menggeser satu bagian fluida terhadap yang lain.
Di dalam aliran kental kita dapat memandang persoalan tersebut seperti tegangan dan regangan pada benda padat. Kenyataannya setiap fluida baik gas maupun zat cair mempunyai sifat kekentalan karena partikel di dalamnya saling menumbuk. Bagaimana kita menyatakan sifat kekentalan tersebut secara kuantitatif atau dengan angka, sebelum membahas hal itu kita perlu mengetahui bagaimana cara membedakan zat yang kental dan kurang kental dengan cara kuantitatif. Salah satu alat yang digunakan untuk mengukur kekentalan suatu zat cair adalah viskosimeter. Apabila zat cair tidak kental maka koefesiennya sama dengan nol sedangkan pada zat cair kental bagian yang menempel dinding mempunyai kecepatan yang sama dengan dinding. Bagian yang menempel pada dinding luar dalam keadaan diam dan yang menempel pada dinding dalam akan bergerak bersama dinding tersebut. Lapisan zat cair antara kedua dinding bergerak dengan kecepatan yang berubah secara linier sampai V. Aliran ini disebut aliran laminer.
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 Aliran zat cair akan bersifat laminer apabila zat cairnya kental dan alirannya tidak terlalu cepat. Kita anggap gambar di atas sebagai aliran sebuah zat cair dalam pipa, sedangkan garis alirannya dianggap sejajar dengan dinding pipa. Karena adanya kekentalan zat cair yang ada dalam pipa, maka besarnya kecepatan gerak partikel yang terjadi pada penampang melintang tidak sama besar. Keadaan tersebut terjadi dikarenakan adanya gesekan antar molekul pada cairan kental tersebut, dan pada titik pusat pipa kecepatan yang terjadi maksimum. Viskositas merupakan sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai "kekentalan", atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid. Air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi. Ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah benda padat, badan itu akan berubah bentuk sampai mengakibatkan gaya yang berlawanan untuk mengimbangkan, sebuah ekuilibrium. Namun, ketika sebuah tekanan shear diterapkan kepada sebuah fluid, seperti angin bertiup di atas permukaan samudra, fluid mengalir, dan berlanjut mengalir ketika tekanan diterapkan. Ketika tekanan dihilangkan, umumnya, aliran berkurang karena perubahan internal energy. D i d a l a m f l u i d a y a n g t i d a k d i i d e a l i s i r t e r d a p a t a k t i v i t a s m o l e k u l e r a n t a r a bagian-bagian lapisannya. Salah satu akibat dari adanya aktivitas ini adalah timbulnyagesekan internal antara bagian-bagian tersebut, yang dapat digambarkan sebagai gayal u n c u r d i a n t a r a l a p i s a n - l a p i s a n f l u i d a t a d i . H a l i n i d a p a t d i l i h a t d a r i perbedaan kecepatan bergerak lapisan -lapisan fluida tersebut. Bi la
pengamatan dilakukan terhadap aliran fluida makin mengecil ditempat t e m p a t y a n g j a r a k n y a t e r h a d a p dinding pipa semakin kecil, dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa. Sedangkan kecepatan terbesar terdapat ditengahtengah pipa aliran. suatu fluida adalah sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya tahan dalam fluida terhadap gesekan. Mekanika fluida dan hidrolika adalah bagian dari mekanika terpakai(Applied Mechanics) yang merupakan salah satu cabang ilmu pengetahuan dasar bag iteknik sipil. Mekanika fluida dapat didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajar isifat-sifat dan hukum-hukum yang berlaku serta perilaku fluida (cairan dan gas), adapun Hidrolika didefinisikan sebagai ilmu
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 pengetahuan yang mempelajar isifat-sifat dan hukum-hukum yang berlaku, serta perilaku cairan terutama air baik dalam keadaan diam maupun bergerak atau mengalir.
Didalam kuliah ini diuraikan secara singkat prinsip-prinsip dasar dan contoh-contoh soal serta jawabannya yang meliputi hidrostatika dan hirodinamika dalam lingkup teknik pertanian. Hidrolika mempelajari gaya-gaya yang bekerja pada benda yang berada dalam cairan dalam keadaan diam, keseimbangan gaya-gaya yang mengapung dan melayang dalam cairan, serta keseimbangan relatif. Sedangkan hidrodinamika mempelajari cairandalam keadaan bergerak atau mengalir dalam dimensi waktu(t) dan tiga dimensi tempat (x,y,z). Namun didalam modul MekanikaFluida ini pembahasan terbatas padaaliran tetap (tidak berubah menurut waktu) satu dimensi (hanya berubah diarah aliran) saja.
Definisi dan sifat-sifat FluidaFLUIDA ADALAH SUATU ZAT YANG MEMPUNYAI KEMAMPUAN BER-UBAH SECARA KONTINYU APABILA MENGALAMI GESERAN, ATAU MEMPUNYAIREAKSI TERHADAP TEGANGAN GESER SEKECILAPAPUN. DALAM KEADAAN DIAM ATAU DALAM KEADAAN KESEIMBANGAN, FLUIDA TIDAK MAMPU MENAHAN GAYA GESER YANG BEKERJA PADANYA,DAN OLEH SEBAB ITU FLUIDA MUDAH BERUBAHBENTUK TANPA PEMISAHAN MASSA.
Gas Tidak mempunyai permukaan bebas, dan Massanya selalu berkembang mengisi Seluruh volume ruangan, serta dapat dimampatkan. Cairan Mempunyai permukaan bebas, dan massanyaAkan mengisi ruangan sesuai dengan volumenya, Serta tidak termampatkan. Sampai di sini, yang telah dibahas adalah, cairan satu komponen, yakni cairan murni. Fasa cair yang berupa sistem dua atau multi komponen, yakni larutan juga sangat penting. Larutan terdiri atas cairan yang melarutkan zat (pelarut) dan zat yang larut di dalamnya (zat terlarut). Pelarut tidak harus cairan, tetapi dapat berupa padatan atau gas asal dapat melarutkan zat lain. Sistem semacam ini disebut sistem dispersi. Untuk sistem dispersi, zat yang berfungsi seperti pelarut disebut medium pendispersi, sementara zat yang berperan seperti zat terlarut disebut dengan zat terdispersi (dispersoid).
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 Baik pada larutan ataupun sistem dispersi, zat terlarut dapat berupa padatan, cairan atau gas. Bahkan bila zat terlarut adalah cairan, tidak ada kesulitan dalam membedakan peran pelarut dan zat terlarut bila kuantitas zat terlarut lebih kecul dari pelarut. Namun, bila kuantitas zat terlarut dan pelarut, sukar untuk memutuskan manakah pelarut mana zat terlarut. Dalam kasus yang terakhir ini, Anda dapat sebut komponen 1, komponen 2, dst. a. Konsentrasi Konsentrasi larutan didefinisikan dengan salah satu dari ungkapan berikut:
Ungkapan konsentrasi.
