Sifat Fisik Zat Cair Yang Perlu Diketahui

Sifat Fisik Zat Cair - Hidrolika yakni ilmu yang membahas mengenai zat cair. Untuk sanggup mempelajari hidrolika kita perlu mengenali sifat - sifat zat cair apalagi dahulu mudah-mudahan sanggup mengerti hidrolika dengan baik. Pada goresan pena ini akan dibahas mengenai sifat fisik zat cair.

Sifat Fisik Zat Cair

Sifat fisik zat cair yang perlu diketahui diantaranya adalah:

Kompresibilitas

Sifat fisik zat cair yang pertama yakni kompresibilitas. Kompresibilitas yakni pergantian volume zat cair akhir pergantian tekanan yang dialami. Perubahan volume relatif per satuan tekanan disebut angka kompresibilitas (β_p) yang dinyatakan dengan rumus:

$\beta = -\tfrac{1}{w} \frac{dW}{dp}\left [ Kg/Cm^{2} \right ]$

Tanda (-) lantaran peningkatan tekanan membuat kerutnya volume. Kebalikan dari angka kompresibilitas dinamakan Modulus Elastisitas Volume (Volume Or Modulus Of Elasticity):

$K=\frac{1}{\beta _{p}}=\rho \frac{dp}{d\rho }\left [ Kg/Cm^{2} \right ]$

Harga (K) sedikit terpengaruh oleh (T) dan (p).

Contoh:

Diketahui air selaku berikut:
t = 0^oC; p = 5Kg/Cm² → K = 18900Kg/Cm²t = 20^oC; p = 5Kg/Cm² → K = 22170Kg/Cm².
Diambil harga rata - rata K = 20000Kg/Cm².

Jadi kalau tekanan dinaikan 1Kg/Cm². Volume menyusut hanya $\frac{1}{20000}$ volume mula.

Modulus (K) zat cair yang lain keadaannya juga sama dengan yang dimilki air. Secara lazim semua zat cair dianggap inkompressible sehingga berat jenis (ϒ) tidak dipengaruhi oleh (p).

Koefisien Muai Termis

Koefisien muai termis yakni pergantian relatif volume untuk peningkatan suhu sebesar 1^oC.

$\beta _{t}=\frac{1}{W}\frac{dW}{dT}$

Contoh:

Air 0^oC dan 1Kg/Cm² → β_t = 14x10^-6.

100^oC dan 100Kg/Cm² → β_t = 700x10^-6.

Untuk materi - materi produk minyak bumi $\beta _{t}=\left [ \frac{1}{2}\div 2 \right ]xAir$ .

Tegangan Tarik

Tegangan tarik untuk zat cair diabaikan. Hal ini lantaran air putus cuma dengan tegangan sebesar 0,00036 (Kg/Cm²) dan ini akan kian menyusut untuk temperatur yang kian bertambah.

Jika selang waktu kerja beban-tarik sungguh pendek, persoalan (tahanan=Resistance) bermanfaat lebih besar. Dalam praktek, air dianggap tak bisa menahan tegangan tarik.

Permukaan zat cair mempunyai tegangan permukaan yang condong menggulung zat cair sehingga membentuk tetesan (bola) sehingga muncul embel-embel tegangan di dalam zat cair tersebut. Akan namun tegangan tersebut cuma terlihat untuk volume yang sungguh kecil.

Pada pipa kapiler menyebabkan zat cair naik lebih tinggi atau turun lebih rendah dari bidang datar (permukaan). Gejala tersebut dusebut kapileritas atau meniskus. Untuk pipa gelas dengan diameter = (d), peningkatan atau penurunannya dinyatakan dengan:

$h=\frac{k}{d}\left [ mm \right ]$

Dimana:

k = (mm²) untuk air = +30; H_g = -14; alkohol sebesar = +12.

Untuk fluida rill 3 sifat - sifat diatas pengaruhnya sungguh kecil dan tak begitu penting yang paling berperan yakni sifat yang ke-4 yaitu Viskositas.

Viskositas

Viskositas yakni kesanggupan menahan geseran atau tergeser terhadap lapisan - lapisannya. Gejala ini tidak terlampau sukar kita ketahui pada hal - hal khusus dinyatakan dengan besarnya tegangan geser.

viskositas merupakan kebalikan dari fluiditas. Zat cair yang kental (Gltcerine & Lubricants) fluiditasnya rendah. Apabila cairan kental mengalir terhadap bidang padat maka terjadi pergantian percepatan trhadap arah gerak lurus) terhadap arah anutan yang disebabkan oleh viskositas.

Makin akrab lapisan dengan bidang padat, kecepatan lapisan (v) kian kecil pada y = 0 → v = 0. Makara tiap ;apisan bergeser terhadap yang yang lain sehingga muncul gaya gesek atau gaya geseran.

Menurut hipotesa Isaac Newton (1883), regangan geser (shear strain) tergantung pada jenis fluida dan juga jenis aliran. Untuk anutan laminer regangan tersebut seimbang dengan Velocity Gradient dalam arah tegak lurus anutan fluida:

$\tau = \mu \frac{dv}{dy}\left [ \frac{Kg}{m^{2}} \right ]$

Dimana:

µ = Viskositas Absolute (viskositas dinamik)

dv = embel-embel kecepatan yang cocok dengan embel-embel jarak (dy)

Gradient kecepatan (dv/dy) menggambarkan pergantian kecepatan per-satuan panjang dalam arah (y) , sehingga juga menyatakan tegangan geser zat cair pada sebuah titik.

Bila tegangan geser merata pada luas penampang (S) maka regangan geser total (= gaya gesek) yang melakukan pekerjaan yang melakukan pekerjaan pada luasan tersebut adalah:

$T=\mu \frac{dv}{dy}\cdot S$

Dari rumus di atas kita sanggup menyeleksi dimensi viskositas absolute (µ) yakni:

$\mu =\frac{\tau }{dv/dy} \left [ \frac{kg\cdot dt}{m^{2}}\right ]$

Untuk metode CGS satuan untuk viskositas = POISE

$1 POISE=1\left [ \frac{dyne\cdot sec}{Cm^{2}} \right ]$

Karena 1 Kg gaya = 981000 DYNE dan 1m² = 10⁴Cm² maka:

$1 POISE=\frac{1}{98,1}\left [ \frac{Kg\cdot dt}{m^{2}} \right ]$

Ciri lain dari viskositas adalah Viskositas Kinematik (v)

$v=\frac{\mu }{\rho } \left [\frac{m^{2}}{dt} \right ]$

Istilah kinematik di sini memiliki arti bahwa tidak ada imbas dimensi gaya (Kg). Satuan dari viskositas kinematik adalah Stroke:

$1 Stroke=1\left [ \frac{Cm^{2}}{dt} \right ]$

Viskositas zat cair sungguh dipengaruhi oleh temperatur, viskositas akan kian menyusut kalau temperatur kian tinggi. Untuk zat gas sifatnya terbalik, viskositas kian bertambah mengikuti temperatur. hal ini terjadi lantaran kondisi viskositas untuk gas berlainan terhadap zat cair.

Pada zat cair molekul - molekul lebih padat susunannua dibanding gas dan viskositas yakni akhir gaya tarik antar molekul (Kohesi). Gaya ini menyusut sehingga viskositas juga menurun kalau temperatur meningkat, sedangkan pada gas viskositas itu terjadi lantaran pertukaran kalor yang kacau antara molekul - molekulnya sehingga bertambah dengan naiknya temperatur. Viskositas dinamik (µ ) baik cairan maupun gas akhir tekanan, perubahannya amat sungguh kecil sehingga sanggup diabaikan. Sifat ini ikut dipertimbangkan cuma untuk tekanan yang berukuran sungguh tinggi. Ini memiliki arti tegangan geser fluida dianggap tak terpengaruh oleh tekanan absolute.

Menurut persamaan $\tau = \mu \frac{dv}{dy}\left [ \frac{Kg}{m^{2}} \right ]$ tegangan geser cuma muncul pada fluida yang bergerak. Jadi, viskositas muncul cuma kalau fluida sedang mengalir. Maksudnya yakni perumpamaan viskositas cuma muncul apabila fluida telah mengalir. Di dalam fluida yang dalam kondisi membisu tidak ada tegangan geser yang terjadi.

Dapat kita simpulkan aturan mengenai goresan dalam fluida (akibat viskositas) keadaannya memang sungguh berlainan dengan goresan benda padat.

**Penguapan (Evaporability)**

Penguapan ialah sifat yang dimiliki oleh semua jenis cairan. Intensitasnya berlainan - beda untuk setiap jenis cairan dan tergantung kondisinya.

Salah satu perumpamaan yang menjadi mengambarkan sifat ini adalah Titik Didih zat cair pada tekanan atmosfir normal. Makin tinggi titik didih kian menyusut intensitas penguapan (sedikit yang menguap). Pada metode hidrolik pesawat udara kadang kala kita mesti berkonsentrasi terhadap permasalahan penguapan dan bahkan titik didih zat cair dalam kanal tertutup pada aneka macam tekanan dan temperatur. Oleh lantaran itu perumpamaan yang lebih mengena untuk sifat penguapan ini adalah Tekanan Uap Jenuh (P_t) yang dipengaruhi besarnya temperatur. Makin tinggi tekanan bosan untuk sebuah temperatur, memiliki arti makin besar laju penguapannya (Rate Of Evaporation)

Tekanan bosan dari aneka macam jenis zat cair bertambah besar mengikuti temperatur, namun pertambahannya tidak merata.

Untuk cairan murni P_t=f(t)

Untuk adonan seumpama bensin misalnya, tekanan jenuh (P_t) dipengaruhi tidak cuma oleh sifat - sifat fisika-kimia dan temperatur namun juga oleh aspek lain seumpama volume relatif fase cair dan fase uap yang sedang terbentuk.

Tekanan uap makin bertambah kalau takaran yang ditempati fase cair kian banyak seumpama gambar di atas yang menyatakan korelasi tersebut untuk zat cair bensin. Di sini terlihat imbas tekanan uap terhadap rasio $\frac{cairan}{uap}$ untuk tiga tempat temperatur. Sifat - sifat fisika aneka macam jenis cairan yang digunakan pada metode roket dan pesawat udara sanggup di lihat pada tabel di bawah ini: