Beberapa topik tegangan permukaan

Fenomena permukaan sangat mempengaruhi : Penetrasi melalui membran biologis Dalam pembuatan bahan pangan dengan sistem dispersi

(suspensi, emulsi, koloid) dan stabilisasinya Kimia Fisik Pangan Enkapsulasi

Tegangan PermukaanGaya tarik molekul sejenis (kohesif) Gaya tarik antar molekul berlainan jenis (adhesif) di permukaan Tegangan Permukaan

ANTARMUKA CAIRAN/TEGANGAN PERMUKAAN

Tegangan permukaan (surface tension): yaitu gaya per satuan panjang yang harus diberikan sejajar pada permukaan untuk mengimbangi tarikan ke dalam.

Tegangan antarmuka (interfacial tension): yaitu gaya per satuan panjang yang

terdapat pada antarmuka 2 fase cair yang tidak bercampur.

Fenomena Permukaan

Molekul-molekul di permukaan mengalami gaya tarik antar mole-kular di sekitarnya baik dengan sesama molekul (kohesif) mau-pun dengan molekul-molekul lain di atasnya (adhesif)

Molekul-molekul di bagian bawah mengalami gaya tarik dengan kekuatan yang sama ke segala arah oleh sesama molekul

Tegangan PermukaanTegangan permukaan ( ) dapat di-gambarkan ɣseperti seseorang yang mengangkat beban dari samping lembah menggunakan tali dengan menariknya secara horisontal.

Sehingga didefinisikan sebagai :Gaya per satuan panjang yang be-kerja sejajar dengan permukaan untuk mengimbangi gaya kohesi dari molekul dalam cairan terhadap mole-kul di permukaan cairan.

γ

F

L

Fγ =

Fenomena Tegangan Permukaan

2π r γ cos θ = W

gr

cos 2 h

ρφγ=

r r

w

2 r

Contoh soal :

Suatu sampel kloroform naik 3,67 cm pada 200C dalam suatu tabung kapiler dengan jari-jari dalam 0,01 cm. Berapa tegangan muka kloroform pada suhu tersebut? Kerapatan kloroform adalah 1,476 g/cm3.

Viskositas

Ukuran kekentalan zat cair atau gesekan dalam zat cair disebut viskositas.Gaya gesek dalam zat cair tergantung pada koefisien viskositas, kecepatan relati f benda terhadap zat cair, serta ukuran dan bentuk geometris benda. Untuk benda yang berbentuk bola dengan jari- jari r, gaya gesek zat cair dirumuskan:

MANA YANG LEBIH CEPAT JATUH KELERENG YANG DIJATUHKAN DI AIR ATAU OLI?

HUKUM STOKES

Kecepatan Terminal

Jika sebuah benda yang dijatuhkan ke dalam sebuah fluida kental, kecepatannya makin membesar sampai mencapai kecepatan maksimum yang tetap. Kecepatan ini di namakan kecepatan terminal Pada gambar bekerja gaya, dan

kecepatan terminal dicapai apabila : W – F – F s = 0Untuk benda berbentuk bola, kecepatan terminal dirumuskan sebagai

FLUIDA BERGERAK

Pada gambar bekerja gaya, dan kecepatan terminal dicapai apabila : W – F – F s = 0

Karakteristik Aliran

Laminer ~ V rendahTurbulen ~ V tinggi

Karakteristik Aliran

JENIS ALIRAN• Aliran Laminer

• Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda

• Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis• Bila pada aliran laminer disemprotkan cairan berwarna, maka cairan

tadi akan bergerak horisontal searah dengan aliran• Aliran laminer terjadi bila :

• Viskositas cairan tinggi• Kecepatan aliran rendah• Luas penampang pipa kecil

• Aliran Turbulen• Ada partkel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga tidak ada

lagi lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda• Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka

cairan tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa

• Distribusi kecepatan lebih homogen• Aliran turbulen terjadi bila :

• Viskositas cairan rendah• Kecepatan aliran tinggi• Luas penampang pipa besar

Distribusi kecepatan pada aliran laminer

• Kuadratis dengan persamaan :

−=

2

or

r1u2)r(U

r = Jarak dari sumbu pipa

ro = Jari-jari pipa

U = Kecepatan pada setiap posisi

u = Kecepatan rata-rata

BILANGAN REYNOLD NR

• Tergantung pada rapat massa, viskositas, diameter dan kecepatan• Merupakan bilangan tak berdimensi• Menentukan jenis aliran• Bila NR < 2000 aliran laminer• Bila NR> 4000 aliran turbulen• bila 2000 < NR< 4000 aliran transisi/daerah kritis (critical zone)

=

smkg

msm

mkg

VDNR

.

3

µρ

Contoh Soal No. 1Bila sepanjang pipa berdiameter 150 mm mengalir gliserin pada 25 oC dengan kecepatan 3,6 m/s tentukan apakah jenis alirannya laminer atau turbulen

2000708N

708

96,0

)150,0)(6,3)(1258(

VDN

s.Pa10x60,9

m

kg1258

R

R

1

3

<==

=

µρ=

=µ

=ρ

−

Jenis aliran laminer

Jawab :