VISIKOSITAS DIFUSI (HUKUM FICK)

Presentasi berjudul: "VISIKOSITAS DIFUSI (HUKUM FICK)"— Transcript presentasi:

1 VISIKOSITAS DIFUSI (HUKUM FICK)
Oleh: Muh. Edihar G2L

2 VISKOSITAS HUKUM STOKES
Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. HUKUM STOKES

3 VISKOSITAS Bila Fluida, padatan atau gas terdapat perbedaan laju, Maka, salah satu bagian dari senyawa mempunyai laju yang relatif terhadap yang lain. Perbedaan laju adalah aliran laminar Hukum Poiseuille : Cairan yang mengalir melalui suatu pipa kecepatannya berbanding lurus dengan penurunan tekanan dan pangkat empat jari-jari 𝑅= 𝑑𝑉 𝑑𝑟 =𝜋 𝑟 𝑃 1 − 𝑃 2 8𝐿

4 Hukum Poiseuille 𝑓 𝑎 = 𝜋𝑟 2 𝑃 1 − 𝑃 2 𝑓 𝑠 =− 𝑑𝑣 𝑑𝑟 2𝑟𝜋𝐿 Jika 𝑓 𝑠 = 𝑓 𝑎
𝑓 𝑎 = 𝜋𝑟 2 𝑃 1 − 𝑃 2 𝑓 𝑠 =− 𝑑𝑣 𝑑𝑟 2𝑟𝜋𝐿 Jika 𝑓 𝑠 = 𝑓 𝑎 Maka − 𝑑𝑣 𝑑𝑟 2𝑟𝜋𝐿= 𝜋𝑟 2 ( 𝑃 1 − 𝑃 2 ) 𝑑𝑣 = − 𝑟 2𝐿 ( 𝑃 1 − 𝑃 2 )𝑑𝑟 𝑑𝑣= − 1 2𝐿 ( 𝑃 1 − 𝑃 2 ) 𝑟 0 𝑟 𝑑𝑟 𝑣= 1 2𝐿 ( 𝑃 1 − 𝑃 2 ) 𝑟 2 2 𝑣 = 𝑃 1 − 𝑃 2 4𝐿 𝑟 2 +𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡 Menurut hipotesis, v = 0 ketika r = ry maka: 𝑣 = 𝑃 1 − 𝑃 2 4𝐿 𝑟 𝑦 2 − 𝑟 2

5

6 Contoh Soal

7 Viskositas Zat cair GAS Molekul bergerak bebas dan saling bertumbukan
Tekanan akibat tumbukan antar molekul Tekanan terjadi tidak tegak lurus bidang dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas Molekul terikat secara longgar tapi berdekatan Tekanan yang terjadi karena gaya grafitasi Tekanan terjadi tegak lurus bidang Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair

8 Viskositas Cairan Umumnya, viskositas dari suatu larutan lebih tinggi dari pada viskositas pelarut murni. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s) Ini dapat dimengert jika kita mengingat bahwa molekul-molekul larutan yang lebih besar mengisi sedikit volume dalam volume cairan (V = V terlarut/V total).

9 Einstein larutan = pelarut (1 + 2,5 V)
sebab V sebanding dengan konsentrasi, viskositas bertambah dan kuantitas ini adalah sebanding dengan konsentrasi larutan Viskositas larutan = η Viskositas pelarut = ηo Viskositas relatif = η/ηo Viskositas spesifik = η/ηo – 1 = (η – ηo)/ηo = ηsp Menurut persamaan Einstein (η – ηo/ηo = 2,5 V) Viskositas reduksi = ηsp/C

