CAIRAN DAN VISKOSITAS

Irfan Sriyono Putro (0906635614)

Kelompok __

1. CAIRAN

Dari teori kinetic gas, cairan bias diartikan sebagai fase kelanjutan dari gas dengan kondisi dimana

volume kecil dan gaya intramolekularnya sangat tinggi. Meskipun demikian masih terdapat ruang

kosong antar molekul sehingga memungkinkan untuk memiliki bentuk yang fleksibel menurut

dengan wadahnya..

1.1. Keadaan kritis

1.1.1. Cairan

Bila suatu cairan dimasukkan ke dalam wadah tertutup, maka sebagian akan menguap.

Uap ini akan menghasilkan tekanan mempertahankan temperatur tetap konstan di mana

terdapat keseimbangan anatara fase gas dan cair. Tekanan uap merupakan ciri khusus

dari tiap zat cair. Tekanan ini disebut tekanan uap jenuh. Tekanan uap jenuh meningkat

seiring kenaikan suhu. Selama penguapan masih tampak batas antara zat cair dan gas

atau uap. Pada suatu kondisi tertentu batas antara kedua fase tersebut akan menghilang

karena sifat fisik antara kedua fase menjadi sangat identik sehingga tidak bias

dibedakan antara cair dan gas. Kondisi ini disebut dengan titik kritis. Suhu, tekanan uap

jenuh, dan volume molar pada keadaan ini disebut juga suhu kritis, tekanan kritis, dan

volume kritis.

Keadaan kritis adalah keadaan yang reversibel. Bila suhu diturunkan atau tekanan

dinaikkan, maka kondisi kritis akan berubah dan perbedaan antara kedua fase akan

kembali tampak.

1.1.2. Gas

Pada lampiran akan ditunjukan titik kritis dari beberapa gas. Pada data tidak terdapat

volume kritis, tetapi dengan membagi berat molekul dengan densitas akan didapat

volume kritis.

Figure 2 Linier variation of mean density of SO2 with temperature

Pada gambar 2 di atas menunjukan bahwa nilai rata-rata dari densitas gas dan liquid memiliki garis linier apabila di plot dengan titik kritis. Persamaan tersebut akan

menjadi

(

)

Di mana dl = dv = dc jadi nilai dl + dv = 2dc 1.2. Hubungan P-V-T gas dan cairan

Figure 2 Isothermal of CO2

Pada gambar di atas menunjukan keadaaan isothermal CO2 yang digambarkan pada kurva P-V

yang diperoleh dari hasil percobaan oleh Andrews. Pada suhu 30,980C, karbondioksida

hberfase gas hanya sampai pada tekanan 73 atm. Pada tekanan 73 atm mulai muncul fase cair

dan terus bertambah seiring dengan meningkatnya tekanan. Oleh karena itu suhu 30,980C

merupakan suhu kritis untuk CO2.

1.3. Teknik pencairan gas

Gas dicairkan biasanya sebagai:

Propan cair untuk bahan bakar rumah tangga.

Oksigen cair pada roket.

Gas alam cair untuk transportasi laut.

Nitrogen cair untuk refrigerasi temperatur rendah.

Pencairan campuran gas untuk pemisahan.

Metode pencairan gas tergantung dari komposisi gas alamnya. Bahan yang berbentuk cair

pada suhu ruang dan tekanan atmosfer dapat dikondensasi melalui pendinginan. Bahan lain

yang cair pada temperatur yang lebih rendah dapat dikondensasi dengan tekanan yang lebih

besar ataupun kombinasi dari pendinginan dan kompresi. Pendinginan mengurangi

ketergantungan pada tekanan pada proses pencairan. Pada gas permanen seperti oksigen,

nitrogen, hidrogen, dan helium, penerapan tekanan sendiri tidak akan mengahsilkan pencairan,

dan lebih banyak metode pendinginan, kompresi dan bahkan ekspansi dibutuhkan sebelum gas

mencair.

Sebelum pencairan memungkinkan, gas harus didinginkan dibawah temperatur kritisnya.

Selama temperatur kritisnya sangat rendah, pencairan dari gas permanen membutuhkan

Gambar 4. Proses Pencairan Claude

Sumber: http://blog.ums.ac.id/

Figure 3 Proses Pencairan Linde Sumber: http://www.mae.ufl.edu/

pendinginan selayaknya kompresi. Untuk mencapai temperatur rendah ini, digunakan dua

prinsip dasar : (a) ekspansi adiabatik, (b) membiarkan gas menjadi dingin dengan sendirinya

dengan menggunakan kerja dari ekspansi adiabatik. Kedua metode tersebut ditunjukan dalam

Linde and Claud Process dalam pencairan gas.

1.3.1. Proses pencairan Linde

Prinsip dasar dari proses pencairan Linde adalah ekspansi adiabatik Joule-Thomson dan

pendinginan gas. Proses ini hanya tergantung pada ekpansi throttle. Langkah-

langkahnya adalah sebagai berikut: kompresi, pendinginan pada temperatur ruangan

(dapat lebih rendah dengan refrigerasi), throttling, pencairan gas.

1.3.2. Proses pencairan Claude

Pada proses Claude, prinsip dasarnya hampir sama, akan tetapi throttler digantikan

dengan menggunakan ekspander. Secara umum, langkah-langkahnya adalah sebagai

berikut: gas, ekspander, uap jenuh (atau sedikit lewat jenuh), didinginkan dan melalui

throttle untuk pencairan gas, sebagian cairan dicampur dengan keluaran ekspander dan

kembali ke recycle

1.4. Aplikasi

2. VISKOSITAS

Gas dan cairan memiliki ciri-ciri yang disebut viskositas. Viskositas didefinisikan sebagai

ketahanan suatu bagian fluida yang diberikan pada aliran fluida lainnya. Sebagai contoh terdapat

dua molekul pada lapisan p dan q terpisah sejauh dy. Pada peristiwa ini aliran fluida laminer

sehingga kecepatan perpindahan dari satu lapisan ke lapisan lain mengalami peningkatan yang

relatif sama yaitu dv. Gaya f yang diperlukan untuk mempertahankan gradient kecepatan antara

kedua lapisan adalah:

2................. Persdy

dvAf

Koefisien viskositas adalah gaya per satuan luas yang digunakan untuk menggerakkan lapisan

fluida dengan beda kecepatan 1 cm/s melalui lapisan lain yang sejajar pada jarak 1 cm atau dengan

kata lain merupakan tahanan fluida terhadap aliran.

2.1. Gas

Viskositas gas meningkat seiring kenaikan temperatur. Teori kinetik gas menyatakan bahwa

viskositas berasal dari transfer momentum dari bidang satu ke bidang lain. Pada gas ideal

koefisien viskositas berkaitan dengan densitas, jarak, dan kecepatan rata-rata molekul gas

dengan persamaan

3......................3

1Persvl

Persamaan ini akurat selama interaksi antar molekul bukan faktor dominan dalam terjadinya

gaya gesekan, melainkan transfer momentum.

2.2. Cairan

Dari hukum Poiseuille akan didapat nilai viskositas yaitu

Sedangkan dari hukum Stoke dengan punurunan akan didapat nilai

( )

Pada lampiran akan disajikan koefisien viskositas dari beberapa liquid dalam centipoises.

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA

Maron, Samuel H & Jerome B, Lando.1974. Fundamentals of Physical Chemistry. New York:

MacMillan Publishing.co.inc

NN.Liquefaction.NasaHydrogenResearch/h2webcourse/L11-liquefaction2.pdf. (15Februari 2011)

NN.P-V-T Surfaces for Ideal Gases http://www.ac.wwu.edu/. (15 Februari 2011)

Vitasari. Kuliah 4- Refrigerasi dan Pencairan Gas. http://blog.ums.ac.id/ (15 Februari 2011)