Viskositas

Pengantar

Pernah lihat minyak pelumas ? Coba bandingkan oli dengan air. Manakah yang lebih kental ?  Tentunya oli yang lebih kental. Selanjutnya, mana yang lebih cair, minyak goreng lebih kental atau es teh ? Tentu minyak goreng yang lebih kental.

Pada kesempatan ini kita akan mempelajari kekentalan suatu fluida, baik zat gas maupun zat cair. Istilah kerennya viskositas. Viskositas = ukuran kekentalan fluida.

Konsep Viskositas

Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Sirup biasanya lebih kental dari air. Atau air susu, minyak goreng, oli, darah, dll. Tingkat kekentalan setiap zat cair tersebut berbeda-beda.

Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu, dll. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.

Koofisien Viskositas

Viskositas fluida dilambangkan dengan simbol η (baca : eta). Jadi tingkat kekentalan suatu fluida dinyatakan oleh koofisien viskositas fluida tersebut. Secara matematis, koofisien viskositas bisa dinyatakan dengan persamaan.

Satuan Sistem Internasional (SI) untuk koofisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.s (pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk koofisien viskositas adalah dyn.s/cm2 = poise (P). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipoise (cP). 1 cP = 1/100 P.

1 poise = 1 dyn . s/cm2 = 10-1 N.s/m2

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

Sumber:

http://www.gurumuda.com/viskositas

 

Fluida yang riil memiliki gesekan internal yang besarnya tertentu yang disebut dengan viskositas. Viskositas ada pada zat cair maupun gas dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang bersisian pada fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati lainnya. Dengan adanya viskositas, kecepatan lapisan-lapisan fluida tidak seluruhnya sama. Lapisan fluida yang terdekat dengan dinding pipa bahkan sama sekali tidak bergerak (v = 0), sedangkan lapisan fluida pada pusat aliran memiliki kecepatan terbesar. Pada zat cair, viskositas disebabkan akibat adanya gaya-gaya kohesi antar molekul.
Dalam fluida ternyata gaya yang dibutuhkan (F), sebanding dengan luas fluida yang bersentuhan dengan setiap lempeng (A), dan dengan laju (v) dan berbanding terbalik dengan jarak antar lempeng (l). Besar gaya F yang diperlukan untuk menggerakan suatu lapisan fluid dengan kelajuan tetap v untuk luas penampang keping A adalah

F = η A v
l

Dengan viskositas didefinisikan sebagai perbandingan regangan geser (F/A) dengan laju perubahan regangan geser (v/l).

Dengan kata lain dapat dikatakan bahwa :
Makin besar luas keping (penampang) yang bersentuhan dengan fluida, makin besar gaya F yang diperlukan sehingga gaya sebanding dengan luas sentuh (F ≈ A). Untuk luas sentuh A tertentu, kelajuan v lebih besar memerlukan gaya F yang lebih besar, sehingga gaya sebanding dengan kelajuan (F ≈ v).

Hukum Stokes
Viskositas dalam aliran fluida kental sam saja dengan gesekan pada gerak benda padat. Untuk fluida ideal, viskositas η = 0 sehingga kita selalu menganggap bahwa benda yang bergerak dalam fluida ideal tidak mengalami gesekan yang disebabkan fluida. Akan tetapi, bila benda tersebut bergerak dengan kelajuan tertentu dalam fluida kental, maka benda tersebut akan dihambat geraknya oleh gaya gesekan fluida benda tersebut. Besar gaya gesekan fluida telah dirumuskan

F = η A v = A η v = k η v
l l

Koefisien k tergantung pada bentuk geometris benda. Untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola dengan jari-jari (r), maka dari perhitungan laboraturium ditunjukan bahwa

k = 6 п r

maka

F = 6 п η r v

Persamaan itulah yang hingga kini dikenal dengan Hukum Stokes.

Dengan menggunakan hukum stokes, maka kecepatan bola pun dapat diketahui melalui persamaan (rumus) :

v = 2 r2 g (ρ – ρ0)
9 η

Sumber:

http://www.geofacts.co.cc/2008/10/laporan-viskositas.html