operasi teknik kimia

SIFAT-SIFAT FLUIDA

SIFAT-SIFAT FLUIDA
• Fluida disebut juga zat alir, dapat berupa: cairan, gas,
luluhan (misal leburan logam), dan slurry (campuran
antara butiran padatan tak larut dengan cairan).

• Sifat-sifat fluida penting untuk dipelajari terkait dengan
beberapa topik dalam unit operasi terutama yang
berkaitan dengan transportasi fluida. Sifat-sifat fluida
antara lain meliputi:
1. Rapat Massa (Density)
2. Specific Gravity
3. Kekentalan (Viscosity)
4. Kompresibilitas

1. Rapat Massa (Density)
• Umumnya dinyatakan dengan simbol ρ (rho) dan
didefinisikan sebagai berat per satuan volum.

m


V

dengan;
 : rapat massa,kg/m3
m : massa, kg
V : volum, m3
• Rapat massa suatu zat pada umumnya merupakan fungsi
dari suhu dan tekanan. Misalnya rapat massa air murni
pada pada suhu 4 oC dan pada tekanan atmosfer ( 1 atm)
adalah sebesar 1000 kg/m3 atau 1 g/cm3

Pengaruh Suhu terhadap Rapat Massa Fluida
• Rapat massa cairan akan turun, dengan naiknya suhu,
tetapi tidak terlalu besar.
• Rapat massa gas akan turun, dengan naiknya suhu.
Dengan persamaan gas ideal, hal ini sudah terlihat.

nBM  p( BM )



V
RT
Pengaruh Tekanan terhadap Rapat Massa Fluida
• Rapat massa cairan sangat sedikit (tidak) terpengaruh
pada perubahan tekanan.
• Rapat massa gas akan naik, dengan naiknya tekanan.

Secara umum: rapat massa cairan > rapat massa gas/uap.

2. Specific Gravity
• Specific gravity yang dinyatakan dengan sg atau sp.gr
adalah rasio atau perbandingan antara rapat massa suatu
zat (ρ)terhadap rapat massa zat referensi (ρref). Untuk
padatan dan cairan, zat yang menjadi referensi adalah air
pada suhu 4 oC dan pada tekanan atmosfer ( 1 atm),
sedangkan untuk gas, yang menjadi referensi adalah
udara pada suhu 20oC dan tekanan 1 atm.

• Karena merupakan rasio dari dua besaran sejenis, maka

specific gravity tidak bersatuan (dimensionless). Dalam
praktek-praktek di lapangan, specific gravity lebih sering
digunakan daripada rapat massa.

3. Kekentalan (Viscosity)
• Kekentalan atau viskositas adalah sifat dari fluida untuk
melawan tegangan geser (τ) pada waktu bergerak atau
mengalir. Viskositas disebabkan adanya kohesi antara
partikel fluida sehingga menyebabkan adanya tegangan
geser antara molekul-molekul yang bergerak.

• Menurut Hukum Newton:

• Berdasarkan harga τ maka terdapat dua macam fluida,
yaitu:
1. Newtonian fluid, yaitu fluida yang mengikuti hukum
Newton, dimana viskositasnya tetap dan mengikuti
dvx
persamaan:
  

dy
Fluida yang termasuk Newtonian adalah gas/uap
dan cairan encer
2. Non-newtonian fluid, yaitu fluida yang tidak
mengikuti hukum Newton
dvx
  
dy
Cairan kental umumnya adalah fluida nonNewtonian

• Kekentalan umumnya dinyatakan dengan simbol μ (mu)
dengan satuan yang digunakan adalah satuan cgs, yaitu
gram/cm.detik yang disebut Poise dan biasanya
dinyatakan dalam centipoise (cp) =1/100 Poise. Sebagai
contoh, µair pada suhu 22,2 oC adalah sebesar 1 cp.
• Viskositas fluida dapat dibedakan menjadi dua yaitu
viskositas dinamis (μ) atau viskositas absolut dan viskositas
kinematis (υ), dengan