1. 2.
persen molaritas
massa
(%)
=(massa molar) (mol
zat
terlarut/ =(mol
massa zat
larutan) terlarut)/(liter
x
100 larutan)
(konsentrasi
dm-3)
3. molalitas (mol kg-1) =(mol zat teralrut)/(kg pelarut) b. Tekanan uap Tekanan uap cairan adalah salah satu sifat penting larutan. Tekanan uap larutan juga penting dan bermanfaat untuk mengidentifikasi larutan. Dalam hal sistem biner, bila komponennya mirip ukuran molekul dan kepolarannya, misalnya benzen dan toluen, tekanan uap larutan dapat diprediksi dari tekanan uap komponennya. Hal ini karena sifat tekanan uap yang aditif. Bila larutan komponen A dan komponen B dengan fraksi mol masing-masing adalah xA dan xB berada dala kesetimbangan dengan fasa gasnya tekanan uap masing-masing komponen sebanding dengan fraksi molnya dalam larutan. Tekanan uap komponen A, pA,diungkapkan sebagai: pA = pA0 xA (7.2) pA0 adalah tekanan uap cairan A murni pada suhu yang sama. Hubungan yang mirip juga berlaku bagi tekanan uap B, pB. Hubungan ini ditemukan oleh kimiawan Perancis Francois Marie Raoult (1830-1901) dan disebut dengan hukum Raoult. Untuk larutan yang mengikuti hukum Raoult, interaksi antara molekul individual kedua komponen sama dengan interaksi antara molekul dalam tiap komponen. Larutan semacam ini disebut larutan ideal. Gambar 7.6 menunjukkan tekanan uap larutan ideal sebagai fungsi konsentrasi zat teralrut. Tekanan total campuran gas adalah jumlah pA dan pB, masing-masing sesuai dengan hukum Raoult.
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036
Gambar 7.6 Tekanan total dan parsial larutan ideal. c. Larutan ideal dan nyata Sebagaimana juga perilaku gas nyata berbeda dengan perilaku gas ideal, perilaku larutan nyata berebeda dengan perilaku larutan ideal, dengan kata lain berbeda dari hukum Raoult. Gambar 7.7(a) menunjukkan kurva tekanan uap sistem biner dua cairan yang cukup berbeda polaritasnya, aseton Me2CO dan karbon disulfida CS2. Dalam hal ini, penyimpangan positif dari hukum Raoult (tekanan uap lebih besar) diamati. Gambar 7.7(b) menunjukkan tekanan uap sistem biner aseton dan khloroform CHCl3. Dalam kasus ini, penyimpangan negatif dari hukum Raoult diamati. Garis putus-putus menunjukkan perilaku larutan ideal. Peilaku larutan mendekati ideal bila fraksi mol komponen mendekati 0 atau 1. Dengan menjauhnya fraksi mol dari 0 atau 1, penyimpangan dari ideal menjadi lebih besar, dan kurva tekanan uap akan mencapai minimum atau maksimum.
Gambar 7.7 Tekanan total dan parsial larutan nyata (25C). Penyebab penyimpangan dari perilaku ideal sebagian besar disebabkan oleh besarnya interaksi molekul. Bila pencampuran komponen A dan B menyebabkan absorpsi kalor dari lingkungan (endoterm), interaksi molekul antara dua komponen lebih kecil daripada pada masing-
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 masing komponen, dan penyimpangan positif dari hukum Raoult akan terjadi. Sebaliknya, bila pencampuran menghasilkan kalor ke lingkungan (eksoterm), penyimpangan negatif akan terjadi. Bila ikatan hidrogen terbentuk antara komponen A dan komponen B, kecenderungan salah satu komponen untuk meninggalkan larutan (menguap) diperlemah, dan penyimpangan negatif dari hukum Raoult akan diamati. Kesimpulannya, penyebab penyimpangan dari hukum Raoult sama dengan penyebab penyimpangan dari hukum gas ideal.
d. Kenaikan titik didih dan penurunan titik beku Bila dibandingkan tekanan uap larutan pada suhu yang sama lebih rendah dari tekanan uap pelarutnya. Jadi, titik didih normal larutan, yakni suhu saat fasa gas pelarut mencapai 1 atm, harus lebih tinggi daripada titik didih pelarut. Fenomena ini disebut dengan kenaikan titik didih larutan. Dengan menerapkan hukum Raoult pada larutan ideal, kita dapat memperoleh hubungan berikut:
pA = pA0 xA = pA0 *nA /(nA + nB)+ . (7.3) (pA0- pA)/ pA0 = 1 xA = xB (7.4)
xA dan xB adalah fraksi mol, dan nA dan nB adalah jumlah mol tiap komponen. Persamaan ini menunjukkan bahwa, untuk larutan ideal dengan zat terlarut tidak mudah menguap, penurunan tekanan uap sebanding dengan fraksi mol zat terlarut. Untuk larutan encer, yakni nA + nB hampir sama dengan nA, jumlah mol nB dan massa pada konsentrasi molal mB diberikan dalam ungkapan.
xB = nB/(nA + nB) = nB/nA= nB/(1/MA) = MAmB (7.5)
MA adalah massa molar pelarut A. Untuk larutan encer, penurunan tekanan uap sebanding dengan mB, massa konsentrasi molal zat terlarut B. Perbedaan titik didih larutan dan pelarut disebut dengan kenaikan titik didih, Tb. Untuk larutan encer, kenaikan titik didih sebanding dengan massa konsentrasi molal zat terlarut B.
Tb = Kb mB (7.6) Tetapan kesebandingan Kb khas untuk setiap pelarut dan disebut dengan kenaikan titik didih
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 molal.
Hubungan yang mirip juga berlaku bila larutan ideal didinginkan sampai membeku. Titik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarut. Perbedaan antara titik beku larutan dan pelarut disebut penurunan titik beku, Tf. Untuk larutan encer penurunan titik beku akan sebanding dengan konsentrasi molal zat terlarut mB
Tf = Kf mB (7.7) Tetapan kesebandingannya Kb khas untuk tiap pelarut dan disebut dengan penurunan titik beku molal. Tabel 7.3 Kenaikan titik didih dan penurunan titik beku molal. pelarut titik didih (C) Kb pelarut titik beku (C) Kf CS2 46 2.40 H2O 0 1.86 aseton 55,9 1,69 benzen 5,1 5,07 benzen 79,8 2,54 asam asetat 16,3 3,9 H2O 100 0,51 kamfer 180 40
Dengan menggunakan nilai ini dan persamaan 7.6 dan 7.7 dimungkinkan untuk menentukan massa molar zat terlarut yang belum diketahui. Kini, penentuan massa molekul lebih mudah dilakukan dengan spektrometer massa. Sebelum spektrometer massa digunakan dengan rutin, massa molekul umumnya ditentukan dengan menggunakan kenaikan titik didih atau penurunan titik beku. Untuk kedua metoda, derajat kesalahan tertentu tak terhindarkan, dan keterampilan yang baik diperlukan agar didapatkan hasil yang akurat. e. Tekanan osmosis Membran berpori yang dapat dilalui pelarut tetapi zat terlarut tidak dapat melaluinya disebut dengan membran semipermeabel. Bila dua jenis larutan dipisahkan denga membran semipermeabel, pelarut akan bergerak dari sisi konsentrasi rendah ke sisi konsentrasi tinggi melalui membran. Fenomena ini disebut osmosis. Membran sel adalah contoh khas membran semipermeabel. Membran semipermeabel buatan juga tersedia.
Bila larutan dan pelarut dipisahkan membran semipermeabel, diperlukan tekanan yang cukup besar agar pelarut bergerak dari larutan ke pelarut. Tekanan ini disebut dengan tekanan osmosis.
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 Tekanan osmosis larutan 22,4 dm3 pelarut dan 1 mol zat terlarut pada 0 C adalah 1,1 x 105 N m-2. Hubungan antara konsentrasi dan tekanan osmoisi diberikan oleh hukum vant Hoffs. V = nRT (7.8) adalah tekanan osmosis, V volume, T temperatur absolut, n jumlah zat (mol) dan R gas. Anda dapat melihat kemiripan formal antara persamaan ini dan persamaan keadaan gas. Sebagaimana kasus dalam persamaan gas, dimungkinkan menentukan massa molekular zat terlarut dari hubungan ini. f. Viskositas Gaya tarik menarik antar molekul yang besar dalam cairan menghasilkan viskositas yang tinggi. Koefisien viskositas didefinisikan sebagai hambatan pada aliran cairan. Gas juga memiliki viskositas, tetapi nilainya sangat kecil. Dalam kasus tertentu viskositas gas memiliki peran penting, misalnya dalam peawat terbang.
1. Viskositas cairan yang partikelnya besar dan berbentuk tak teratur lebih tinggo daripada yang partikelnya kecil dan bentuknya teratur.
2. Semakin tinggi suhu cairan, semakin kecil viskositasnya.
Dua poin ini dapat dijelaskan dengan teori kinetik. Tumbukan antara partikel yang berbentuk bola atau dekat dengan bentuk bola adalah tumbukan elastik atau hampir elastik. Namun, tumbukan antara partikel yang bentuknya tidak beraturan cenderung tidak elastik. Dalam tumbukan tidak elastik, sebagian energi translasi diubah menjadi energi vibrasi, dan akibatnya partikel menjadi lebih sukar bergerak dan cenderung berkoagulasi. Efek suhu mirip dengan efek suhu pada gas. Koefisien viskositas juga kadang secara singkat disebut dengan viskositas dan diungkapkan dalam N s m-2 dalam satuan SI.
Bila sebuah bola berjari-jari r bergerak dalam cairan dengan viskositas dengan kecepatan U, hambatan D terhadap bola tadi diungkapkan sebagai. D = 6hrU (7.9)
Hubungan ini (hukum Stokes) ditemukan oleh fisikawan Inggris Gabriel Stokes (1819-1903). g. Tegangan permukaan
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya antarmolekul dalam cairan dan didefinisikan sebagai hambatan peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan permukaan didefinisikan pada antarmuka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada antarmuka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan tegangan antarmuka. Tarikan antarmolekul dalam dua fas dan tegangan permukaan di antarmuka antara dua jenis partikel ini akan menurun bila tempeartur menurun. Tegangan antarmuka juga bergantung pada struktur zat yang terlibat. Molekul dalam cairan ditarik oleh molekul di sekitarnya secara homogen ke segala arah. Namun, molekul di permukaan hanya ditarik ke dalam oleh molekul yang di dalam dan dengan demikian luas permukaan cenderung berkurang. Inilah asal mula teori tegangan permukaan. Bentuk tetesan keringat maupun tetesan merkuri adalah akibat adanya tegangan permukaan.
Cairan naik dalam kapiler, fenomena kapiler, juga merupakan fenomena terkenal akibat adanya tegangan permukaan. Semakin besar tarikan antar molekul cairan dan kapilernya, semakin besar daya basah cairan. Bila gaya gravitasi pada cairan yang naik dan tarikan antara cairan dan dinding kapiler menjadi berimbang, kenaikan akan terhenti. Tegangan permukaan diungkapkan sebagai.
= rhdg/2 . (7.10) h adalah tinggi kenaikan cairan, r radius kapiler dan g percepatan gravitasi. Jadi, tegangan permukaan dapat ditentukan dengan percobaan.
Viskositas dan Aliran Fluida Dalam Bagian 14.6 kita secara singkat membahas beberapa konsekuensi dari viskositas, yang gaya gesek yang bertindak dalam fluida bergerak. Mari kita lihat bagaimana untuk memberikan kuantitatif ukuran viskositas dari suatu fluida. Setelah kita memiliki ini, kita akan dapat memotivasi hubungan penting yang disebut persamaan Poiseulle yang mengatur aliran
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 viskos cairan dalam pipa. Kita juga akan melihat bagaimana viskositas mempengaruhi gerak benda padat melalui fluida.Untuk melihat bagaimana mengukur viskositas, mari kita pertimbangkan contoh sederhana kental aliran: gerakan cairan di antara dua pelat paralel (Gambar T4.1). Bagian bawah pelat stasioner, dan pelat atas bergerak dengan kecepatan konstan . Cairan dalam kontak dengan permukaan masing-masing memiliki kecepatan yang sama seperti permukaan itu. Kecepatan aliran. lapisan antara dari peningkatan cairan seragam dari satu permukaan ke yang lain, seperti ditunjukkan oleh anak panah, sehingga lapisan cairan geser mulus di atas satu sama lain; aliran laminar. Aportion dari cairan yang memiliki bentuk instan abcd di beberapa memiliki bentuk beberapa saat kemudian dan menjadi lebih dan lebih menyimpang sebagai gerak terus. Artinya, fluida dalam keadaan regangan geser terus meningkat. Untuk mempertahankan gerakan ini, kita harus menerapkan gaya konstan F ke kanan pada pelat atas untuk tetap bergerak dan kekuatan yang sama besarnya ke kiri pada pelat yang lebih rendah untuk menahannya stasioner. Jika A adalah luas permukaan setiap piring, rasio F / A geser stres diberikan pada fluida. Dalam Bagian 11.4 kita mendefinisikan regangan geser sebagai rasio perpindahan untuk l panjang (lihat Gambar T4.2). Dalam strain, yang solid geser adalah sebanding dengan geser stres. Dalam cairan regangan geser meningkat terus menerus dan tanpa batas sebagai . Selama stres diterapkan. Stres tidak tergantung pada regangan geser, namun pada perusahaan tingkat perubahan. Laju perubahan strain, juga disebut laju regangan, sama dengan laju perubahan. Alat yang dipakai untuk menentukan Viscositas dinamakan Viscometer . Ada beberapa jenis Viscometer, diantaranya : a)Viscometer Ostwald b)Viscometer Lehman c)Viscometer bola jatuh dari Stokes. Viscometer Ostwald: Cara penggunaannya :Jika air dipakai sebagai pembanding, mula-mula air dimasukkan melaui tabungA kemudian dihisap agar masuk ke tabung B tepatsampai batas a kemudiandilepaskan dan siapkanstopwatch sebagai pengukur waktu.Umpamanya waktuyang diperlukan air untuk bergerak dari permukaan asampai b sama dengan t 1,setelah itu percobaandiganti dengan zat cair laindengan cara yang sama seperti disamping.Umpamanya diperlukan t 2. dengan menggunakan rumus Poiseville karena V. Pada Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlahcairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkanoleh berat cairan itu sendiri, jadi waktu yang dibutuhkan oleh cairan untuk melalui batas a dan b dapat diukur menggunakan stop watch. VISCOMETER LEHMAN Nilai viscositas Lehman didasarkan pada waktu kecepatan alir cairan yangakan diuji atau dihitung nilai viscositasnya berbanding terbalik dengan waktukecepatan alir cairan pembanding, dimana cairan pembanding yang digunakan adalahair.
