fisika mekanika fuida1
Post on 07-Jul-2018
225 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
1/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
2/80
Materi
• Sifat-sifat Fluida
• Hidrostatika ( Konsep Tekanan, Hk.
Pascal, Hk. Archimedes, Hk. Stokes • Klasifikasi Aliran
• Kontinuitas Aliran
• Persamaan !ernoulli• Persamaan !ernoulli " Aplikasin#a
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
3/80
Pen$ertian %mum
• &at padat dan fluida dapat di'edakan darikarakteristik deformasi 'ahan-'ahan terse'ut.
• Zat padat menunukkan reaksi deformasi ter'atasketika menerima atau men$alami suatu $a#a
$eser
• Fluida adalah su'stansi #an$ selalu 'eru'ah
'entuk 'ila men$alami te$an$an $eser. Fluida
tidak mampu menahan te$an$an $eser tanpa
'eru'ah 'entuk.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
4/80
Pen$ertian %mum
• Fluida sendiri memiliki ) *uud #aitu
cairan dan $as
•+ise'ut cairan 'ila reaksin#a ter'atas 'iladi'eri tekanan
• +ise'ut $as 'ila dapat ditekan ( sifat
comppresi'le
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
5/80
Pen$ertian %mum
+eformasi
Fluida Solid
asairan
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
6/80
Sifat-sifat yang dimilikiuida secara umum
• Massa & Berat
• Kerapatan fuida
• Volume jenis & berat jenis• SG
• Siat kompresibilitas
• Tegangan Permukaan
• Kapilaritas
• Tekanan Uap
• Viskositas
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
7/80
Massa & Berat
• Massa merupakan ukuran inersia kuantitasdari suatu fluida
• !erat merupakan suatu $a#a $raitasional
'e'an suatu fluida.• hu'un$an massa dan 'erat #aitu / 0 m.$.
• Tetapan $raitasi ($ pada sistem
pen$ukuran S1 adalah se'esar 2,34 m5s)
atau se'esar 6),) ft5s) 'ila men$$unakan
sistem pen$ukuran %S ustomar# S#stem.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
8/80
Kerapatan uida, massa jenis,
atau density ( )
adalah ukuran untuk konsentrasi atterse!ut dan dinyatakan dalam massapersatuan "olume
#ensity satuan pound per cu!ic foot(l!$ft%), gram per liter (g$liter),kilogram per cu!icmeter (kg$m%)
v
m
= ρ
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
9/80
Volume jenis & Berat jenis
• 7olume enis adalah olume #an$ ditempati oleh
se'uah satuan massa 8at (ke'alikan darikerapatan .
• !erat enis atau dise'ut u$a spesific *ei$ht (
adalah $a#a $raitasi terhadap massa #an$
terkandun$ dalam se'uah satuan olume 8at.
γ
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
10/80
Bila fluida digambarkan sebagai air murni pada 4o
C,maka Specific Gravity (SG) dapat didefinisikan
melalui cara yaitu ! SG adala" rasio dari densitas suatu substansi
dengan densitas air
pada 4 oC SG adala" rasio dari spesific #eig"t suatu
substansi dengan spesific
#eig"t air pada 4 oC
S'*+* ./*01 (S)
w
s
w
sSG ρ
ρ
γ
γ ==
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
11/80
Kompresi'ilitas
• kompresi'ilitas adalah pen$ukuran dari
peru'ahan olume pada padatan maupun
fluida aki'at peru'ahan tekanan.
• Kuantitas #an$ 'iasa di$unakan untuk
men$$am'arkan fenomena ini adalah
Bulk Modulus (E).
V V
p E
∆
∆−=
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
12/80
Tegangan Permukaan
• Suatu kondisi #an$ teradi aki'at per'edaan$a#a tarik menarik tim'al 'alik antara molekul8at cair #an$ dekat den$an permukaan danmolekul 8at cair #an$ auh dari permukaan
dalam massa 8at #an$ sama• +ise'a'kan le'ih kuat kohesi daripada adesi• !ila se'uah antar muka 8at cair 9 $as
'ersin$$un$an den$an 8at padat maka $a#a
#an$ teradi : antara $as 9 cairan ; antara $as 98at padat ; antara cairan 9 8at padat
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
13/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
14/80
Kapilaritas
• Merupakan fenomena naikn#a kolom 8atcair dalam pipa kecil aki'at te$an$an
permukaan.
