LAPORAN PENDAHULUAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA I
Judul praktikum : Menentukan Jejari Molekul Dengan Metode Viskositas
Nama : Intra Lesmania
NIM: 03091003043
Kelompok: 1
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2010
Viskositas
Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat cairan yang menentukan
besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas terjadi terutama karena adanya
interaksi antara molekul-molekul cairan.
Apabila tegangan geser = F/A maka:
dimana :
τ = Tegangan geser
μ = Viskositas dinamik
= perubahan sudut atau kecepatan sudut dari garis
Agar berlaku umum dapat dinyatakan dalam yang disebut gradien kecepatan.
Maka dalam bentuk differensial Pers.(1.7) dapat dinyatakan :
Pers.(1.8) disebut Hukum Newton dari kekentalan atau :
Dalam sistem satuan SI, tegangan geser dinyatakan dalam N /m2 dan gradien kecepatan
adalah dalam (m/det)/m maka satuan dari viskositas dinamik adalah :
Perbandingan antara kekentalan dinamik dan kerapatan disebut kekentalan kinematik, yaitu
:
yang mempunyai dimensi luas tiap satuan waktu dan satuannya adalah : m2/det.
Viskositas kinematis dari cairan sangat dipengaruhi oleh temperatur, demikian pula dengan
viskositas dinamik. Oleh karena itu harga-harga viskositas dinamik μ dan viskositas
kinematis ϑ dalam hubungannya dengan temperatur dapat dinyatakan dalam bentuk grafik
atau dalam tabel 1.
Adapun persamaan yang digunakan adalah suatu persamaan sederhana yaitu :
dimana :
ϑ = viskositas kinematis (m2/det)
Te = temperatur (oC)
Fluida Temperatur (oC) Koefisien Viskositas
Air 0 1,8 X 10-3
20 1,0 X 10-3
60 0,56 X 10-3
100 0,3 X 10-3
Darah (Keseluruhan) 37 4,0 X 10-3
Plasma Darah 37 1,5 X 10-3
Ethyl Alkohol 20 1,2 X 10-3
Oli Mesin (SAE 10) 30 200 X 10-3
Gliserin 0 10.000 X 10-3
20 1500 X 10-3
60 81 X 10-3
Udara 20 0,018 X 10
Hidrogen 0 0,009 X10
Uap Air 100 0,013 X10
Teori Newton
Fluida Newtonian (istilah yang diperoleh dari nama Isaac Newton) adalah suatu fluida
yang memiliki kurva tegangan/regangan yang linier. Contoh umum dari fluida yang
memiliki karakteristik ini adalah air. Keunikan dari fluida newtonian adalah fluida ini akan
terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini disebabkan karena
viskositas dari suatu fluida newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja
pada fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung pada temperatur dan
tekanan. Viskositas sendiri merupakan suatu konstanta yang menghubungkan besar
tegangan geser dan gradien kecepatan pada persamaan
dengan
τ adalah tegangan geser fluida [Pa]
μ adalah viskositas fluida – suatu konstanta penghubung [Pa•s]
adalah gradien kecepatan yang arahnya tegak lurus dengan arah geser [s−1]
Perbedaan karakteristik akan dijumpai pada fluida non-newtonian. Pada fluida jenis ini,
viskositas fluida akan berubah bila terdapat gaya yang bekerja pada fluida (seperti
pengadukan).
Hukum Bernoulli
Dalam dinamika fluida, Prinsip Bernoulli menyatakan bahwa untuk aliran inviscid,
peningkatan kecepatan fluida terjadi bersamaan dengan penurunan tekanan atau penurunan
energi potensial cairan itu. Prinsip Bernoulli ini dinamai matematika Swiss Daniel
Bernoulli Belanda yang menerbitkan prinsip dalam bukunya Hydrodynamica pada tahun
1738.
Prinsip Bernoulli dapat diterapkan pada berbagai jenis aliran fluida, sehingga dalam apa
yang longgar dinotasikan sebagai persamaan Bernoulli. Bahkan, ada berbagai bentuk
persamaan Bernoulli untuk berbagai jenis aliran. Bentuk sederhana dari prinsip Bernoulli
berlaku untuk aliran mampat (misalnya paling arus cair) dan juga untuk aliran mampat (gas
misalnya) bergerak pada angka Mach rendah. bentuk yang lebih canggih mungkin dalam
beberapa kasus diterapkan untuk arus kompresibel pada angka Mach lebih tinggi (lihat
derivasi dari persamaan Bernoulli).
Prinsip Bernoulli dapat diturunkan dari prinsip konservasi energi. Ini menyatakan bahwa
dalam aliran jumlah dari semua bentuk energi mekanik dalam fluida sepanjang arus adalah
sama di semua titik pada yang merampingkan. Hal ini mensyaratkan bahwa jumlah energi
kinetik dan energi potensial tetap konstan. Jika cairan mengalir keluar dari reservoir
jumlah dari semua bentuk energi adalah sama pada semua aliran karena untuk reservoir
energi per satuan massa (jumlah tekanan dan ρ gh potensial gravitasi) adalah sama di
mana-mana.
partikel fluida tunduk hanya tekanan dan berat badan mereka sendiri. Jika fluida mengalir
secara horisontal dan sepanjang bagian dari sebuah arus, di mana meningkatkan kecepatan
hanya dapat karena cairan pada bagian yang telah pindah dari daerah tekanan tinggi ke
daerah tekanan rendah; dan jika pada kecepatan berkurang, itu hanya dapat karena ia sudah
bergerak dari daerah tekanan rendah ke daerah tekanan yang lebih tinggi. Akibatnya,
dalam fluida yang mengalir secara horizontal, kecepatan tertinggi terjadi di mana tekanan
terendah, dan kecepatan terendah terjadi di mana tekanan tertinggi.
Persamaan aliran mampat
Dalam arus sebagian besar cairan, dan gas di nomor Mach yang rendah, kepadatan massa
sebidang fluida dapat dianggap konstan, terlepas dari variasi tekanan dalam aliran. Untuk
alasan ini fluida arus tersebut dapat dianggap mampat dan arus ini dapat digambarkan
sebagai aliran mampat. Bernoulli dilakukan eksperimennya pada cairan dan persamaan
dalam bentuk aslinya hanya berlaku untuk aliran mampu-mampat. Bentuk umum
persamaan Bernoulli, berlaku pada setiap titik sewenang-wenang sepanjang arus di mana
gravitasi konstan, adalah:
dimana:
v = adalah kecepatan aliran fluida pada titik di merampingkan,
g = adalah percepatan gravitasi,
z = adalah elevasi dari titik di atas pesawat referensi, dengan arah z positif mengarah ke
atas sehingga dalam arah yang berlawanan dengan percepatan gravitasi,
p = adalah tekanan pada titik, dan
= adalah densitas dari fluida pada semua titik dalam cairan tersebut.
Untuk medan gaya konservatif, persamaan Bernoulli dapat digeneralisir sebagai:
dimana Ψ adalah potensi kekuatan pada titik dipertimbangkan-arus. Misalnya untuk Ψ
gravitasi bumi = gz.
Dua asumsi-asumsi berikut harus dipenuhi untuk persamaan Bernoulli untuk menerapkan:
* Cairan harus mampat - meskipun tekanan bervariasi, kepadatan harus tetap konstan
sepanjang arus;
* Gesek oleh pasukan kental harus diabaikan.
Dengan mengalikan dengan ρ densitas fluida, persamaan (A) dapat ditulis kembali sebagai:
or
where
q = ½ adalah tekanan dinamis
h = z + adalah kepala pisometrik atau kepala hidrolik (jumlah dari elevasi z dan head
tekanan)
po = p + q adalah tekanan total (jumlah p tekanan statis dan q tekanan dinamik).
Konstanta pada persamaan Bernoulli dapat dinormalisasi. Pendekatan yang umum adalah
dalam hal jumlah kepala atau energi kepala H:
Persamaan di atas menunjukkan ada kecepatan arus di mana tekanan adalah nol, dan pada
kecepatan lebih tinggi tekanan negatif. Paling sering, gas dan cairan tidak mampu tekanan
absolut negatif, atau bahkan nol tekanan, begitu jelas persamaan Bernoulli lagi berlaku
sebelum tekanan nol tercapai. Dalam cairan-ketika tekanan menjadi terlalu rendah -
kavitasi terjadi. Persamaan di atas menggunakan hubungan linear antara kecepatan arus
kuadrat dan tekanan. Pada kecepatan aliran yang lebih tinggi dalam gas, atau untuk
gelombang suara dalam bentuk cair, perubahan rapat massa menjadi signifikan sehingga
asumsi kerapatan konstan tidak valid.