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 VISCOMETER BOLA JATUH STOKES Terhadap sebuah benda yang bergerak jatuh didalam fluida bekerja tigamacam gaya, yaitu :Gaya gravitasi atau gaya berat (W). gaya inilah yang menyebabkan benda bergerak ke bawah dengan suatu percepatan. Gaya apung (buoyant force) atau gaya Archimedes (B). arah gayaini keatas dan besarnya sama dengan berat fluida yang dipindahkanoleh benda itu.Gaya gesek (Frictional force) Fg. Alat ini terdiri dari sebuah tabung yang di bagian dinding luarnya diselubungidengan air agar suhu di dalamnya konstan. Digunakan untuk menentukan Viscositascairan yang kental tetapi yang tembus cahaya agar dapat mengamati jatuhnya bola peluru sampai ke dasar tabung. Hukum Stokes merupakan dasar viscositas bola jatuh. Viscositas ini terdiriatas gelas silinder dengan cairan yang akan diteliti dan dimasukkan kedalamtermostat. Hukum Pokok Hidrostatika Tekanan zat cair dalam keadaan tidak mengalir dan hanya disebabkan oleh beratnya sendiri disebut tekanan hidrostatika. Besarnya tekanan hidrostatika suatu titik dalam zat cair yang tidak bergerak dapat diturunkan sebagai berikut:
Tinjau zat cair dengan massa jenis berada dalam wadah silinder dengan luas alas A dan ketinggian h seperti pada Gambar 8.1. Volume zat cair dalam wadah V - Ah sehingga berat zat cair dalam wadah adalah:
Dengan demikian tekanan hidrostatika di sebarang titik pada luas bidang yang diarsir oleh zat cair dengan kedalaman h dari permukaan adalah
Dengan g : percepatan gravitasi, m/s2 dan h : kedalaman titik dalam zat cair diukur dari permukaan zat cair, m. Hukum Pascal
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036
Tekanan yang bekerja pada fluida statis dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata, hal ini dikenal sebagai prinsip PASCAL. Tinjau sistem kerja penekan hidrolik seperti pada Gambar 8.2. apabila dikerjakan tekanan p1 pada penampang A1 maka tekanan yang sama besar akan diteruskan ke penampang A2 sehingga memenuhi p1 = p2 dan diperoleh perumusan sebagai berikut :
Alat-alat teknik yang menggunakan sistem prinsip Pascal adalah rem hidrolik dan pengangkat mobil dalam bengkel. Hukum Archimedes
Prinsip Archimedes Di dalam fluida yang diam, suatu benda yang dicelupkan sebagian atau seluruh volumenya akan mengalami gaya tekan ke atas (gaya apung) sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut, yang lazim disebut gaya Archimedes. Perhatikan elemen fluida yang dibatasi oleh permukaan s (Gambar 8.3)
Pada elemen ini bekerja gaya-gaya : - gaya berat benda W - gaya-gaya oleh bagian fluida yang bersifat menekan permukaan s, yaitu gaya angkat ke atas Fa. Kedua gaya saling meniadakan, karena elemen berada dalam keadaan setimbang dengan kata lain gaya-gaya keatas = gaya-gaya kebawah.Artinya resultante seluruh gaya pada permukaan s arahnya akan keatas, dan besarnya sama dengan berat elemen fluida tersebut dan titik tangkapnya adalah pada titik berat elemen. Dari sini diperoleh prinsip Archimedes yaitu bahwa
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 suatu benda yang seluruhnya atau sebagian tercelup didalam satu fluida akan mendapat gaya apung sebesar dengan berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Diantara semua sifat-sifat fluida, viskositas memerlukan perhatian yang terbesar dalam telaahan tentang aliran fluida. Sifat serta ciri-ciri viskositas dibahas dalam pasal ini, juga dimensi dan faktor konversi bagi viskositas mutlak maupun viskositas kinematik. Viskositas adalah sifat fluida yang mendasari diberikannya tahanan terhadap tegangan geser oleh fluida tersebut.
Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan gesek berbanding lurus dengan viskositas. Gula tetes dan ter merupakan contoh cairan yang sangat viskos, air dan udara mempunyai viskositas yang kecil.VISKOSITAS MOONEY KARET ALAM Salah satu kelemahan pokok karet alam dibandingkan dengan karet sintetis adalah nilai viskositas Mooneynya sangat bervariasi sehingga menyulitkan konsumen dalam membuat kompon barang jadi karet, khususnya ban. Sehingga perkembangan akhir-akhir ini menunjukkan bahwa setiap konsumen (pabrik ban) menghendaki nilai viskositas Money dari SIR-20 (Standard Indonesian Rubber) pada jarak tertentu, misalnya Goodyear antara 65-75, Michelin 80-85, Yokohama 75-85, dan Aliance 62-72 (4). Hal ini menunjukkan bahwa setiap konsumen menginginkan konsistensi nilai viskositas Mooney dari produsen karet, atau dengan kata lain setiap konsumen menghendaki kemantapan nilai viskositas Mooney dari produsen karet. Beberapa kemungkinan alasan konsumen menghendaki nilai viskositas Mooney yang mantap adalah pengujian untuk mendapatkan nilai viskositas Mooney lebih mendekati processability di pabrik ban dibandingkan dengan nilai Po (plastisitas). Hal ini disebabkan pengujian viskositas Mooney dilakukan dengan proses shearing (gesekan) yang mirip dengan proses pencampuran karet dan bahanbahan lain dalam pembuatan kompon karet dibandingkan dengan pengujian Po yang hanya berdasarkan pampatan (tekanan) terhadap sampel karet dan hasilnya diperoleh dari perbandingan antara keping uji sesudah dan sebelum pemampatan. Juga dalam pembuatan kompon dikehendaki nilaiviskositas Mooney tertentu supaya pencampuran antara dua jenis karet atau lebih yang berbeda dapat dilakukan dengan mudah dan tidak memerlukan energi yang banyak. Karet viskositas Mooney mantap dikehendaki oleh konsumen sebab dengan viskositas mantap tidak diperlukan proses premastikasi yang memerlukan energi sebesar 33-35% dari total energi yang diperlukan untuk
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036pembuatan kompon barang jadi karet. Dengan adanya proses tanpa premastikasi akan meningkatkan hampir duB kali hasil kapasitas (output) dalam pencampuran kompon. Disamping itu juga akan meningkatkan konsistensi dalam pencampuran kompon (masterbatch) dan viskositas dari karet komponnya. Dampaknya akan mengurangi kegagalan mutu (scrap) selama pengolahan menjadi barang jadi karet (5). Dengan adanya kecendrungan permintaan kensumen terhadap hasil pengujian terhadap nilai viskositas Mooney untuk jenis SIR-20, hal ini memungkinkan terjadinya peningkatan permintaan konsumen terhadap karet viskositas mantap. Dalam tulisan ini dikemukakan tinjauan tentang viskositas Mooney sejak dari pengertian viskositas Mooney sampai pada cara pengukurannya, terjadinya reaksi storage hardening, kemungkinan-kemungkinan penyebab dan cara penanggulangan reakasi storage hardening. Pengertian Viskositas Mooney Viskositas Mooney karet alam (Hevea Brasiliensis) menunjukkan panjangnya rantai molekul karet atau berat molekul serta derajat pengikatan silang rantai molekulnya (7). Pada umumnya semakin tinggi berat molekul (BM) hidrokarbon karet semakin panjang rantai molekul dan semakin tinggi tahanan terhadap aliran dengan kata lain karetnya semakin viskous dan keras. Dalam pembuatan ban karet alam dengan 8 M tinggi cukup menarik karena sifat fisika ban yang dihasilkan seperti daya kenyal, tegangan tarik, perpanjangan putus dan sebagainya cukup baik. Tetapi energi yang dibutuhkan untuk melumat karet dengan BM tinggi cukup besar sehingga kurang menguntungkan. Sebaliknya hidrokarbon karet dengan BM rendah membutuhkan energi yang lebih sedikit jumlahnya pada proses pembuatan ban, tetapi sifat fisika yang dihasilkan kurang baik. Oleh karena itu karet alam dengan BM yang medium dapat memberikan titik temu antara energi yang hemat dengan sifat fisika yang unggul. Derajat pengikat silang rantai molekul yang tinggi menyatakan semakin banyak reaksi ikatan silang (cross linking reaction) yang terjadi, sehingga akan meningkatkan nilai viskositas Mooney karet alam. Cara Pengukuran Viskositas Mooney Pengukuran viskositas Mooney dilakukan dengan Mooney viscometer, yaitu berdasarkan pengukuran gesekan (shearing) rotor (torque) pada karet padat yang berfungsi sebagal tahanan dengan meletakkan sampel karet di atas dan di bawah rotor yang dapat berputar. Sebelum motor dijalankan dipanaskan selama 1 menit. Kemudian motor dijalankan den rotor akan berputar. Tenaga yang digunakan untuk memutar rotor di dalam sampel karet dapat dibaca pada skala. Pembacaan dilakukan setelah 5 menit. Bila pada skala tercatat 55 artinya viskositas Mooney adalah 55 dan ditulis viskositas karet = 55 ML. 1 (100C, 5'), dengan pengertian satuan sebagai berikut: M = Mooney L = Large rotor (rotor ukuran besar) 1 = pemanasan pendahuluan 1 menit 100C = suhu yang dipakai untuk pengujian 5' = pembacaan 5 menit setelah rotor dipanaskan dan dijalankan. Nilai viskositas Mooney yang didapat berlawanan dengan nilai plastisitas, sebab semakin plastis sampel karet yang diuji maka semakin cepat rotor berputar, yang berarti tenaga yang dibutuhkan untuk memutar rotor semakin kecil, hal ini menunjukkan viskositasnya rendah. Jadi pengukuran viskositas Mooney ini sama dengan pengukuran gesekan antara rotor oleh suatu tenaga dengan karet sebagai tahanannya. Di lain pihak jika viskositas tinggi berarti karet keras atau kurang plastis yang menghasilkan tahanan kuat akibatnya rotor berputar lambat dan memerlukan tenaga yang besar. Sebaliknya jika viskositas rendah berarti karet lunak atau lebih plastis, sehingga tahanan lemah akibatnya untuk memutar rotor hanya diperlukan tenaga yang kecil. Mooney viskomemer pada dasarnya adalah alat untuk mengukur aliran shear viscocity yang dirancang pada ML (1+4) dengan strain rate : 1,5/detik setelah pemanasan pendahuluan pada suhu 100C selama 1 menit, kemudian dilanjutkan periode shear selama 4 menit. Pengukuran aliran dilakukan selama kompresi sederhana pada suhu 1000C. Stress adalah intensitas pada suatu titik dalam suatu benda oleh gaya-gaya internal atau kompnen-konponen suatu gaya yang bekerja pada suatu bidang lewat titik tersebut. Stress dinyatakan dalam gaya per satuan luas. Starin adalah perubahan satuan oteh gaya dalam ukuran atau bentuk dari suatu benda yang mengacu ke bentuk atau ukuran semula. Strain dinyatakan dalam perpanjangan dibagi panjangan semula. Mooney viscometer ini sebenamya mengukur aliran secara kasar berdasarkan sifat aliran dengan kecepatan strain rendah. Hubungan antara viskositas Mooney dan
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036shear stress tergantung dari jenis mutu karet alam. Sampel dari jenis mutu karet yang berbeda dengan nilai viskositas Mooney yang sama ternyata menunjukkan sifat aliran pada kecepatan shear yang tinggi. Gesekan sampel karet oleh rotor dalam pengujian viskositas Mooney dapat juga digunakan untuk mengukur stress relaksasi (1). Dan dalam kejadian ini pengaruh thixotropy (breakdown dalam struktur) dapat dikurangi dengan lamanya perlakuan shearing. Stress relaksasi merupakan pengukuran langsunguntuk mengetahui respon sebagian elastisisitas dari suatu bahan. Stress relaksasi adalah bahan yang diberikan perlakuan shear stress dan stress tersebut dibiarkan relax pada strain yang konstan. Jadi secara tidak langsung pengukuran viskositas Mooney merupakan pengukuran respon sebagian elastisitas karet mentah.
Aliran Laminar dan Turbulen, Froud number dan Reynold numberAir yang mengalir, gas juga akan mengalir begitu juga substansi lain yang biasa d sebut fluida, yang disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan. Dalam kehidupan sehari2 banyak d jumpai fluida yang mengalir. Air dalam pipa PDAM kemudian keluar melalui keran , air d sungai2, sampai minuman dalam gelas yang diaduk dengan sendok. Kejadian2 seperti itu ada di sekitar kita. Dalam aliran fluida semacam itu terdapat fenomena yang bisa d pelajari. Ada hal2 yang berpengaruh satu sama lain. Jenis zat, kekentalan, kecepatan alir menjadi dasar tema pembicaraan. Berdasarkan karakteristik struktur internal aliran, aliran fluida dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu aliran laminer dan turbulen. ArusLaminer Merupakan aliran yang jarang terjadi pada air dan tidak begitu penting dalam aliran udara, tapi ini terjadi dalam viscosity fluida yang tinggi seperti campuran sediment dalamair,es&lava. Alirannya relatief mempunyai kecepatan rendah dan fluidanya bergerak sejajar (laminae)&mempunyai batasan-batasan yang berisi aliran fluida.Aliran laminar adalah aliran fluida tanpa arus turbulent ( pusaran air ). Partikel fluida mengalir atau bergerak dengan bentuk garis lurus dan sejajar. Laminar adalah ciri dari arus yang berkecepatan rendah, dan partikel sedimen dalam zona aliran berpindah dengan menggelinding (rolling) ataupun terangkat (saltation). aliran fluida yang bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan (lanima-lamina) membentuk garis-garis alir yang tidak berpotongan satu sama lain. Hal tersebut d tunjukkan oleh percobaan Osborne Reynold. Pada laju aliran rendah, aliran laminer tergambar sebagai filamen panjang yang mengalir sepanjang aliran. Aliran ini mempunyai Bilangan Reynold lebih kecil dari 2300. Laminar aliran, kadang-kadang dikenal sebagai merampingkan aliran, terjadi ketika cairan mengalir dalam lapisan paralel, dengan tidak ada gangguan antara lapisan. [1] Pada kecepatan rendah cairan cenderung untuk mengalir tanpa pencampuran lateral, dan berdekatan geser lapisan melewati satu sama lain seperti kartu bermain . Tidak ada arus silang tegak lurus terhadap arah aliran, atau pusaran atau gumpalan cairan. [2] Pada aliran laminar gerakan partikel cairan sangat teratur dengan semua partikel bergerak dalam garis lurus sejajar dengan dinding pipa. [3 ] Dalam dinamika fluida , aliran laminar adalah sebuah rezim yang ditandai dengan tingginya aliran difusi momentum dan momentum rendah konveksi .Ketika fluida mengalir melalui saluran tertutup seperti pipa atau antara dua pelat datar, salah satu dari dua jenis aliran dapat terjadi tergantung pada kecepatan fluida: aliran laminar atau aliran turbulen . Aliran laminar adalah kebalikan dari aliran turbulen yang terjadi pada kecepatan yang lebih tinggi di mana pusaran atau paket kecil dari partikel fluida yang mengarah ke bentuk pencampuran lateral. [2] Dalam aliran laminar istilah non-ilmiah adalah "mulus", sementara aliran turbulen adalah "kasar."
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 Jenis aliran fluida yang terjadi di dalam saluran adalah masalah penting dalam dinamika fluida. Para berdimensi bilangan Reynolds adalah parameter penting dalam persamaan yang menjelaskan apakah kondisi aliran laminer atau menyebabkan aliran turbulen. Dalam kasus aliran melalui pipa lurus dengan penampang lingkaran, pada bilangan Reynolds di bawah nilai kritis sekitar 2040 [4] gerakan fluida akhirnya akan laminar, sedangkan pada bilangan Reynolds aliran yang lebih besar dapat bergolak. Bilangan Reynolds pembatasan laminar dan aliran turbulen tergantung pada geometri aliran tertentu, dan terlebih lagi, transisi dari aliran laminar menjadi turbulensi dapat sensitif terhadap tingkat gangguan dan ketidaksempurnaan hadir dalam konfigurasi tertentu. Bila bilangan Reynolds jauh kurang dari 1, Merayap gerak atau aliran Stokes terjadi. Ini merupakan kasus ekstrim dari aliran laminar mana viskos (gesekan) efek yang jauh lebih besar daripada gaya inersia . Aplikasi umum dari aliran laminar akan berada di kelancaran arus cairan kental melalui tabung atau pipa. Dalam hal ini, kecepatan aliran bervariasi dari nol pada dinding maksimum sepanjang tengah kapal. Profil aliran aliran laminar dalam tabung dapat dihitung dengan membagi aliran ke silinder elemen tipis dan menerapkan gaya viskos kepada mereka. Sebagai contoh, perhatikan aliran udara di atas pesawat sayap . Para lapisan batas adalah lembaran sangat tipis dari udara berbaring di atas permukaan sayap (dan semua permukaan lain dari pesawat). Karena udara memiliki viskositas , lapisan udara cenderung untuk mematuhi sayap. Sebagai sayap bergerak maju melalui udara, lapisan batas pada aliran yang pertama lancar atas bentuk streamline dari airfoil . Berikut aliran laminar dan disebut lapisan batas adalah lapisan laminer . Prandtl menerapkan konsep lapisan batas laminar menjadi airfoil pada tahun 1904 >ArusTurbulent Aliran acak dan mempunyai kecepatan beraneka ragam. Aliran ini terjadi di air dan udara. Aliran ini lebih efficient dalam mengangkut dan menjalankan sediment karena beranekaragamnya gradient kecepatannya. Pada arus turbulen, massa air bergerak keatas, kebawah, dan secara lateral berhubungan dengan arah arus yang umum, memindahkan massa dan momentum. Dengan gerakan tidak beraturan seperti itu, massa atau gumpalan fluida akan mempunyai percepatan menyimpang yang hanya sedikit persentasinya dari kecepatan rata-rata, meskipun begitu arus turbulen bersifat menentukan arus, sebab turbulen menjaga patikel-partikel dalam suspensi, secara konstan, seperti clay dan silt pada sungai dan pasir pada arus turbidit, atau secara berangsur, seperti pada kebanyakan butir pasir disungai,pantaidanbukitpasir. Turbulen mentransport partikel-partikel dengan dua cara; dengan penambahan gaya fluida dan penurunuan tekanan lokal ketika pusaran turbulen bekerja padanya. Keduanya adalah penyebab terjadinya transportasi pasir sepanjang bawah permukaan. Di alam hampir semua mekanisme transport pasir terjadi secara turbulen. Turbulen terutama terjadi di sungai akibat penggerusan sepanjang batas arus air, dan meningkat akibat kekasaran bawah permukaan; sepanjang garis pantai dan laut penyebabnya adalah ombak, tekanan angin permukaan, dan penggerusan arus. Di udara turbulen yang
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 membawa bekas ledakan volkanis ditransport angin. Besarnya gerakan turbulen bervariasi dari mikro hingga makro, yang terakhir tadi sangat mudah dilihat di sungai dengan penampakkan pusaran yang kompleks atau dengan boil yang berbenturan dengan permukaan sungai, secara terus menerus. aliran fluida yang partikel-partikelnya bergerak secara acak dan tidak stabil dengan kecepatan berfluktuasi yang saling interaksi. Akibat dari hal tersebut garis alir antar partikel fluidanya saling berpotongan. Oleh Osborne Reynold digambarkan sebagai bentuk yang tidak stabil yang bercampur dalam wamtu yang cepat yang selanjutnya memecah dan menjadi takterlihat. Aliran turbulen mempunyai bilangan reynold yang lebih besar dari 4000. Aliran yang mempunyai bilangan reynold antara 2300 4000 ada yang menyebut sebagai aliran dalam keadaan transisi. Perubahan dari kondisi laminer menuju aliran turbulen.
Kita dapat mengamati sifat aliran fluida dengan menyuntikkan filamen halus pewarna ke dalam aliran aliran dan mengambil catatan dari apa yang terjadi pada filamen ini. Ditemukan dalam percobaan bahwa pada kecepatan rendah pewarna filamen tetap utuh dan bahwa filamen membuat garis paralel dalam aliran aliran. Ini dikenal sebagai aliran Laminar (atau kental atau merampingkan).Jika kecepatan aliran secara bertahap meningkat, filamen pewarna pada akhirnya rusak dan tersebar di penampang pipa. Ini adalah aliran turbulen, di mana partikel-partikel fluida tidak bergerak dalam garis paralel tetapi bergerak di arah umum aliran.Jika partikel fluida di sungai terganggu, inersia akan cenderung bergerak dalam arah baru, namun pasukan kental dari cairan sekitarnya akan cenderung bergerak dalam arah aliran. Jika gaya geser yang cukup besar untuk mengatasi penyimpangan, maka kita harus kental atau aliran laminar. Namun, jika gaya geser yang relatif lebih lemah, dan tidak cukup untuk mengatasi inersia partikel, maka kita memiliki aliran turbulen. Oleh karena itu rasio inersia untuk pasukan viskos yang menentukan apakah aliran laminer atau akan bergolak. Rasio kekuatan inersia untuk pasukan viscour diberikan oleh:cl (Reynolds Number)Oleh karena itu, bilangan Reynolds yang menentukan apakah aliran laminer atau akan bergolak. Viskositas kinematikBilangan Reynolds juga dapat dinyatakan sebagai cl l adalah dimensi karakteristik dalam sistem misalnya diameter pipa di mana fluida mengalir. Percobaan telah menunjukkan bahwa jika bilangan Reynolds kurang dari 2000, maka aliran akan laminar. Jika di atas 2000 kemungkinan akan bergolak, aliran turbulen namun dapat eksis pada bilangan Reynolds yang jauh lebih tinggi. Resistensi terhadap aliran dalam pipa Ketika cairan mengalir melalui pipa kekasaran internal (e) dari dinding pipa dapat menciptakanlokal arus eddy dalam fluida menambahkan resistensi terhadap aliran fluida. Pipa dengandinding yang halus seperti kaca, kuningan tembaga, dan polietilen hanya memiliki dampak yang kecil terhadapperlawanan gesekan. Pipa dengan dinding kurang mulus seperti beton, besi cor danbaja akan membuat lebih besar arus eddy yang kadang-kadang akan memiliki dampak yang signifikan terhadapperlawanan gesekan. Profil kecepatan dalam pipa akan menunjukkan bahwa fluida di tengah sungai akan bergerak lebih cepat dari cairan menuju tepi sungai. Oleh karena gesekan akan terjadiantara lapisan dalam fluida.Cairan dengan viskositas tinggi akan mengalir lebih lambat dan umumnya akan tidak mendukung eddy arus dan karenanya kekasaran pipa
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 internal tidak akan berpengaruh pada gesekan perlawanan. Kondisi ini dikenal sebagai aliran laminar >.ReynoldNumber Bilangan Reynolds adalah angka berdimensi. Nilai-nilai tinggi dari parameter (d urutan 10 juta) mengindikasikan bahwa pasukan viskos kecil dan aliran pada dasarnya inviscid. Para persamaan euler kemudian dapat digunakan untuk model aliran. Nilai-nilai rendah dari parameter (diurutan 1 ratus) mengindikasikan bahwa pasukan viskos harus dipertimbangkan. Untuk membedakan antara arus turbulen dan laminar Reynold Number, R; digunakan dan digambarkanolehpersamaan*gambarrumus9 di mana L adalah panjang, kadang-kadang disebut radius hidrolik (biasanya diambil kedalaman sungai). Angka Reynolds adalah perbandingan gaya inersia fluida dan viscositasnya, dan menghadirkan perbandingan antara suatu gaya pemercepat dan lambat. Tuan Osborne Reynolds, suatu Ahli ilmu fisika Inggris, 1883 memberikan hubungan antara inersia dan viscosity dan memberikan persamaan tanpa dimensi ini. Karena geometri aliran yang diberikan adalah suatu Angka Reynolds, pastinya lebih dari 2000, menunjukkan bahwa arus itu adalah turbulen dan inersia tersebut melebihi gaya viscositasnya. Jadi semakin besar Reynold number, sedikit pengaruh dynamic viscosity dalam pola aliran. Sebaliknya, jika R kecil, kurang dari 500, viscosity dominan dan arus tersebut laminar. Pada setiap boundary, cairan, dan temperatur akan ada suatu zona yang menyatakan keadaan transisi aliran, antara turbulen dan laminar. Zona transisi itu juga bergantung pada geometri aliran juga bentuk permukaan dalam hal ini kekasaran permukaanboundarytersebut. Bilangan Reynolds dapat didefinisikan untuk sejumlah situasi yang berbeda di mana fluida berada dalam gerak relatif terhadap permukaan (definisi bilangan Reynolds tidak menjadi bingung dengan Persamaan Reynolds atau persamaan pelumasan). Definisi ini umumnya termasuk sifatsifat fluida kepadatan dan viskositas, ditambah kecepatan dan sebuah panjang karakteristik atau dimensi karakteristik. Dimensi ini adalah masalah konvensi - misalnya radius atau diameter samasama berlaku untuk lingkungan atau lingkaran, tapi satu yang dipilih oleh konvensi. Untuk pesawat atau kapal, panjang atau lebar dapat digunakan. Untuk aliran dalam pipa atau bola bergerak dalam cairan diameter internal yang umumnya digunakan saat ini. Bentuk lain (seperti pipa persegi panjang atau non-bola objek) memiliki diameter setara didefinisikan. Untuk cairan kepadatan variabel (gas kompresibel misalnya) atau variabel viskositas ( non-Newtonian cairan ) aturan khusus berlaku. Kecepatan juga dapat menjadi masalah konvensi dalam beberapa keadaan, terutama diaduk kapal. Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vs) terhadap gaya viskos (/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Namanya diambil dari Osborne Reynolds (18421912) yang mengusulkannya pada tahun 1883. Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan bilangan tak berdimensi lain, untuk memberikan kriteria untuk menentukan dynamic similitude. Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 bilangan tak berdimensi yang relevan, keduanya disebut memiliki kemiripan dinamis.Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut
Bilangan Reynolds menetapkan skala terkecil dari gerakan turbulen Dalam aliran turbulen, ada rentang skala dari gerakan fluida waktu bervariasi. Ukuran skala terbesar gerakan fluida (kadang-kadang disebut pusaran) ditetapkan oleh geometri keseluruhan aliran. Sebagai contoh, dalam sebuah cerobong asap industri, skala terbesar gerakan fluida adalah sebagai besar sebagai diameter dari stack sendiri. Ukuran skala terkecil diatur oleh bilangan Reynolds. Dengan meningkatnya bilangan Reynolds, skala yang lebih kecil dan lebih kecil dari aliran yang terlihat. Dalam sebuah cerobong asap, asap mungkin tampak telah banyak gangguan kecepatan yang sangat kecil atau pusaran, di samping pusaran besar besar. Dalam pengertian ini, bilangan Reynolds merupakan indikator dari berbagai skala di aliran. Semakin tinggi bilangan Reynolds, semakin besar rentang skala. Pusaran terbesar akan selalu menjadi ukuran yang sama; pusaran terkecil ditentukan oleh bilangan Reynolds. Apa penjelasan untuk fenomena ini? Sebuah bilangan Reynolds yang besar menunjukkan bahwa pasukan viskos tidak penting pada skala besar aliran. Dengan dominasi yang kuat dari gaya inersia selama pasukan kental, skala terbesar gerakan fluida yang teredam-tidak ada viskositas cukup untuk mengusir gerakan mereka. Energi kinetik harus "cascade" dari skala ini besar untuk skala semakin kecil sampai tingkat yang tercapai skala cukup kecil untuk viskositas menjadi penting (yaitu, kekuatan kental menjadi urutan yang inersia). Hal ini di skala ini kecil dimana disipasi energi oleh tindakan kental akhirnya terjadi. Bilangan Reynolds menunjukkan apa yang skala ini terjadi disipasi viskos. Oleh karena itu, karena pusaran terbesar ditentukan oleh geometri aliran dan skala terkecil yang ditentukan oleh viskositas, bilangan Reynolds dapat dipahami sebagai rasio dari skala terbesar dari gerakan turbulen dengan skala terkecil. bilangan Reynolds dalam fisiologi Hukum Poiseuille yang pada sirkulasi darah dalam tubuh tergantung pada aliran laminar . Pada aliran turbulen laju alir sebanding dengan akar kuadrat dari gradien tekanan, sebagai lawan proporsionalitas langsung untuk gradien tekanan dalam aliran laminar. Menggunakan definisi bilangan Reynolds kita dapat melihat bahwa diameter besar dengan aliran cepat, di mana kepadatan darah tinggi, cenderung ke arah turbulensi. Perubahan yang cepat dalam diameter pembuluh dapat menyebabkan aliran turbulen, misalnya bila pembuluh sempit melebar untuk yang lebih besar. Selanjutnya, ateroma dapat menjadi penyebab dari aliran turbulen, dan turbulensi mendeteksi tersebut dengan stetoskop bisa merupakan tanda dari kondisi seperti ini. bilangan Reynolds dalam cairan kental Dimana viskositas secara alami tinggi, seperti solusi polimer dan polimer mencair, aliran laminar biasanya. Bilangan Reynolds sangat kecil dan Hukum Stokes ' dapat digunakan untuk
IKATAN MAHASISWA TEKNOLOGI HASIL PERIKANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA MULTI IDOLA TRICIA 05111006036 mengukur viskositas dari fluida. Spheres diperbolehkan untuk jatuh melalui fluida dan mereka mencapai kecepatan terminal dengan cepat, dari mana viskositas dapat ditentukan. Aliran laminar solusi polimer dimanfaatkan oleh hewan seperti ikan dan lumba-lumba, yang memancarkan solusi kental dari kulit mereka untuk membantu mengalir di atas tubuh mereka saat berenang. Telah digunakan dalam balap kapal pesiar oleh pemilik yang ingin mendapatkan keuntungan kecepatan dengan memompa larutan polimer seperti berat molekul rendah polioksietilena dalam air, di atas permukaan terbasahi lambung. Hal ini, bagaimanapun, suatu masalah bagi pencampuran polimer, karena turbulensi yang diperlukan untuk mendistribusikan pengisi halus (misalnya) melalui materi. Penemuan seperti "mixer mentransfer rongga" telah dikembangkan untuk menghasilkan beberapa lipatan ke dalam lelehan bergerak sehingga untuk meningkatkan pencampuran efisiensi. Perangkat dapat dipasang ke Pengekstrusi untuk membantu pencampuran.
>.Froudnumber Bilangan tanpa dimensi yang lainnya adalah Froud number, F, Perbandingan antara gaya inersia dan gaya gravitasi. Froude number didefinisikan sebagai *gambar rumus 10 Di mana U adalah kecepatan, h adalah kedalaman, dan g adalah kecepatan gravitasi. Karena froud number adalah perbandingan inersia dan kekuatan gaya berat, Froude number, digunakan dalam permasalahan aliran fluida ketika arus mempunyai suatu tidak terkurung atau muka-bebas seperti di suatu arus atau di muara pasang surut. Konsep free surface current telah diperluas dalam aplikasinya untuk submarine turbidity current, yang memiliki permukaan bebas dianggap memiliki interferensi antara arus turbit yang lebih pekat bagian bawah dan air bersih di atasnya. Dalam free surface flow gravitasi memiliki peranan penting tidak seperti, dalam pipa tertutup dimana tekanan adalah faktor dominan. Froude number juga membedakan dua tipe aliran, shooting atau super critikal (F>1) dan tranquil, kadang disebut streaming, atau subkritikal (F