10 Contoh Soal Soal Viskositas larutan gula diukur dengan viskometri kapiler. Untuk pelarut, air, waktu alir adalah 75s, η(H2O) = 0,890mPa.s, ρ(H2O) = 0,997g/ml, larutan gula 1 % t1=99,5s; 1=1,002 g/ml, larutan gula 5 % t2=187,5s; 2=1,017 g/ml, Hitung η dari kedua larutan gula tersebut. Hitung juga ηsp dan ηsp/C masing-masing. Jawab Gula 1 %  t1/t0 = 10/01 1 = 99,5(1,002)/75(0,997) = 1,19 mPa.s Gula 5 %  t2/t0 = 20/02 2 = 2,27 mPa.s ηsp(1%)  (1/0) – 1 = (1,19/0,89)  1 = 0,34 ηsp/C (1%) = 0,33 d(L/g) ηsp(5%)  (2/0) – 1 = 1,55 ηsp/C (5%) = 0,31 d(L/g)

11 Viskositas Gas m adalah massa molekul, k tetapan Boltzman dan  adalah diameter tumbukan. Pada persamaan di atas jelas bahwa  tidak tergantung dengan tekanan gas. Hasil keseluruhan yang teruji secara eksperimen diperoleh bahwa   f(p). Menunjukkan bahwa viskositas gas bertambah dengan bertambahnya temperatur. Hal ini berlawanan dengan sifat cairan, viskositas cairan berkurang dengan bertambahnya temperatur.

12 Contoh Soal Soal Untuk gas N2 diameter,  = 0,43 nm2. Hitung viskositas gas N2 pada suhu 300K. Jawab: m = (28 x 10–3)/6,02 x 1023 kg  = 0,43 nm2 = 0,43 x 10–18 m2 = 4,3 x 10–19 m2. k = 8,314/6,02 x 1023 JK–1 dan T = 300K maka diperoleh:  = 5,8 x 10–6 Pa.s

13 Menentukan Visikositas
Metode Oswald Metode Bola Jatuh

14 Metode Oswald Viskositas dihitung menggunakan persamaan Poiselle.
η= 𝜋 𝑃𝑟 4 𝑡 8𝑉𝑙 Untuk dua cairan yang berbeda dengan pengukuran alat yang sama diperoleh hubungan η 1 η 2 = 𝜋 𝑃 1 𝑟 4 𝑡 1 8𝑉𝑙 x 8𝑉𝑙 𝜋 𝑃 2 𝑟 4 𝑡 2 = 𝑃 1 𝑡 1 𝑃 2 𝑡 2 karena tekanan berbanding lurus dengan kerapatan cairan (d), maka berlaku η 1 η 2 = 𝑃 1 𝑡 1 𝑃 2 𝑡 2

15 Contoh Soal Soal Dalam viskometer oswald air membutuhkan waktu 25 detik untuk mengalir melalui batas atas dan bawah, sedangkan cairan A membutuhkan waktu 38 detik . Kerapatan air dan cairan masing –masing adalah 0,9982 dan 0,78945kg/liter . Jika viskositas air adalah 1,005 cP, hitung viskositas cairan A. Jawab: Dik 𝑡 1 =25 𝑠 𝑡 2 =38 𝑠 𝑑 1 =0,9982 𝑘𝑔 𝐿 𝑑 2 =0,7894 𝑘𝑔 𝐿 𝜂 1 =1.005 𝑐𝑃 Peny: 𝜂 2 = 𝜂 1 𝑑 2 𝑡 2 𝑑 1 𝑡 1 𝜂 2 = 1,005 𝑐𝑃 𝑥 0,7894 𝑘𝑔 𝐿 𝑥 38 𝑠 0,9982 𝑘𝑔 𝐿 x 25 𝑠 𝜂 2 =1.227 𝑐𝑃

16 Metode Bola Jatuh HUKUM STOKES

17 Contoh Soal Soal Sebuah bola aluminium berjari-jari 2,0 mm dijatuhkan bebas ke dalam cairan yang mempunyai kerapatan 800 kg/m3. Dari percobaan didapatkan bahwa kelajuan terbesar yang dicapai bola adalah 14 m/s. Jika kerapatan bola 2700 kg/m3 dan percepatan gravitasi 9,8 m/s2, tentukan koefisien viskositas cairan Jawab: = 2 𝑟 2 g ( 𝑑 𝑏 − 𝑑 𝑐 ) 9𝑣 = 2 𝑥 9,8 𝑚 𝑠 2 ( 0,002 𝑚) 2 g (2700 𝑘𝑔 𝑚 3 −800 𝑘𝑔 𝑚 3 ) 9 𝑥14 𝑚/𝑠 = Kg.m/s

18 DIFFUSI Difusi adalah pergerakan spesies konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah. Pada tahun 1855, Fick menemukan bahwa persamaan matematika dari konduksi panas yang dikembangkan oleh Fourier pada tahun 1822 dapat diterapkan ke dalam perpindahan massa → menentukan proses difusi dalam sistem farmasetik. 𝐽= 𝑑𝑀 𝑆.𝑑𝑡 J = fluks (g/cm2det) M = jumlah massa (g atau mol) S = luas permukaan (cm2) t = waktu (detik)

19 Hukum Pertama DIFUSI FICK
Fluks, berbanding lurus dengan gradien konsentrasi, dc/dZ 𝐽 = −𝐷 𝑑𝑐 𝑑𝑧 D = koefisien difusi (cm2/det) C = konsentrasi (g/cm3) x = jarak (cm) Tanda negatif pada persamaan menandakan bahwa difusi terjadi dalam arah yang berlawanan dengan kenaikan konsentrasi (arah x positif).

20 Hukum KeDua DIFUSI FICK
Konsentrasi difusan dalam elemen volume berubah seiring waktu, yaitu ΔC/Δt, sementara fluks atau jumlah zat yang berdifusi berubah seiring jarak, ΔJ/ΔZ, dalam arah Z, atau 𝑑𝑐 𝑑𝑡 = 𝑑𝐽 𝑑𝑍 𝑑𝑐 𝑑𝑧 = −𝐷 𝑑 𝑑𝑍 𝑑𝑐 𝑑𝑍 𝑑𝑐 𝑑𝑧 = −𝐷 𝑑 2 𝑐 𝑑 𝑍 2

21 Hukum DIFUSI FICK Dalam hukum Fick ketika sebuah lapisan tipis dari sebuah diffusant berada bagian ditengah dari sebuah cell silender yang panjang dengan waktu pada jarak Z dari pusat maka 𝐶 𝑍,𝑡 = η 𝑜 2𝜋𝐷𝑡 𝑒 − ( 𝑍 2 4𝐷𝑡 )

22 Soal Soal Sebuah larutan berwarna ditempatkan dalam lapisan tipis di tengah sel silinder yang panjang. Jika difusi dibiarkan terus selama 1 jam dua puluh menit, hitunglah konsentrasi larutan warna dalam mol dm-3 pada jarak 1 cm dari posisi asli dari lapisan tipis dengan asumsi bahwa difusi koefisien pewarna adalah 0.79x 10-9 m2 s-1 dan konsentrasi awal zat warna per satuan luas adalah 10 mol m-2. Jawab: 𝐶 𝑍,𝑡 = η 𝑜 2𝜋𝐷𝑡 𝑒 − ( 𝑍 2 4𝐷𝑡 ) Z = 1 x 10-2 m, t = 4800 s Sehingga 𝐶 𝑍,𝑡 = 𝑥 3,142 𝑥 0,79 𝑥 10 −9 𝑥 𝑒 − ( −4 4𝑥 0, −9 𝑥 4800 ) = 2,807 mol/m3 = 2,807 x 10-3 mol/dm3 = 0, mol/dm3

23 Demikian Persentase Dari Saya
Jika Ada Pertanyaan! Oke LAHHHH…..! Jika Tidak ADA …. !!!! TERIMA KASIH BANYAAAKKK…. ?!!!!