BAB IFLUIDA STATIS1.1. Tujuan Percobaan Mengukur densitas suatu
fluida Membuktikan adanya perbedaan tekanan sesuai dengan
ketinggian fluida diam Membuktikan tidak adanya perbedaan tekanan
pada permukaan fluida diam Membuktikan adanya beda tekan antara dua
jenis fluida yang berbeda pada bejana yang sama Membuktikan bahwa
dengan fluida yang sama tetapi pada bejana yang berbeda maka
dihasilkan tekanan yang sama.1.2. Tinjauan PustakaFluida adalah
zat-zat yang mampu mengalir dan yang menyesuaikan diri dengan
bentuk wadah tempatnya. Bila berada dalam keseimbangan, fluida
tidak dapat menahan gaya tangensial atau gaya geser. Semua fluida
memiliki suatu derajat kompresibilitas dan memberikan tahanan kecil
terhadap perubahan bentuk.Macam-macam aliran fluida: Aliran
laminarAliran laminar didefinisikan sebagai aliran dengan fluida
yang bergerak dalam lapisan-lapisan , atau laminar-laminar dengan
satu lapisan meluncur secara lancar. Dalam aliran laminar ini
viskositas berfungsi untuk meredam kecenderungan terjadinya gerakan
relative antara lapisan Aliran transisiAliran transisi merupakan
aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Aliran
turbulenAliran turbulen didefinisikan sebagai aliran yang dimana
pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak menentu
karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan,
yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida ke
bagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan
aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi mengakibatkan tegangan
geser yang merata di seluruh fluida sehingga menghasilkan
kerugian-kerugian aliran.[7]
Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut Zat
Alir.[3] Fluida statis adalah fluida yang tidak mengalami
perpindahan bagian-bagiannya. Pada keadaan ini, fluida statis
memiliki sifat-sifat seperti memiliki tekanan dan tegangan
permukaan.[4] Fluida dapat mencakup zat cair atau gas. Zat
cair:adalah Fluida yang non kompresibel (tidak dapat ditekan)
artinya tidak berubah volumenya jika mendapat tekanan. Gas : adalah
fluida yang kompresibel, artinya dapat ditekan.Bagian fisika yang
mempelajari tekanan-tekanan dan gaya-gaya dalam zat cair disebut:1.
Hidrolika atau Mekanika Fluida yang dapat dibedakan dalam :
Hidrostatika : Mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam zat
cair yang diam. Hidrodinamika : Mempelajari gaya-gaya maupun
tekanan di dalam zat cair yang bergerak (mekanika fluida
bergerak)[3]Minyak kelapa murni(Inggris:virgin coconut oil)
adalahminyak kelapayang dibuat dari bahan bakukelapasegar, diproses
dengan pemanasan terkendali atau tanpa pemanasan sama sekali,
tanpabahan kimiadan RDB.Penyulingan minyak kelapa seperti di atas
berakibat kandungansenyawa-senyawa esensial yang dibutuhkan tubuh
tetap utuh. Minyak kelapa murni dengan kandungan utamaasam
lauratini memiliki sifatantibiotik, antibakteridanjamur.Minyak
kelapa murni, atau lebih dikenal dengan Virgin Coconut Oil (VCO),
adalah modifikasi proses pembuatan minyak kelapa sehingga
dihasilkan produk dengankadar airdan kadarasam lemak bebasyang
rendah, berwarna bening, berbau harum, serta mempunyai daya simpan
yang cukup lama yaitu lebih dari 12 bulan.[5]Rapat massa / massa
jenis benda-benda homogen biasa didefinisikan sebagai : massa
persatuan volume yang disimbolkan dengan .
(1.2.1)Dimana: = massa jenis (kg/m3)m = massa benda (kg)v =
volume (m3)
Berat jenis didefinisikan sebagai berat persatuan volume, dengan
simbol:(1.2.2)[3]Tekanan Hidrostatika adalah tekanan yang
disebabkan oleh berat zat cair. Tekanan adalah Gaya per satuan luas
yangbekerja dalam arah tegak lurus suatu permukaan.[3] Tekanan (P)
adalah gaya yang bekerja tiap satuan luas. Dalam Sistem
Internasional (SI), satuan tekanan adalah N/m2, yang disebut juga
dengan pascal (Pa). Gaya F yang bekerja pada permukaan seluas A
dengan arah tegak lurus pada permukaan, besarnya tekanan pada
permukaan bidang tersebut adalah :
(1.2.3)
Dimana: P = Tekanan (N/m2) F = Gaya (N), A = Luas permukaan
(m2).Tekanan yang dihasilkan oleh fluida (berat fluida) disebut
tekanan hidrostatis. Sifat tekanan hidrostatis : Tekanan menyebar
ke segala arah dan Semakin ke bawah fluida semakin besar
tekanannya.[4]Sifat dasar dari setiap fluida statik ialah tekanan.
Tekanan dikenal sebagai gaya permukaan yang diberikan oleh fluida
terhadap dinding bejana. Tekanan terdapat pada setiap titik di
dalam voleme fluida.[2] Tekanan memberi banyak perbedaan untuk
menentukan satuan, sebagai contohnya Psia dyn/cm2, dan Newton/m2.
Bagaimanapun, pada keadaan biasa tekanan dinyatakan dalam syarat
pusat dalam m atau feet pada fluida. Tinggi atau pusat dalam m atau
feet yang diberikan fluida, digunakan pada tekanan sama, tekanan
yang mewakili. Menggunakan persamaan tekanan P diartikan sebagai
gaya persatuan area dan tinggi h pada fluida, mempunyai pusat di
m.[1]Sifat dasar dari setiap fluida statik ialah tekanan. Tekanan
dikenal sebagai gaya permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap
dinding bejana. Tekanan terdapat pada setiap titik di dalam voleme
fluida.[2] Tekanan memberi banyak perbedaan untuk menentukan
satuan, sebagai contohnya Psia dyn/cm2, dan Newton/m2.
Bagaimanapun, pada keadaan biasa tekanan dinyatakan dalam syarat
pusat dalam m atau feet pada fluida. Tinggi atau pusat dalam m atau
feet yang diberikan fluida, digunakan pada tekanan sama, tekanan
yang mewakili. Menggunakan persamaan tekanan P diartikan sebagai
gaya persatuan area dan tinggi h pada fluida, mempunyai pusat di
m.[1]
(1.2.4)
(English)(1.2.5)Tekanan yang diberikan fluida ini akan
bervariasi sesuai dengan kedalaman benda yang tercelup dalam
fluida. Untuk memahami tekanan perhatikan gambar di bawah ini:
Gambar 1.2.1. Perbedaan tekanan pada kedalaman yang berbedaTidak
hanya faktor kedalaman saja yang mempengaruhi tekanan. Kerapatan
fulida dan percepatan gravitasi memberikan pengaruh juga pada
tekanan. Seandainya air diganti dengan minyak maka tekanan yang
diberikan kedua fluida itu akan berbeda. Perbedaan gravitasi pada
titik yang berbeda gaya dapat menimbulkan tekanan berbeda yang
diberikan oleh fluida. Persamaan tekanan di atas dapat ditulis
kembali dalam bentuk:
(1.2.6)Dimana:Po = tekanan atmosfer ( 1 atm = 76 cmHg = 101
kPa)h = kedalaman (m)g = percepatan gravitasi (m/s2) Pada kolom
stasioner cairan tinggi h2 dan luas penampang konstan dinyatakan A
m2, dimana A = A0 = A1 = A2. Tekanan di atas cairan adalah P0 N/m2,
yaitu, ini dapat menjadi tekanan atmosfer di atas cairan. Cairan
pada setiap titik, katakanlah A1 harus mendukung tentang hal itu.
dapat ditunjukkan bahwa gaya pada suatu titik tertentu dalam cairan
tidak bergerak atau statis harus sama di semua arah. Dan untuk
cairan saat diam, gaya atau satuan luas atau tekanan adalah sama di
semua titik dengan ketinggian yang sama. Misalnya pada h1 dari
atas, tekanan yang sama pada semua titik yang ditunjukkan pada luas
penampang A1.Penggunaannya akan ditampilkan dalam menghitung
tekanan pada titik-titik vertikal yang berbeda dalam gambar. Massa
total cairan untuk tinggi h2 m dan densitas kg/m3 adalah
.(1.2.7)
Gambar 1.2.2 Tekanan pada Fluida StatisDisubstitusikan ke
persamaan ( 1.2.4 ), gaya total F dari cairan di daerah A1 karena
hanya berupa cairan yaitu:
(1.2.8)tekanan P didefinisikan sebagai force / unit area:
(1.2.9)ini merupakan tekanan pada A karena massa dari cairan di
atasnya. Namun, untuk mendapatkan total P2 tekanan pada A2, P0
tekanan pada bagian atas cairan harus ditambahkan.
...(1.2.10)Tiap titik di dalam fluida tidak memiliki tekanan
yang sama besar, tetapi berbeda-beda sesuai dengan ketinggian titik
tersebut dari suatu titik acuan.
Dasar bejana akan mendapat tekanan sebesar: P = tekanan udara
luar + tekanan oleh gaya berat zat cair (Tekanan Hidrostatika).
...(1.2.11)..................................................................................(1.2.12)Percobaan
pipa U ini biasanya digunakan untuk menentukan massa jenis zat
cair.[3]Tidak hanya faktor kedalaman saja yang mempengaruhi
tekanan. Kerapatan fulida dan percepatan gravitasi memberikan
pengaruh juga pada tekanan. Seandainya air diganti dengan minyak
maka tekanan yang diberikan kedua fluida itu akan berbeda.
Perbedaan gravitasi pada titik yang berbeda gaya dapat menimbulkan
tekanan berbeda yang diberikan oleh fluida. Persamaan tekanan di
atas dapat ditulis kembali dalam bentuk:
...........................................................................(1.2.13)Dimana:Po
= tekanan atmosfer ( 1 atm = 76 cmHg = 101 kPa)h = kedalaman (m)g =
percepatan gravitasi (m/s2) Prinsip yang sangat penting dalam
tekanan oleh zat cair dikenal dengan prinsip pascal: [6]"Tekanan
yang bekerja pada fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan
oleh fluida tersebut ke segala arah dengan sama besar". Contoh alat
yang berdasarkan hukum Pascal adalah : Pompa Hidrolik. Perhatikan
gambar bejana berhubungan dibawah ini.
Permukaan fluida pada kedua kaki bejana berhubungan sama tinggi.
Bila kaki I yang luaspenampangnya A1 mendapat gaya F1 dan kaki II
yang luas penampangnya A2 mendapat gaya F2 maka menurut Hukum
Pascal harus berlaku :P1=
P2.......................................................................(1.2.14)
[3].................................................................(1.2.15)
1.3. Alat dan bahanA. Bahan-bahan yang digunakan: Minyak kelapa
(VCO) OliB. Alat- alat yang digunakan: Bejana Neraca digital
Penggaris Piknometer
1.4. Tinjauan BahanA. Minyak kelapaBentuk: Cair Densitas: 0,853
gram/cm3Kelarutan: tidak larut dalam airStabilitas: StabilTitik
didih: 350oC (662oF)Titik leleh: 61oC (141,8oF) 64oCB. OliBentuk:
Cair Densitas: 0,887 gram/cm3Kelarutan: tidak larut dalam
airStabilitas: StabilTitik didih: -Titik leleh: -1.5. Prosedur
PercobaanA. Mengukur densitas suatu fluida Menimbang piknometer 25
ml Memasukkan fluida kedalam piknometer 25 ml dan menutupnya
Menimbang piknometer yang sudah di isi fluida.B. Membuktikan adanya
perbedaan tekanan sesuai ketinggian fluida diam Mengukur ketinggian
yang berbeda pada fluida diam Mencari beda tekanan pada fluida
diamC. Membuktikan tidak adanya perbedaan tekanan pada permukaan
fluida diam Melakukan pengamatan pada beberapa bagian permukaan
fluida diam
D. Membuktikan adanya beda tekan antar dua jenis fluida yag
berbeda pada bejana yang sama Mengukur densitas masing-masing
fluida yang berbeda Mengukur perbedaan tekanan fluida yang berbeda
pada ketinggian yang samaE. Membuktikan bahwa dengan fluida yang
sama tetapi pada bejana yang berbeda maka dihasilkan tekanan yang
sama Fluida diletakkan pada bejana yang berbeda Mengukur densitas
masing-masing fluida yang sama pada bejana yang berbeda Mengukur
tekanan fluida yang sama pada bejana yang berbeda1.6. Data
PengamatanTabel 1.6.1. Data Perhitungan Massa Jenis ()No.Jenis
FluidaBerat Piknometer KosongBerat pikno + Fluida (isi)
1Minyak kelapa0,01032 kg0,02509 kg
Tabel 1.6.2. Data Penentuan Massa, Tinggi dan Diameter Bejana
Pada Bejana yang Sama
No.Jenis FluidaLuas Permukaan BejanaTinggi FluidaMassa
Bejana
kosongIsi
1Minyak kelapa44,1964 10-2 m20,046 m0,09432 kg0,113 kg
2Oli44,1964 10-2 m20,046m0,09432 kg0,144
Tabel 1.6.3. Data Penentuan Massa, Tinggi dan Diameter Bejana
Pada Bejana yang Berbeda
No.Jenis FluidaLuas Permukaan BejanaTinggi FluidaMassa
Bejana
kosongIsi
1Minyak kelapa50,24 10-4 m20,06 m0,09432 kg0,1628 kg
1.4. Pembahasan Densitas suatu fluida dapat diukur dengan
membadingkan massa fluida terhadap volumenya. Dari hasil praktikum
didapatkan densitas minyak kelapa sebesar 590,8 kg/m3. Hasil yang
diperoleh dari praktikum berbeda dengan teori, densitas minyak kayu
putih berdasarkan teori sebesar 853 kg/m3. Adanya perbedaan hasil
yang diperoleh dari teori dan praktikum disebabkan, antara lain
pembulatan angka pada saat perhitungan dan penimbangan yang kurang
akurat. Tekanan pada fluida bergantung pada ketinggian fluida diam,
tekanan suatu fluida akan berbeda sesuai dengan ketinggian fluida
tersebut. Semakin tinggi fluida maka semakin besar tekanannya. Hal
ini terbukti dari hasil praktikum, dimana tekanan pada ketinggian
0,062 m diperoleh sebesar 1,0035 atm sedangkan tekanan yang
diperoleh pada ketinggian fluida 0,046 m adalah 1,0026 atm. Beda
tekan pada ketinggian yang berbeda dari hasil praktikum yaitu
1,1436 10-3 atm, sedangkan hasil berdasarkan teori sebesar 3,1364
10-3 atm dengan selisih antara hasil prakikum dan teori sebesar
0,1773 10-3 atm. Tekanan pada permukaan fluida diam tidak
dipengaruhi oleh luas permukaan. Pada praktikum didapatkan tekanan
pada permukaan fluida sebesar 1,4798 10-3 atm sedangkan secara
teori diperoleh tekanan pada fluida sebesar 3,0148310-3 atm.
Selisih Perbedaan tekanan dalam teori dan praktek adalah 1,53503
10-3 atm. Hal ini disebabkan karena perbedaan perbedaan gaya dalam
teori dan praktek. Kerapatan fulida memberikan pengaruh terhadap
perbedaan tekanan. Densitas dua jenis fluida yang berbeda akan
menimbulkan tekanan yang berbeda pada bejana yang sama. Hal ini
terbukti dari hasil praktikum tekanan fluida minyak kelapa pada
bejana dengan ketinggian 0,046 m diperoleh sebesar 1,0026 atm
sedangkan tekanan fluida oli pada bejana yang sama dengan
ketinggian yang sama diperoleh sebesar 1,0024 atm. Tekanan fluida
sangat dipengaruhi oleh ketinggian vertikal cairan tetapi bentuk
bejana tidak mempengaruhi tekanan. Sehingga dengan menggunakan
fluida yang sama tetapi pada bejana yang berbeda maka dihasilkan
tekanan yang sama. Hal ini berbeda dengan hasil praktikum, pada
bejana 1 tekanan fluida minyak kelapa diperoleh sebesar 1,4798 10-3
atm, sedangkan pada bejana 2 dengan fluida yang sama diperoleh
tekanan sebesar 1,3659 10-3atm. Perbedaan ini disebabkan karena
penimbangan yang kurang akurat, ketidak telitian pada pengukuran
tinggi fluida dan pembulatan angka saat perhitungan.
1.8. Kesimpulan Densitas minyak kelapa secara praktek diperoleh
sebesar 590,8 kg/m3, sedangkan densitas minyak kayu putih
berdasarkan teori sebesar 853 kg/m3. Tekanan yang diperikan fluida
berbeda-beda sesuai dengan ketinggian fluida. Semakin tinggi fluida
maka semakin besar tekanannya. Tekanan pada luas permukaan saat
cairan diam adalah sama disemua titik ketinggian yang sama, maka
semakin besar luas permukaan fluida tidak akan berpengaruh terhadap
tekanannya. Densitas dua jenis fluida yang berbeda yang menimbulkan
tekanan yang berbeda pada bejana yang sama. Pada fluida yang sama
dalam bejana yang berbeda maka akan menghasilkan tekanan yang
sama.
DAFTAR PUSTAKA1. Christie, J.Geankoplis. 1997. Transport
Processes and Unit Operations. Boston: Allyn and Bacon Inc.2. Mc
Cabe, Warren,dkk. 1985. Operasi Teknik Kimia Jilid 1. Jakarta :
Erlangga.3.
(___,http://download.furanaa.com/index.php/category/9-fisika?download=18:fluida
(diakses 5 April 2015)4. (___,https://www.google.co.id/2
Fdigilib.unimed.ac.id/ 2FUNIMED- Master-Lampiran.pdf (diakses 5
April 2015)5. (___,http://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_kelapa
(diakses 10 April 2015)6.
(___,https://rahmaningsih.files.wordpress.com/2010/05/tekanan1.pdf
(diakses 10 April 2015)7.
(___,http://www.gunadarma.ac.idlibraryarticlesgraduateindustrial-technology
2007Artikel _204 00341.pdf (diakses 6 April 2015)