• San$at terkait den$an $a#a adhesi dankohesi dari 8at cair den$an dindin$ pipa.
• !eda tin$$i permukaan 8at cair di dalam
dan di luar pipa dapat dirumuskan :
gr
y
ρ
θ γ cos2=
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
15/80
0ekanan 2ap
• $dala" besarnya tekanan yang di"asilkanole" suatu %at yang dalam keadaansetimbang antara uap dan cairannya padasu"u tertentu&
• 'ekanan uap erat kaitannya denganperonggaan atau kavitasi& Pem'entukanron$$a atau $elem'un$ uap #an$ dapat
meletus ketika fluida pindah ke daerah'ertekanan tin$$i dapat men#e'a'kan erosipada permukaan 8at padat, i'rasi atauhilan$n#a se'a$ian ener$i mekanik.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
16/80
/iskositas
• $dala" suatu "ambatan dari fluida
yang terdeformasi ole" regangan
atau ta"anan yang disebabkan
gesekan fluida , dirumuskan !
ds
dv A F η =
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
17/80
7iskositas a'solut " kinematis
• 7iskositas dinamis (a'solute adalah
koefisien iskositas pada fluida ne*tonian
• 7iskositas kinematis adalah iskositas
dinamis di'a$i den$an densit# fluida
ne*tonian, dirumuskan
µ
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
18/80
Satuansatuan dalam
viskositas• Satuan S1 adalah pascal-second (Pa
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
19/80
• !erdasarkan iskositasn#a, fluida dapat
di'edakan menadi ) #aitu Fluida
?e*tonian dan Fluida ?on ?e*tonian
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
20/80
• Adalah fluida den$an satu iskositas tetap
dan han#a dipen$aruhi oleh tekanan dan
temperatur.
• ontoh : air, $as, min#ak #an$ encer
• Persamaan :
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
21/80
• Merupakan fluida den$an iskositas
'eru'ah tiap *aktun#a dan tidak
mempun#ai per'andin$an tetap antara
shear stress dan shear rate.
• ontohn#a adalah mud, polimer, coklat,
cat, saos dll.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
22/80
Beberapa lasifikasi
*on *e#tonian Fluids
• !in$ham Plastis
• Po*er @a* Fluids
• Pseudoplastis• +ilatant
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
23/80
+erupakan material viscoelastis yang berupa
benda peal pada tekanan renda" namun
dapat
mengalir sebagai fluida kental pada tekanan
tinggi&
• Bing"am plastis teradi pada materi dengan
struktur molekul lema" seperti polimer danlempung&
• -ersamaan !
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
24/80
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Bingham2a.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Bingham1a.jpg
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
25/80
• Merupakan tipe fluida ne*tonian den$an persamaan shearstress :
• 7iskositas efektif men$ikuti persamaan :
• Ket :• K : flow consistency index (Pa.sn• u5y : $radien kecepatan seaar 'idan$ re$an$an (s-4• n : flow behaviour index (dimensionless
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
26/80
• Material #an$ memiliki efek 'erkuran$n#aiskositas den$an 'ertam'ahn#a lautekanan $eser (shear stress
• ontoh : saos, laa, *hipped cream,darah, cat
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
27/80
• Material den$an sifat iskositas 'ertam'ahseirin$ den$an 'ertam'ahn#a shear rate
• Bfek ini teradi 'ila fluida den$an partikel padat
tercampur den$an cairan #an$ men$isi ron$$a-ron$$a dalam partikel terse'ut. Pada shear raterendah, cairan 'erlaku se'a$ai pelumas namunpada shear rate tin$$i, cairan ustru mem'uat
$esekan makin tin$$i sehin$$a iskositas naik.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
28/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
29/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
30/80
Aliran Stead# - %nstead#
• +ise'ut aliran stead# 'ila kondisi dalammedan aliran tidak 'erariasi terhadap*aktu.
• Penilaian tipe aliran ini le'ih 'ersifatsu'#ektif karena ter$antun$ padapen$amat, contoh aliran air di danau
tampak stead# oleh pen$amat di pin$$irdanau namun tampak unstead# olehpen$amat di atas perahu di danau.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
31/80
Aliran ditinau dari +imensin#a
• Satu dimensi : seluruh parameter fluida
konstan di seluruh poton$an melintan$ #an$
normal terhadap aliran
• +ua dimensi : parameter fluidan#a
din#atakan den$an har$a rata-rata dari
har$a pada suatu dimensi ruan$.
• Ti$a dimensi : parameter fluidan#a'erariasi dalam sistem koordinat artesius.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
32/80
Aliran Cotasi 9 ?onrotasi
• Ter$antun$ apakah partikel-partikeln#a
dalam fluida 'erputar terhadap sum'u
aliran fluida terse'ut.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
33/80
Aliran %niform - %nuniform
• Aliran uniform teradi 'ila kecepatan rata-
rata dan luas penampan$ melintan$
konstan dalam arah aliran.
• ontoh : aliran air dalam pipa saluran
ter'uka den$an luas penampan$ dan
kedalaman #an$ konstan.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
34/80
Aliran ompressi'le -
1ncompressi'le
• Aliran incompressi'le 'ila peru'ahan
kecepatan fluida dapat dia'aikan (san$at
kecil.
• Se'enarn#a semua fluida dapat
dimampatkan *alau sedikit, namun
umumn#a #an$ dian$$ap incompressi'le
adalah fluida #an$ kerapatann#a tidak'er$antun$ pada tekanan
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
35/80
Aliran Su'sonik 9 Transonik 9
Supersonik - Hipersonik
• Ter$antun$ dari kecepatann#a ;
• Su'sonik : kecepatan fluida D kecepatan'un#i
• Transonik : kecepatan fluida 0 kecepatan'un#i
• Supersonik : kecepatan fluida E
kecepatan 'un#i• Hipersonik : kecepatan fluida EE
kecepatan 'un#i
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
36/80
Aliran Su'kritis 9 Kritis -
Superkritis
• Ter$antun$ apakah kecepatann#a kuran$
dari, sama den$an atau le'ih 'esar dari
kecepatan $elom'an$ permukaan
elementern#a.
• Teradi pada aliran fluida dalam saluran
ter'uka
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
37/80
Aliran @aminer - Tur'ulen
• Aliran laminer mempun#ai kecepatan relatifrendah 5 $an$$uan #an$ mun$kin teradi dalamfluida cepat teredam oleh iskositas fluidaterse'ut. Fluida dian$$ap 'er$erak dalam lintasan
lem'aran-lem'aran dan pertukaran molekul teradipada 'atas lapisan terse'ut. !ila kecepatan aliran'ertam'ah atau iskositas 'erkuran$ dan$an$$uan makin 'esar sehin$$a melampaui
peralihann#a, maka aliran menadi tur'ulen.• Keadaan peralihan ditentukan dari Bilangan
Reynolds
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
38/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
39/80
• v s - kecepatan fluida,
• 9 diameter pipa,• - iskositas a'solut fluida dinamis,
• G - iskositas kinematik fluida: ! " # $ %&
• - kerapatan (densitas fluida.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
40/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
41/80
3idrostatika adalah ilmu yangmempelajari tentang uidayang tidak mengalir
• Konsep tekanan dalam sika
• Tekanan !idrostatika
Tekanan pada kedalaman h dalam suatu fluida
#an$ memiliki massa enis dan 'erhu'un$an
den$an udara luar.
A F P =
ghatm
ghluar
P P
P P
ρ
ρ
+=
+=
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
42/80
*ntensitas 0ekanan
• Tekanan mutlak adalah tekanan #an$ diukurmen$acu pada keadaan #an$ sempurna
keakumann#a.
• Tekanan ukur ( a$e Pressure adalahtekanan #an$ diukur men$acu pada tekanan
di lin$kun$an sekitarn#a.
• Selisih antara tekanan mutlak dan tekanan
ukur har$an#a sama den$an tekananatmosfer
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
43/80
Tekanan
•onsep dalam tekanan !1& - gage di atas - atm selalu positif
& - gage di ba#a" - atm selalu negatif,disebut kondisi vakum
2& - gage di notasikan psig atau -g (gage)4& - abs dinotasikan psia atau -a (abs)
3& range - atm di atas bumi sebesar 3 k-a 5163 k-a atau 12,7 5 13,2 psia dan di atas
permukaan laut sebesar 161,2 k-a atau 14,8psia• -ersamaan tekanan dalam sistem !
-abs 9 -gage : -atm
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
44/80
3ukum 'ascal
• ITekanan #an$ di'erikan pada suatu cairan #an$
tertutup diteruskan tanpa 'erkuran$ setiap titik
dalam cairan dan ke dindin$ 'eanaJ.
• Secara sistematis ditulis :
21 P P =
2
2
1
1
A
F
A
F =
3ukum 'okok
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
45/80
3ukum 'okok3idrostatika
• ISemua titik #an$ terletak pada suatu 'idan$ di
dalam 8at cair #an$ seenis memiliki tekanan #an$
samaJ.
• Secara sistematis ditulis :
B A P P =
2211 hh ρ ρ =
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
46/80
3ukum .rchimedes
• ISe'uah 'enda #an$ seluruhn#a atau se'a$ian
tercelup di dalam suatu fluida akan diapun$kan ke
atas den$an se'uah $a#a #an$ sama den$an
'erat fluida #an$ dipindahkan oleh se'uah 'endaJ
( )
( )2smgravitasiPercepatan NArchimedesakeatas/gaygaya
=
=−=
==
g
F
ww F
gv F
w F
A
fluidaudara A
A
A
ρ
' l + l d
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
47/80
'enggelam, +elayang dan
'erapung
9 Ten$$elam : 'enda E fluida
9 Mela#an$ : 'enda 0 fluida
9 Men$apun$ : 'enda D fluida
• Pada 'enda men$apun$ 'erlaku :
ρ
ρ
ρ
ρ ρ ρ
fluida
total
tercelupbenda x
V V ρ ρ =
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
48/80
Hukum Stokes
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
49/80
F/;idrodinamika adala" ilmu yang
mempelaari fluida yang
mengalir?bergerak
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
50/80
• ; / ; M
• Persamaan Kontinuitas
•Hukum kekekalan ener$i 9 Persamaan!ernoulli
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
51/80
• Q : volume flow rate adala" aliran fluida
per unit #aktu yang di"itung
berdasarkan banyak volumenya&
• W : weight flow rate adala" aliran fluidaper unit #aktu yang di"itung
berdasarkan berat fluidanya&
• M : Mass flow rate aliran fluida per unit#aktu yang di"itung berdasarkan massa
fluidanya&
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
52/80
9 -ersamaan ontinuitas
• +e'it fluida adalah 'an#akn#a fluida #an$ men$alir
melalui suatu penampun$ tertentu dalam selan$ *aktu
tertentu.
t
V Q
AvQ
=
=
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
53/80
• 'erlaku untuk aliran tak-termampatkan
(incompressi'le flo*, dan fluida termampatkan
(compressi'le flo*.
• ILumlah tekanan , ener$i kinetik per satuanolume dan ener$i potensial persatuan olume
mempun#ai nilai #an$ sama di setiap titik
sepanan$ aliran I.
• A8as !ernoulli dapat di$unakan pada :kar'urator, enturimeter, ta'un$ pitot, $a#a
an$kat sa#ap pesa*at, teorema torricelli
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
54/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
55/80
9 v 0 kecepatan fluida 9 g 0 percepatan $raitasi 'umi 9 h 0 ketin$$ian relatif terhadap suatu referensi 9 p 0 tekanan fluida
9 % 0 densitas fluida
• Persamaan di atas 'erlaku untuk aliran tak-termampatkan den$an asumsi-asumsi se'a$ai
'erikut: Aliran 'ersifat tunak (stead# stateTidak terdapat $esekan
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
56/80
• Bfek pipa 7enturi merupakan tekanan fluida #an$ teradi'ila fluida melalui 'a$ian pipa #an$ men#empit. Padakondisi terse'ut kecepatan 'ertam'ah dan tekanan'erkuran$. Persamaan matematisn#a adalah :
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
57/80
• Kar'urator merupakan pencampur antaraudara dan 'ahan 'akar dalam
pem'akaran internal mesin.
• Perhitun$an kecepatan aliran fluida dari suatuki iliki k ' k il d l h
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
58/80
$ ptan$ki #an$ memiliki ke'ocoran kecil pada salahsatu sisi5dasarn#a u$a diturunkan daripersamaan !ernoulli dan dikenal den$an nama
Hukum Torricelli.• Orifice Plate merupakan suatu alat ukur de'it
fluida. Alat ini 'ekera seperti prinsip pipa enturi#an$ menekankan hu'un$an antara kecepatan
$erak fluida den$an tekanan pada titik #an$sama.• a!a "#gkat Pesawat • Ta$u#g Pitot merupakan suatu alat ukur
tekanan #an$ di$unakan untuk men$ukurkecepatan $erak fluida. !iasa di$unakan se'a$aiindikator kecepatan udara, 'ilan$an Mach,pie8ometer. +alam pener'an$an, kecepatanudara dikenal den$an knots
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
59/80
Aliran Termampatkan
• Aliran termampatkan adalah aliran fluida #an$ dicirikan
den$an 'eru'ahn#a 'esaran kerapatan massa
(densitas dari fluida di sepanan$ aliran terse'ut.
• ontoh fluida termampatkan adalah: udara, $as alam,
dll.
• Persamaan !ernoulli untuk aliran termampatkan adalah
se'a$ai 'erikut:
• di mana:
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
60/80
9 0 ener$i potensial $raitasi per satuan massa; ika
$raitasi konstan maka
9 0 entalpi fluida per satuan massa
9 atatan: , di mana adalah ener$i internal
spesifik.
9 Bntalpi adalah istilah dalam termodinamika #an$
men#atakan umlah ener$i internal dari suatu sistemtermodinamika ditam'ah ener$i #an$ di$unakan untuk
melakukan kera. Bner$i dalam (% dirumuskan oleh
persamaan % 0 /.
9 Lika sistem men#erap kalor, maka N 'ernilai positif. Lika
sistem men$eluarkan kalor, maka N 'ernilai ne$atif.
9 * (kera pada rumus terse'ut 'ernilai positif ika sistem
melakukan kera, dan akan 'ernilai ne$atif ika sistem
dikenai kera oleh lin$un$an.
http://id.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
61/80
as
+alam fase $as, atom atau molekul 'er$erak
'e'as tanpa ada suatu $a#a #an$ men$ikat
atau memisahkann#a. 1nteraksi han#a 'erupa
'enturan #an$ aran$ teradi den$an kecepatan'er$antun$ pada temperatur.
as termasuk fluida sehin$$a mempun#ai lau alir
dan sifat-sifat fluida pada umumn#a.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
62/80
!e'erapa tipe $as
• as 1deal
• as h#drocar'on (or$anik
as alam
@P (propane, 'utane
as sintetis ('lue $as,*ater $as, h#$as
• hemical $as• 1nhalation anaesthetic
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
63/80
as 1deal
• Sifat-sifat $as ideal :
9 Terdiri dari partikel-partikel (atom-atom ataupunmolekul-molekul #an$ 'er$erak sem'aran$.
9 Hukum-hukum ?e*ton tentan$ $erak 'erlaku
9 Larak Antromolekul le'ih 'esar dari ukuranse'uah molekul
9 Tidak ada $a#a antarpartikel kecuali ika'ertum'ukan
9 Tum'ukan antar partikel atau partikel den$andindin$ adalah lentin$ sempurna dalam *aktusin$kat.
P id l
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
64/80
Persamaan umum $as ideal
Keterangan :
4 konstanta gas umum 4 5,%67 8$(mol K) 4 9,95:9; < atm$(molK)k 4 tetapan Boltman
4 6,%5 = 69-:%
8$K >.4 ;,9:: = 69
:%
molekul$molk NR dan
N
Nndengan
A
A
=
=
=
=
!" PV
n#" PV
Kerapatan $as ideal
P #"
$
V
m== ρ
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
65/80
Hukum !o#le-&@ 9 C (konstan)
Bila gas pada keadaan 1 dan pada su"u yang sama,
maka !
-1@1 9 -@
t1
t
t2
-
@
Gambar
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
66/80
Hukum a# @ussac
>ubungan volume gas dengan peruba"an su"unya padatekanan konstan&
t
@
A
@1
@
.
'uku ay *ussac
%onstan"
V
&adi =
Gambar dimana pada P konstan, volume
merupakan fungsi linier dari su"u&
P ! l @
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
67/80
Persamaan !o#le a# @ussac
2
22
1
11
"
V P
"
V P =
Bner$i Kinetik Cata-rataBner$i listrik translasi rata 9 rata suatu molekul $as adalah :
atau%" E % 2
3=
2
2
1V $ E o% =
% E
Mo = massa atau molekul
T = suhu
= energi kinetik rata – rata ( J )
' k G d l . ' t t
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
68/80
'ekanan Gas dalam .uang 'ertutup
% E V
P atauV
mv P = = 3
2
3
1 2
den$an :
m 0 massa se'uah partikel $as
(K$2v 0 rata-rata kuadrat kecepatan
(m)5sO
? 0 'an#ak partikel $as ('utiran
7 0 olume $as (m6
P 0 tekanan $as (?5m) atau pasca
(Pa
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
69/80
• + (s0 ( )( )%mol %g gasmole%ul massammole%ul !g gasmole%ul sebuahmassam
m !"
oo
/3
==
Kecepatan Bfektif as
A
oms
$ m
$ #" V == 3
% ms & ρ P 3
+eraat ke'e'asan dan Bner$i +alam
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
70/80
$
• Karena $a#a tarik menarik antara partikel dia'aikan maka partikeltidak mempun#ai ener$i lain selain E k " , k- dan dise'ut ener$idalam $as. Hal ini sesuai untuk $as monoatomik.
• +eraat ke'e'asan pada molekul monoatomik : Suhu D 4>> K
Han#a memiliki $erak translasi
Memiliki 6 deraat ke'e'asan E k " $/ k- • +eraat ke'e'asan pada molekul diatomik : Suhu ruan$
Memiliki $erak translasi dan rotasi
Memiliki Q deraat ke'e'asan E k " 0$/ k-
• +eraat ke'e'asan pada molekul poliatomik :
Suhu E 4>>> K memiliki $erak translasi, rotasi dan i'rasi
Memiliki R deraat ke'e'asan E k " 1$/ k-
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
71/80
Merupakan ca'an$ ilmu #an$ mempelaari konersiener$i panas menadi ener$i dalam 'entuk lain, atause'alikn#a, dan hu'un$ann#a terhadap temperatur,
tekanan dan olume. A*aln#a thermodinamikadikem'an$kan untuk mencari cara menam'ah efisiensi
dari mesin uap.
Konsep dasar dalam
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
72/80
Konsep dasar dalam
termodinamika
• pem'a$ian dunia menadi sistem di'atasioleh kondisi se'enarn#a dari 'atasan.
• Sistem #an$ tidak termasuk dalam
pertim'an$an di$olon$kan se'a$ailin$kun$an.
• Klasifikasi sistem termodinamika
'erdasarkan pada sifat 'atas sistem-lin$kun$an dan perpindahan materi, kalordan entropi antara sistem dan lin$kun$an.
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
73/80
Pen$ertian %mum
• +alam thermodinamika, kita men$enal istilah Ilin$kun$anJdan IsistemJ
• Sistem adalah tempat se'uah usaha 'ekera, dikelilin$ioleh lin$kun$an.
• =nergi dalam (% dirumuskan oleh persamaan % 0 /.
• Lika sistem men#erap kalor, maka N 'ernilai positif. Likasistem men$eluarkan kalor, maka N 'ernilai ne$atif.
• / (kera pada rumus terse'ut 'ernilai positif ika sistemmelakukan kera, dan akan 'ernilai ne$atif ika sistemdikenai kera oleh lin$un$an.
http://id.wikipedia.org/wiki/Sistemhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sistem
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
74/80
ontoh
• !ila suatu sistem men#erap kalor dari lin$kun$an
se'esar 4> kL, dan sistem terse'ut u$a
melakukan kera se'esar kL, maka ener$i
dalam n#a akan se'esar O kL.
• Bner$i dalam 'ernilai > ika umlah kalor #an$
masuk sama 'esar den$an umlah kera #an$
dilakukan, dan ika kalor #an$ dikeluarkan sama'esar den$an kera #an$ dikenakan pada sistem.
http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalor
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
75/80
>ukum"ukum 0asar 'ermodinamika
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
76/80
• >ukum $#al (&eroth @a* Termodinamika • Hukum ini men#atakan 'ah*a dua sistem dalam keadaan setim'an$
den$an sistem keti$a, maka keti$an#a dalam salin$ setim'an$ satuden$an lainn#a.
• >ukum -ertama Termodinamika • Hukum ini terkait den$an kekekalan ener$i. Hukum ini men#atakan
peru'ahan ener$i dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup samaden$an total dari umlah ener$i kalor #an$ disuplai ke dalam sistem dan
kera #an$ dilakukan terhadap sistem.
• >ukum kedua Termodinamika • Hukum kedua termodinamika terkait den$an entropi. Hukum ini men#atakan
'ah*a total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderun$untuk menin$kat seirin$ den$an menin$katn#a *aktu, mendekati nilaimaksimumn#a.
• >ukum ketiga Termodinamika • Hukum keti$a termodinamika terkait den$an temperatur nol a'solut. Hukum
ini men#atakan 'ah*a pada saat suatu sistem mencapai temperatur nola'solut, semua proses akan 'erhenti dan entropi sistem akan mendekatinilai minimum. Hukum ini u$a men#atakan 'ah*a entropi 'enda 'erstrukturkristal sempurna pada temperatur nol a'solut 'ernilai nol.
1sothermal
http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_dalamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatur_nol_absolut&action=edithttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatur_nol_absolut&action=edithttp://id.wikipedia.org/wiki/Kerjahttp://id.wikipedia.org/wiki/Energi_dalam
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
77/80
1sothermal• Proses dalam thermodinamika den$an suhu tetap.
• +ari persamaan keadaan $as ideal p7 0 nR- diperoleh p 0
• Karena nR- merupakan 'ilan$an tetap, maka $rafik p 3 +
'er'entuk hiperbola .
V
n#"
Q = W = nRT
"n1
2
V
V
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
78/80
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
79/80
1so'arik• Proses dalam thermodinamika den$an tekanan tetap. Teradi
peru'ahan ener$i internal dalam sistem.
• Area kunin$ menunukkan kera /, % adalah ener$i internal dan
adalah panas. Hu'un$an antara keti$an#a :
( Q' −=∆
V pQ' ∆−=∆
)( A B V V pQ' −−=∆
atau
$di b ik
-
8/18/2019 Fisika Mekanika Fuida1
80/80
$diabatik
• Proses adia'atic adalah suatu proses peru'ahan keadaan $as dimana tidak ada kalor #an$ masuk ke atau ke luar dari s#stem ($as,
#aitu 0 >
W = 2
3
nR ( T 1 –T 2 )
top related