Rheologi.

Presentasi berjudul: "Rheologi."— Transcript presentasi:

1 Rheologi

2 PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

3 PENGERTIAN Kata Rheologi berasal dari bahasa YUNANI Rheo : Mengalir
Logos : Ilmu menggambarkan aliran zat cair atau perubahan bentuk (deformasi) zat di bawah tekanan (Bingham & Crawford)

4 PENGERTIAN Reologi dapat didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari deformasi dan aliran “flow” Secara reologis selanjutnya, sifat mekanis bahan dinyatakan berdasarkan 3 parameter; gaya, deformasi dan waktu Contoh sifat reologis adalah perilaku time-dependent stress dan strain, creep, stress relaksasi dan viskositas

5 PENGERTIAN

6 FLUIDA NEWTONIAN Fluida Newtonian (istilah yang diperoleh dari nama Isaac Newton) adalah suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang linier. Keunikan dari fluida newtonian adalah fluida ini akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini disebabkan karena viskositas dari suatu fluida newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung pada temperatur dan tekanan.          

7 FLUIDA NEWTONIAN Ini adalah aliran kental (viscous) sejati
Shear rate berbanding langsung dengan shear stress dan viskositas adalah tidak tergantung shear rate dalam kisaran aliran laminer Viskositas diberikan oleh slope kurva shear stress-shear rate (Fig 3.13) Fluida Newtonian tipikal adalah air, minuman berair seperti teh, kopi, beer, sirup gula, minuman karbonatasi, madu, juice saring dan susu

8 FLUIDA NEWTONIAN Fluida Newtonian adalah tipe sifat aliran paling sederhana Fluida dengan viskotas tinggi disebut “viscous”, sedangkan viskositas rendah disebut “mobile” banyak pangan fluida adalah tidak Newtonian, pada kenyataannya, mereka menyimpang sangat mendasar dari aliran Newtonian .

9 FLUIDA NON-NEWTONIAN Fluida non-Newtonian adalah suatu fluida yang akan mengalami perubahan viskositas ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut. Hal ini menyebabkan fluida non-Newtonian tidak memiliki viskositas yang konstan. Berkebalikan dengan fluida non-Newtonian, pada fluida Newtonian viskositas bernilai konstan sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida.

10 FLUIDA NON-NEWTONIAN Kebanyakan pangan fluida dan semifluida ada pada satu dari beberapa kelas fluida non-Newtonian

11 PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

12 VISKOSITAS Kecenderungan fluida untuk mengalir dng mudah atau sulit telah menjadi subyek praktis dan kepentingan intelektual pada kehidupan manusia untuk beberapa abad llmuwan Inggris Sir Isaac Newton ( ) adalah salah seorang peneliti pendahulu yg mempelajari aliran fluida Hipotesisnya, “hambatan yg muncul dari tidak adanya kelicinan dari bagian cairan, yang lain adalah setimbang, adalah setara dng kecepatan dimana bagian cairan dipisahkan satu dari lainnya”

13 VISKOSITAS Prinsip itu, bahwa aliran fluida berbanding lurus dng gaya yg diterapkan, dipakai untuk menggambarkan kelas-kelas cairan, dikenal sebagai fluida “Newtonian”. Air adalah fluida Newtonian yg dikenal dng baik Ilmuwan2 lain telah mempelajari cairan lebih kompleks Poiseuille ( ), mempelajari aliran fluida dalam pipa kapiler, dan diakui sebagai salah seorang founder viscometry modern Sir George Gabriel Stokes ( ), mempelajari aliran cairan melalui orifice (bukaan), dan diakui sebagai salah seorang founder tipe efflux viscometer

14 VISKOSITAS DINAMIK KINEMATIK VISKOSITAS

15 . . Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)
Seringkali disebut “viskositas” atau viskositas mutlak, adalah friksi internal dari suatu fluida atau kecenderungannya untuk melawan aliran Biasanya disimbolkan dengan η dan dinyatakan dng persamaan η = σ/γ dimana η adalah viskositas, σ adalah shear stress, dan γ adalah shear rate . .

16

17

18 Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)
Fluida pada pelat yang diam kecepatannya nol sedangkan pada pelat yang bergerak kecepatannya sama dengan kecepatan pelat Tegangan geser yang bekerja pada pelat atas sebanding dengan gradien kecepatan Konstanta kesebandingannya disebut sebagai viskositas dinamik

19 Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)
= tegangan geser [N/m2] F= gaya geser [ N] A= luas permukaan [m2] v = kecepatan [m/s] Y = jarak vertikal [m]  = viskositas dinamik [Pa.s]

20 Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)
SATUAN Satuan viskositas yang sering digunakan adalah poise Viskositas dinamik air sekitar 1 cp

21 SOAL Nenu (10-003) Astia(09-013) Reza (10-002)

22 Viskositas kinematik Dinyatakan sebagai viskositas mutlak dibagi dengan densitas fluida Biasa dinotasikan dengan v

23 . v = η / ρ = σ / ργ dimana v adalah viskositas kinematik, η adalah viskositas dan ρ adalah densitas dalam gram per centimeter cubic Satuan SI viskositas kinematik adalah meter-square-second Viskositas kinematik diukur dalam efflux viskometer, oleh karena kecepatan alir tipe viskometer ini sebanding dengan densitas, juga viskositas Viskositas kinematik dipakai luas di industri perminyakan, dimana specific gravity hidrokarbon tidak jauh variasinya

24 VISKOSITAS KINEMATIK  = rapat massa [kg/m3 ] SATUAN VISKOSITAS KINEMATIK Satuan viskositas kinematik yang lain adalah stoke

25 SOAL Dua buah plat horisontal ditempatkan sejajar dengan jarak 25mm. Ruang diantaranya diisi oli dengan viskositas kinematik 1, m2/s dan densitas 900 kg/m3. Hitung tegangan geser pada oli apabila plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5m/s Alifia (10-036) Elliza (10-042) Brian (10-021) Fadlia (09-026)

26 SOAL Apabila Acetone mengalir dalam suatu tube diameter mm Terbentuk aliran laminer dengan bilangan Renold 708, densitas 787 kg/m3 membentuk kecepatan 3,6 m/s. Berapakah viscositas kinematiknya!

27 Viskositas relatif Kadangkali disebut rasio viskositas, adalah rasio viskositas larutan terhadap viskositas solven murni dan dinyatakan dengan persamaan ηrel = η / ηs dimana ηrel adalah viskositas relatif, η adalah viskositas larutan, dan ηs adalah viskositas solven

28 PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

29 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Viskositas
1. Suhu Terdapat hubungan terbalik antara viskositas dan suhu Data tipikal terlihat pada Fig 3.10 yang memplot viskositas air dan beberapa larutan gula sebgaia fungsi suhu

30 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Viskositas
1. Suhu Viskositas tergantung pada suhu Untuk cairan : makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin rendah Untuk gas makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin tinggi

31 2. Konsentrasi Solut Terdapat hubungan non-linear secara langsung antara konsentrasi solut dan viskositas pada suhu tetap Fig memperlihatkan perilaku viskositas-konsentrasi larutan sukrosa pada suhu tetap

32 3. Berat molekul solut Biasanya ada hubungan non-linear antara berat molekul solut dan viskositas larutan pada konsentrasi setimbang Fig 3.12 memperlihatkan viskositas sirup jagung sebagai fungsi berat molekul Sirup jagung dibuat dengan hidrolisasi dengan pati tingkat berat molekul tinggi menjadi dekstrosa

33 4. Tekanan Viskositas kebanyakan cairan pada dasarnya konstan pada kisaran tekanan atm Sehingga efek tekanan biasanya dapat diabaikan untuk pangan 5. Bahan tersuspensi Biasanya ini sedikit meningkatkan viskositas ketika pada konsentrasi rendah, tetapi bahan tersuspensi tinggi dapat menyebabkan peningkatan berarti oleh karena akibar antar partikel

34 Bahan tersuspensi konsentrasi tinggi biasanya merubah produk non-Newtonian dan dapat menyebabkan aliran plastis atau dilatant Konsentrasi bahan suspensi tidak larut memiliki efek nyata pada viskositas dan tipe aliran kental

35 PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

36 Pengukuran Viskositas
Ada beberapa cara/prinsip pengukuran Aliran bahan melalui Pipa Kapiler  Untuk mengukur visk cairan murni  Ostwald Viscosimeter  Waktu yg diperlukan untuk mencapai jarak tertentu & dibandingkan air (pd oC)  Merupakan visk. relatif.

37 2. Berdasarkan Beban Jatuh
Mengukur waktu yg diperlukan beban jatuh melalui bahan yg diuji di dalam tabung sampai jarak tertentu. Untuk mengukur konsistensi minyak, syrup, krim. Contoh : Gardner Mobilometer

38 3. Berdasarkan Rotasi Silinder dlm bahan yg diuji
Banyak dipakai di Industri Bhn statis & silinder berputar Brookfield Synchrolectric Viscometer Stormer Viscosimeter Dg menghitung waktu untuk mencapai sejumlah putaran tertentu dari silinder yg dicelup dlm bahan yg diuji (pada suhu konstan)

39 Stormer Viscosimeter

40 4. Berdasarkan Rotasi bahan yg diuji mengitari silinder.
Prinsip berlawanan dg cara ke-3  bhn berputar & silinder statis !!! Sampel diputar dg motor Mac Michael Viscosimeter Fisher Electroviscosimeter

41 5. Berdasarkan Konsumsi Power / Tenaga
Mengukur kebutuhan tenaga untuk menggerakkan mixer, silinder atau jenis lainnya sampai sejumlah putaran tertentu. Kebut tenaga  dg Mikrowatt-jam meter Brabender Farinograph banyak dipakai di industri kimia & roti  Seberapa tingkat konsistensi & elastisitas adonan selama fermentasi Alat lain : Extensograph  elastisitas & sifat viskus dari adonan.

42 6. Berdasarkan Penetrasi Kedalam Bahan yg Diuji.
Untuk pengujian gelatin. Lem, pektin, jelli. Bloom Gelometer  semula untuk gel. Penetrometer  konsistensi bahan, misal produk tomat.

43 7. Berdasarkan Kemudahan mengalir dari bahan
Mengukur sudut yg diperlukan bahan untuk mengalir selama waktu tertentu. Bostwick Consistometer

44 PENGUKURAN VISKOSITAS FLUIDA
Capillary tube viscometer

45 Falling ball viscometer
Viskositas ditentukan dengan mengukur berapa lama bola menempuh jarak tertentu (kecepatan)