ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik...
TRANSCRIPT
UKURAN, BENTUK, VOLUME DAN ATRIBUT FISIK LAIN
Rini Yulianingsih
UKURAN
Pentingnya sifat fisik Ukuran
Screening, Grading, evaluasi kualitas bahan makanan,
penghitungan pindah panas dan massa
Ukuran partikel agglomerasi, dissolution, penyerapan
air, viskositas intrinsik
1. Diameter Mayor: dimensi terpanjang dari luas
proyeksi maksimum
2. Diameter Intermediate: diameter minimum dari luas
proyeksi maksimum atau diameter maksimum dari
luas proyeksi minimum
3. Diameter minor, dimensi terpendek dari luas proyeksi
minimum.
Karakteristik Dimensi
Panjang – Lebar - Ketebalan
BENTUK
Bentuk ini juga penting dalam panas dan perhitungan
perpindahan massa, penyaringan untuk memisahkan
material padatan asing, grading buah-buahan dan
sayuran, dan mengevaluasi kualitas bahan makanan.
Bentuk bahan makanan biasanya dinyatakan dalam
kebulatan dan rasio aspek.
Sphericity (Kebulatan)
Kebulatan adalah rasio volume padat terhadap volume
sebuah bola yang memiliki diameter sama dengan diameter
mayor obyek sehingga dapat membatasi sampel padat.
Untuk partikel bulat dengan diameter Dp, kebulatan sama
dengan 1
Dengan asumsi bahwa volume dari sampel padat sama dengan
volume ellipsoid triaksial yang memiliki diameter setara dengan
sampel, maka:
= sphericity (kebulatan)
Ve = volume ellipsoid triaksial dengan diameters ekuivalen (m3),
Vc = volume bola pembatas (m3).
Ellipsoid Triaksial
Kebulatan juga didefinisikan sebagai rasio luas permukaan
bola yang memiliki volume yang sama dengan obyek
terhadap luar permukaan aktual obyek (McCabe, Smith, &
Harriot, 1993):
Dp = diameter ekuivalen atau diameter nominal particle (m),
Sp = luas permukaan satu partikel (m2),
Vp = volume satu partikel (m3).
Diameter ekivalen : diameter bola yang memiliki volume
yang sama dengan partikel.
Untuk butiran halus Sulit
Diameter ekivalen didasarkan pada analisis ayakan atau
pemeriksanaan mikroskopis bahan granular. Luas
permukaan ditentukan dari pengukuran adsorpsi atau
dari penurunan tekanan dalam wadah partikel
N = Jumlah partikel
m = massa sampel (kg),
ρp = densitas partikel (kg/m3),
Vp = volume satu partikel (m3).
Definisi lain dari kebulatan adalah rasio diameter dari
lingkaran terbesar (di) terhadap diameter lingkaran pembatas
terkecil (dc) (Mohsenin, 1970)
Aspek Rasio (Ra)
Penghitungan dengan menggunakan panjang (a) dan
lebar (b).
Ra = b / a
Radius Kurva (Radius of Curvature)
Radius kurva penting untuk menentukan seberapa
mudah obyek akan bergulung
Radius kurva minimum
dan maksimum untuk
obyek yang besar
(mis:buah apel)
dilakukan mengunakan
pembacaan indikator
terkecil dan terbesar
Untuk benda kecil dari bentuk yang relatif seragam, jari-jari
kelengkungan dapat dihitung dengan menggunakan diameter besar
dan baik diameter kecil atau menengah
Rmin = Radius kurva minimum (m),
Rmax = Radius kurva maksimum (m),
H = diameter intermediate atau diameter rata-rata diameter
minor dan mayor (m),
L = diameter mayor (m).
Roundness
Roundness adalah ukuran ketajaman sudut-sudut
bahan padat
Roundness = Ap/Ac
Ap : Luas Proyeksi terbesar dari obyek pada posisi
istirahat alami (m2)
Ac : Luas lingkaran pembatas (m2)
r = Radius kurva seperti pada gambar (m)
R = Radius maksimum lingkaran batas dalam (m),
N = Jumlah sudut yang dijumlahkan dalam pembilang.
