FLUIDA DAN SIFAT-SIFATNYA
1. Definisi Fluida
Definisi
yang lebih tepat untuk membedakan zat padat dengan fluida adalah dari
karakteristik deformasi bahan-bahan tersebut. Zat padat dianggap sebagai bahan
yang menunjukan reaksi deformasi yang terbatas ketika menerima atau mengalami
suatu gaya geser (shear). Sedangkan fluida ,memperlihatkan penomena sebagai zat
yang terus menerus berubah bentuk apabila mengalami tekanan geser, dengan kata
lain yang dikategorikan sebagai fluida adaIah suatu zat yang tidak mampu mcnahan
tekanan geser tanpa berubah bentuk.
2. Sifat-Sifat
Fluida
a. Berat
jenis
Berat jenis (juga dikenal sebagai satuan berat) adalah berat
per satuan volume suatu benda. Simbol berat jenis adalah γ (Gamma huruf
Yunani). Nilai yang umum digunakan adalah berat jenis dari air di bumi pada
suhu 5 ° C yang 62,43 lbf/ft3 atau 9807 N/m3.
Istilah berat jenis, digunakan untuk menyatakan berat tertentu, juga
digunakan untuk kepadatan relatif. Dalam Sistem Satuan Internasional (SI)
dinyatakan dalam Newton per meter kubik: N/m3. Sistem teknis diukur
dalam kilogram force per meter kubik : kgf/m3.
b. Rapat
massa (mass density)
Massa
jenis atau disebut juga dengan istilah rapat massa adalah perbandingan antara
massa suatu zat dengan volumenya. Massa jenis merupakan ciri khas setiap zat.
Oleh karena itu zat yang berbeda jenisnya pasti memiliki massa jenis yang
berbeda pula. Massa jenis zat tidak dipengaruhi oleh bentuk dan volume. Jadi,
asalkan dibuat dari bahan yang sama, suatu benda akan memiliki massa jenis yang
sama.
Contoh:
•
Air = 1000 kgm-3
•
Air raksa = 13546 kgm-3
•
Udara = 1.23 kgm-3
Massa jenis zat dapat diukur.
Secara matematis, massa jenis zat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
ρ = m/V atau m = ρ x V atau V =
m/ρ
Kerapatan massa tidak tetap
tergantung suhu, tekanan, dan jenis fluida .
i.
Kerapatan Massa Gas
Untuk gas (fluida yang bersifat compressible /
dapat dimampatkan), maka
untuk hitungan kerapatan massa timbul pertanyaan hubungannya dengan perubahan
volume :
•
jika
v membesar, maka kerapatan massa bisa dihitung
•
jika
v mengecil sehingga menjadi sangat kecil, maka kerapatan massa jadi sangat
sulit dihitung
Sehingga
diambil asumsi dalam hitungan kerapatan massa fluida adalah ditentukan volume terkecil yang membatasi fluida
sehingga masih bisa dihitung dan didefinisikan kerapatan massa fluida pada
titik tersebut
ii.
Kerapatan Massa Air
Kerapatan massa air murni pada tekanan 760 mm Hg, pada beberapa suhu:
|
Suhu
(oC)
|
Kerapatan
massa (kg/m3)
|
|
0
|
999,87
|
|
4
|
1000
|
|
10
|
999,73
|
|
100
|
958,4
|
c. Volume
spesifik (specific volume)
Volume spesifik
= volume per satuan massa. Kebalikan dari kerapatan massa.
 |
d. Gravitasi
spesifik (specific gravity)
Gravitasi
spesifik = perbandingan antara kerapatan
massa fluida tertentu dengan kerapatan massa air pada suhu 4 oC
.
 |
e. Kompresibilitas
rata-rata
Kompresibilitas
rata-rata = perubahan volume mula-mula per satuan perubahan tekanan. Pertambahan
tekanan membuat penurunan volume sehingga persamaan diberi tanda negatif, akan
tetapi nilai b tetap positif pada saat
pertambahan tekanan maka suhu dapat berubah atau tetap .
Untuk
suhu tetap (isotermik) maka nilai b
Untuk suhu
berubah (isentropik) maka nilai b
Dalam
termodinamika didefinisikan
•
Cp = panas
jenis pada tekanan tetap
•
Cv = panas
jenis pada volume tetap
Untuk cairan, proses perubahan suhu
yang terjadi sangat kecil (pada proses adiabatik), sehingga dianggap :
bT
= bS (pada suhu tertentu)
f. Elastisitas
(elasticity)
Elastisitas
adalah kebalikan dari kompressibilitas digunakan parameter E yaitu modulus elastisitas
(bulk modulus of elasticity).
 |
g. Kekentalan
(viscocity)
Kekentalan
adalah sifat fluida untuk melawan tegangan geser.
Kekentalan
kinematik
 |
v
= kekentalan kinematik
m
= kekentalan absolut/dinamik
r
= kerapatan massa fluida
Kekentalan
dinamik = tegangan geser per satuan luas yang diperlukan untuk memindahkan
selapis fluida terhadap lapisan fluida yang lain dengan satu satuan kecepatan
sejauh satu satuan jarak.
h. Tegangan
permukaan (surface tension)
Tegangan
permukaan (surface tension) adalah besarnya gaya tarik yang bekerja pada
permukaan fluida (cair). Definisi lainnya adalah intensitas daya tarik-menarik
molekular per satuan panjang pada suatu garis manapun dari permukaan fluida.
Dimensi dari tegangan permukaan adalah gaya per panjang. Contoh bagaimana efek
dari tegangan permukaan adalah, jika sebuah pisau silet diletakkan secara
perlahan diatas air maka pisau silet tersebut tidak akan tenggelam akibat
adanya tegangan permukaan air.
i.
Temperatur (suhu),
panas spesifik (specific heat), konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi
termal
Suhu
adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang
digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Panas spesifik adalah jumlah
energi panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan massa sebesar satu
derajat. Konduktivitas termal menunjukkan kemampuan fluida untuk menghantarkan
(mengkonduksikan) panas. Sedangkan koefisien ekspansi termal menghubungkan
antara temperatur dan densitas pada tekanan konstan.
j.
Tekanan
P : Tekanan dengan satuan pascal ( Pressure )
F : Gaya dengan satuan newton ( Force )
A : Luas permukaan dengan satuan m2 (
Area )
Satuan tekanan sering digunakan untuk mengukur kekuatan
dari suatu cairan
atau gas. Satuan tekanan dapat dihubungkan dengan satuan volume (isi) dan suhu. Semakin tinggi
tekanan di dalam suatu tempat dengan isi yang sama, maka suhu akan semakin
tinggi. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan
lebih rendah dari pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan
lebih tinggi. Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar atau terkecuali
untuk uap air, uap air jika tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan
dari gas kembali menjadi cair. Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk
menerangkan mengapa pisau yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam.
Semakin kecil luas permukaan, dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang
lebih tinggi. Tekanan fluida biasanya diukur dengan manometer (cairan) atau
barometer (gas).
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar