-
VISKOSITASProses Kimia : Pemisahan campuran (komponen)Contoh :
Distilasi, Ektraksi, Fermentasi, absorpsi dllFENOMENA
PERPINDAHANDinamika fluida perpidahan momentumPerpindahan
massaPerpindahan panas perpindahan energiPeristiwa perpindahan
disebut sifat transport. Sifat transport suatu zat adalah kemampuan
zat untuk memindahkan bahan (massa), energi, momentum atau sifat
lain yang ditetapkan dari satu tempat ke tempat lain.
-
Viskositas: Ukuran dari laju dimana momentum linier dipindahkan
melalui fluida. Kecepatan perpindahan properti molekuler diukur
oleh fluksnya, FLUKS : Jumlah properti yang dipindahkan per satuan
waktu per satuan luas.
Kecepatan proses perpindahan
Hukum ini mirip hukum Ohm, Arus listrik berbanding lurus
denganBeda tegangan (gaya penggerak) dan berbanding terbalik
denganHambatan.Persamaan Matematika untuk transport molekuler atau
difusi sebuah properti :
-
x adalah fluks properti, adalah tetapan yang disebut
difusivitas, adalah konsentrasi, dan x adalah jarak dalam arah
aliran. proses pada keadaan tunak maka fluks x adalah konstan.Plot
konsentrasi lawan jarak pada transport molekuler properti.Cons Vs
jarak : Garis lurus.
-
Arah 1 2 : Konsentrasi turun : gradien d/dx adalah negatif, dan
tanda negatif dalam persamaan 3.2 memberikan fluks positif pada
arah 1 ke 2.Untuk Perpindahan momentum :/ = difusivitas momentum, y
= jarak perpindahan, Vx = komponen kecepatan arah x, = densitas dan
= koefisien viskositas
Persamaan 3.5 disebut sebagai hukum Newton tentang viskositas,
dan untuk konstan dapat ditulis sebagai :(3.6)
-
Hukum Fourier : qx/A = fluks panas (= k/cp) = difusivitas
thermal, cpT = konsentrasi thermal atau energi panas, k=
konduktivitas panas. (3.7)Untuk densitas dan kapasitas panas cp
konstan :(3.8)Jika ada gradien konsentrasi dalam fluida, molekul
dengan jumlah yang sama berdifusi ke segala arah antara daerah
panas dan daerah yang lebih dingin. Dengan cara ini energi
dipindahkan kearah x.
-
Hukum Fick untuk transport molekuler massa dalam fluida atau
padatan untuk konsentrasi total konstan adalah :: adalah fluks A,
DAB = difusivitas molekuler dari molekul A dalam BCA = konsentrasi
A. VISKOSITASAdalah salah satu sifat transport dan didefinisikan
sebagai ukuran kemudahan fluida untuk mengalir./ : difusivitas
momentum. Dalam mekanika fluida disebut :viskositas kinematika
().
-
Satuan viskositas : pers (3.6)Satuan adalah N/m2 = Pa, vx adalah
m/s dan y adalah m, Maka :(Pa)[(m / s)(m1)] = Pas
-
Viskositas fluida bervariasi dalam rentang yang lebar,
viskositas udara pada 20C adalah 1,8 105 Pas dan viskositas
glycerol kira-kira 1 Pas, silicone bahkan lebih kental
lagi.PERKIRAAN VISKOSITAS ZAT CAIRMenurut Erying dkk, Viskositas
zat cair pada suhu T dapat diperkirakan sbb :NA = bilangan
Avogadro, h = tetapan Boltzmann dan Planck, V = volume molar cairan
dan Tb = titik didih cairan.
-
PENGUKURAN VISKOSITAS VISKOMETERViskometer pipa kapiler : rumus
Hagen-Poiseuille untuk laju alir fluida melalui pipa berjari-jari
r: V adalah volume fluida yang mengalir, P0 dan PL adalah tekanan
pada masing-masing ujung pipa yang panjangnya L. Untuk GAS IDEAL
:Viskositas gas tidak tergantung pada tekananpada kisaran tekanan
yang lebar :0,001100 atm.
-
Contoh :Hubungan antara viskositas argon dan udara terhadap: (a)
tekanan dan (b) suhu.
-
Viskosimeter Oswald Zat cair dimasukkan kedalam viskometer dan
kemudian dihisap keatas kedalam bola 1 sampai permukaan zat cair
berada diatas tanda A. Zat cair kemudian dibiarkan turun secara
gravitasi dan waktu t1 yang diperlukan bagi permukaan zat cair
turun dari A ke B diukur.
Viskometer dibersihkan dan zat cair kedua, yang viskositas dan
densitasnya diketahui, dimasukkan dan pengukuran diulangi lagi
untuk mendapatkan waktu turun t2.
Zat cair kedua ini disebut sebagai zat cair acuan dan yang
sering digunakan adalah air.
-
Persamaan Hagen-Poiseuille : Jika waktu awal pengukuran pada t
=0,maka :
-
Viskosimeter BOLA JATUH : Hukum StokesJika sebuah bola kecil
dibiarkan jatuh dari keadaan diam dalam suatu fluida, bola akan
dipercepat sampai mencapai kecepatan konstan,yang disebut kecepatan
akhir. s = densitas bola padat = densitas fluidag = percepatan
gravitasi. = viskositas fluida vt = kecepatan akhirr = jari-jari
bola Viskosimeter bola jatuh terdiri atas tabung silinder vertikal
yang diisi dengan zat cair yang diukur viskositasnya. Sebuah bola
baja, densitasnya s dan diameternya disesuaikan agar menghasilkan
kecepatan jatuh yang lambat, dijatuhkan melalui leher tabung, dan
waktu jatuh antara dua tanda diukur.
-
Jika proses diulangi dengan zat cairyang diketahui densitas dan
viskositasnya, maka akan menghasilkan nisbah dua viskositas.t =
waktu yang didapatkan dari pengamatant1 = waktu untuk zat yang
telah diketahui densitasnyat2 = waktu untuk zat yang akan dihitung
viskositasnya.