Angle of Repose
Volume
Metode Penentuan Volume:
1.Karakteristik dimensi untuk bentuk yang
umum
2.Displacement method
3.Metode image processing
𝑒 = 1 − 𝑏 𝑎 2
r1 dan r2 : jari-jari dasar dan atas
L : tinggi
Volume – Displacement Method 1. Liquid
Cairan yang digunakan harus memiliki tegangan
permukaan yang kecil dan harus diserap secara lambat
oleh partikel
Air, Alkohol, Toluene (C6H5CH3), Tetrachloroethylene (C2Cl4).
Pelapisan dengan film tipis atau pengecatan mungkin diperlukan untuk
mencegah penyerapan cairan ke dalam bahan
Pycnometer
Vs = volume padatan (m3),
Wpl = berat pycnometer yang dipenuhi cairan (kg),
Wp = berat pycnometer kosong (kg),
Wpls = berat pycnometer yang berisi padatan dan dipenuhi
cairan (kg),
Wps = berat pycnometer berisi padatan tanpa cairan (kg),
ρ1 = densitas cairan (kg/m3).
Metode Langsung
Volume = Vol. akhir – Vol. awal
Untuk obyek yang besar
Prinsip : Hukum Archimedes
G = Gaya buoyancy (N),
ρl = Densitas cairan (kg/m3),
Wair = Berat sampel di udara (kg),
Wl = Berat sampel di cairan (kg).
Untuk bahan yang densitas lebih kecil
dari cairan
Menggunakan sinker
Volume – Displacement Method 2. Gas
Volume bahan dengan bentuk butiran dan bahan dengan
bentuk tidak teratur dapat ditentukan dengan
displacement method gas atau udara (Helium / Nitrogen).
Langkah-langkah
• Kran 2 dan 3 di tutup, kran 1 dibuka dan gas diisi ke
chamber 1 sampai tekanan yang ditentukan (misal
700 – 1000 Pa)
• Kran 1 ditutup dan tekanan di catat.\
• Asumsi: gas ideal
P1 V1 = n R T1
P1 = Tekanan keseimbangan ketika katub 2 tertutup (Pa),
V1 = volume chamber pertama (m3),
n = moles gas (kg mol),
R = Konstanta gas (8314.34 J/kg mol K),
T1 = Temperature absolut (K).
• Katub kedua dibuka gas masuk ke chamber 2
(terbagi 2)
(m = m1 + m2)
• Tekanan kedua dicatat (P2)
• Asumsi sistem isothermal P1V1 = P2V1 + P2Va2
• Va2 adalah volume ruang kosong pada chamber 2
• Vs = V2 – Va2
Bahan yang digunakan : pasir, butiran kaca, biji-bijian
(seperti rapeseed)
Volume – Displacement Method 3. Padatan
• Pengukuran densitas pasir/butiran kaca/biji dalam suatu
kontainer
• Penghitungan densitas (berat/volume) pengukuran berat
dilakukan dengan mengetap pasir dan menghaluskan
permukaan dengan penggaris dan dilakukan sampai 3 kali
pengukuran menghasilkan hasil yang sama
• Penempatan sampel dan pasir/butiran kaca/biji dalam
kontainer
• Pengetapan dan pengukuran (3 kali pengukuran memberikan
hasil yang sama)
• Volume padatan: Volume material padat (termasuk
air) tidak termasuk pori yang terisi udara. Metode
(Gas displacement method)
• Apparent Volume: Volume bahan termasuk pori
dalam bahan (pori internal). Metode solid / liquid
displacement method. Bentuk regular dengan
karakteristik dimensi
• Bulk Volume: Volume bahan ketika dikemas atau
ditumpuk. Termasuk pori internal dan pori eksternal
Ekspresi Volume
CONTOH JURNAL
Sifat Fisik Buah Aonla
Sifat Fisik Buah Apel
THANKYOU