Viskositas kinematik umumnya dinyatakan dalam stoke
1 stoke = 1 cm2/s

Pengaruh suhu terhadap Viskositas Fluida:
• Viskositas cairan akan turun, bila suhunya naik.
• Viskositas uap/gas akan naik, bila suhunya naik.
Pengaruh Tekanan terhadap Viskositas Fluida:
• Viskositas cairan tidak banyak terpengaruh oleh perubahan
tekanan.
• Viskositas gas/uap akan naik, dengan naiknya tekanan. Ada
tekanan yang semakin tinggi, jarak molekul antar gas
semakin kecil, sehingga gesekan antar molekul yang
bergerak akan semakin besar.
Secara umum: viskositas cairan > viskositas gas/uap

4. Kompresibilitas
• Kompresibilitas adalah kemampuan yang dimiliki oleh
fluida untuk mengalami perubahan volume karena
adanya perubahan (penambahan) tekanan, yang

ditunjukan oleh perbandingan antara perubahan tekanan
dan perubahan volume terhadap volume awal.
Berdasarkan sifat kompresibilitasnya, fluida dapat
dibedakan menjadi dua macam yaitu:
• Incompressible fluids: ρ sangat sedikit (tidak)
terpengaruh oleh perubahan tekanan, umumnya adalah
cairan
• Compressible fluids: ρ sangat terpengaruh oleh
perubahan tekanan, umumnya adalah gas/uap

Soal Latihan
1. Hitung densitas air pada suhu dan tekanan lingkungan
dalam satuan lb/ft3
2. Hitung viskositas kinematis air pada suhu dan tekanan
lingkungan dalam m2/s
3. Hitung densitas masing-masing gas di bawah ini dalam
satuan g/cm3 (densitas udara standar = 0,0012 g/cm3)

Pengantar
ALIRAN FLUIDA


• Apabila kecepatan suatu fluida yang mengalir dalam
sebuah pipa melampaui suatu nilai tertentu (yang
tergantung pada sifat-sifat fluida dan pada diameter
pipa), maka sifat aliran menjadi sangat rumit.
• Di dalam lapisan yang sangat tipis sekali, yang
bersebelahan dengan dinding pipa, disebut lapisan batas,
alirannya masih laminer.
• Di luar lapisan batas, gerak fluida sangat tidak teratur. Di
dalam fluida timbul arus yang berputar dan terlokalisir
pada suatu titik tertentu dan memperbesar tahanan
terhadap aliran. Aliran semcam ini disebut aliran yang
turbulen (bergejolak).

• Percobaan menunjukkan bahwa ada kombinasi empat
faktor yang menentukan apakah aliran fluida melalui pipa
bersifat laminer atau turbulen. Kombinasi ini merupakan
bilangan tak berdimensi (dimensionless number) yang
dikenal sebagai bilangan Reynolds (Re), yang
didefinisikan sebagai berikut:

vD
Re 



dengan;
ρ : rapat massa fluida, g/cm3
v : kecepatan aliran rata-rata, cm/s
D : diameter pipa, cm
µ : viskositas fluida, g/cm.s

• Dari percobaan, berdasarkan besarnya bilangan Reynold,
terdapat pula jenis aliran yang merupakan transisi antara
laminer dan turbulen,yang pada akhirnya menjadi dasar
untuk membedakan sifat aliran fluida ke dalam tiga
kelompok yaitu:
• Aliran laminer
untuk Re < 2000
• Aliran transisi
untuk 2000 ≤ Re ≤ 6000

• Aliran turbulen
untuk Re > 6000
Soal Latihan:
Air pada suhu lingkungan mengalir pada pipa berdiameter
1,610 inchi dengan kecepatan 3 m/s.
a. Hitung bilangan Reynolds untuk sistem tersebut dan
tentukan sifat alirannya.
b. Usaha apa saja yang bisa dilakukan untuk membuat
aliran bersifat laminer?

Pengantar
GERAK RELATIF
PADATAN-FLUIDA

Untuk gerak relatif pada sistem padatan-fluida,
terdapat beberapa kemungkinan, yaitu:
1. Fluida diam dan padatan bergerak
2. Fluida bergerak dan padatan diam
3. Fluida dan padatan bergerak
Rumus umum yang digunakan akan sama.