VISKOSITAS

Ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan/fluida Viskositas: Ukuran yang menyatakan kekentalan suatu cairan/fluida Sifat cairan yang berhubungan dengan hambatan untuk mengalir. Viskositas menentukan kecepatan mengalirnya suatu cairan Cairan yang mengalir cepat ( viskositas kecil)  misal: air, alkohol Cairan yang mengalir lambat ( viskositas besar)  misal: gliserin, madu

Viskositas: gaya gesekan internal fluida Viskositas menimbulkan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida Fluida: zat yang dapat mengalir, misal: zat cair dan gas). Molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida tersebut mengalir. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis). Zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.

Contoh: jika sebuah benda berbentuk bola (misal: kelereng) dijatuhkan ke dalam fluida kental, nampak mula-mula kelereng bergerak dipercepat; tetapi beberapa saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak dengan kecepatan konstan (bergerak lurus beraturan). Ini berarti di samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng tersebut; yaitu gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida.

Koefisien Viskositas Fluida ideal  tidak ada kekentalan yang menghambat lapisan-lapisan cairan, ketika bergeser satu diatas lainnya tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koofisien viskositas fluida Koefisien viskositas fluida dilambangkan dengan simbol h (baca : eta = koofisien viskositas). Tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koofisien viskositas fluida.

 = koefisien viskositas= viskositas Satuan viskositas: Vmax Fluida tidak kental Fluida kental F = gaya  = koefisien viskositas= viskositas A = luas permukaan bidang v = kecepatan aliran l = jarak Satuan viskositas: N s/m2 = Pa s Poise = dyne s/cm2 1 Poise = 0,1 Pa s

Hukum Poiseuille Fluida tidak kental bisa mengalir melalui pipa bertingkat tanpa adanya gaya yang diberikan Pada fluida kental diperlukan perbedaan tekanan antara ujung-ujung pipa untuk menjaga kesinambungan aliran Q = kecepatan aliran volume P = perbedaan tekanan r = jari-jari = koefisien viskositas = viskositas L = panjang

Berdasarkan persamaan tsb, Q berbanding terbalik dengan viskositas cairan. Makin besar viskositas  hambatan aliran juga semakin besar  Q menjadi rendah Kecepatan aliran volume juga sebanding dengan gradien tekanan ∆P/l dan pangkat 4 jari-jari pipa. Jika r diperkecil menjadi setengahnya  dibutuhkan 16 kali lebih besar tekanan untuk memompa cairan lewat pipa pada kecepatan aliran volume semula

Fluida Temperatur (o C) Koofisien Viskositas Air 1,8 x 10-3 20 1,0 x 10-3 60 0,65 x 10-3 100 0,3 x 10-3 Darah (keseluruhan) 37 4,0 x 10-3 Plasma Darah 1,5 x 10-3 Ethyl alkohol 1,2 x 10-3 Oli mesin (SAE 10) 30 200 x 10-3 Gliserin 10.000 x 10-3 1500 x 10-3 81 x 10-3 Udara 0,018 x 10-3 Hidrogen 0,009 x 10-3 Uap air 0,013 x 10-3

Hukum stokes F = 6  r  v  = viskositas fluida dan r = radius Tentang gerak bola dalam fluida yang kental yang memiliki viskositas  menimbulkan gaya gesek sebesar: F = 6  r  v  = viskositas fluida dan r = radius Bila sebuah benda padat berbentuk bola dengan jari-jari r dimasukkan ke dalam zat cair tanpa kecepatan awal Bola tersebut akan begerak ke bawah mula-mula dengan percepatan sehingga kecepatannya bertambah. Dengan bertambahnya kecepatan maka gaya gesek fluida akan membesar, sehingga suatu saat bola akan bergerak dengan kecepatan tetap. Kecepatan tetap ini disebut kecepatan terminal yang terjadi pada saat gaya berat bola sama dengan jumlah antara gaya angkat ke atas (Archimedes) dan gaya gesek Stokes.

Bilangan Reynolds Hukum Poiseuille hanya berlaku untuk aliran laminar dengan viskositas konstan yang tidak dipengaruhi kecepatan aliran Aliran laminar / aliran kental: aliran yang salah satu lapisannya bergeser relatif perlahan terhadap lapisan yang lain  secara umum menggambarkan kecepatan aliran kecil melalui sebuah pipa dengan diameter kecil Aliran yang tidak laminar : aliran pusar = aliran turbulen  menggambarkan kecepatan aliran cukup besar melalui pipa dengan diameter besar

Aliran laminar Aliran turbulen

Bilangan Reynolds Re = bilangan Reynolds R = jari-jari pipa d = rapatan cairan v = kecepatan rata-rata cairan = viskositas cairan Re > 2000  aliran termasuk turbulen

Teknik pengukuran viskositas Beberapa model pengukuran Viskositas: 1. Falling ball viscometer: dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan oleh suatu bola jatuh melalui sample pada jarak tertentu. Cup-type Viscometer: dengan cara mengukur waktu yang diperlukan oleh suatu sample untuk mengalir pada suatu celah sempit (orifice).

Vibro Viscometer: dengan cara mengendalikan amplitudo sebuah pelat sensor yang dicelupkan ke dalam sample dan mengukur arus listrik yang diperlukan untuk menggerakkan sensor tersebut. Capillary Tube Viscometer: dengan cara membiarkan sample mengalir di dalam sebuah pipa kapiler dan mengukur beda tekanan di kedua ujung kapiler tersebut. Rotational Viscometer: dengan cara mengukur gaya puntir sebuah rotor silinder (spindle) yang dicelupkan ke dalam sample.

pengukuran viskositas dengan methode Rotational. Pada methode ini sebuah spindle dicelupkan ke dalam cairan yang akan diukur viskositasnya. Gaya gesek antara permukaan spindle dengan cairan akan menentukan tingkat viskositas cairan.

Viscometer LVDV-II Pro (Brookfield) cairan-cairan yang tergolong dalam kategori Non Newtonian hasil pembacaan Viskositas dipengaruhi oleh Shear Rate, dalam hal ini dinyatakan oleh bentuk geometri spindle serta kecepatan putarnya. Oleh karena itu untuk membuat sebuah report Viskositas dengan methode pengukuran Rotational harus dipenuhi beberapa hal sbb : Jenis Spindle Kecepatan putar Spindle Type Viscometer Suhu sample Shear Rate (bila diketahui) Lama waktu pengukuran (bila jenis sample-nya Time Dependent) Yang dimaksud dengan Time Dependent sample adalah jenis cairan yang nilai viskositasnya berubah seiring dengan lama waktu pengukuran. Viscometer LVDV-II Pro (Brookfield)

Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas Jenis fluida  Cairan mempunyai viskositas lebih besar daripada gas Suhu cairan  viskositas turun dengan meningkatnya cairan Tekanan  viskositas naik dengan bertambahnya tekanan Konsentrasi cairan  viskositas naik dengan meningkatnya konsentrasi