VISCOSITY AND RHEOLOGY

Pharm. Dr. Joshita Djajadisastra, MS, PhD

Definisi

• Viskositas: ukuran tahanan suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar tahanan, semakin besar viskositas

• Fluiditas: kebalikan dari fluiditas, adalah suatu ukuran kemudahan suatu cairan untuk mengalir

= 1/

Rheologi / Sifat Alir

• Perbedaan kecepatan dv di antara dua lapisan sejajar yang dipisahkan jarak dr tersebut adalah dv/dr atau kecepatan geser = rate of shear

• Gaya per satuan luas yang dibutuhkan untuk mengalirkan zat cair tersebut adalah F/A atau tekanan geser = shearing stress

• Menurut NEWTON:

Gaya yang dibutuhkan untuk mengalirkan suatu lapisan dengan luas permukaan A terhadap lapisan bersebelahan yang sejajar dengan jarak 1 cm (dr) adalah

F = A dv/drF/A dv/dr F/A = dv/dr

= F/A x dr/dv = F/G

• F/A = tekanan geser ( dyne/cm2)

• dv/dr = kecepatan geser (cm.detik-1 /cm) = tetapan perbandingan dalam

rumus Newton = koefisien viskositas (poise atau dyne.detik.cm-2 )

• Persamaan ini berlaku bagi semua cairan Newton (cairan homogen), tidak berlaku bagi cairan tidak homogen seperti suspensi atau koloid (non Newton)

• Dalam cgs:

= dyne.detik.cm-2 = 1 poise

= gaya per satuan luas yang dibutuhkan untuk mendapatkan perbedaan kecepatan sebesar 1 cm/detik antara 2 lapisan sejajar dengan jarak 1 cm

• Dalam MKS: = Newton.detik.M-2 = 10 dyne.detik.cm-2

• Jadi 1 poise = dyne.detik.cm-2 = 10-1 Newton.detik.M-2

Hubungan antara dan kecepatan aliran • Untuk aliran laminer dalam pipa berlaku

Hukum Poiseulle:

• V = volume cairan yang mengalir dalam t detik melalui kapiler sempit dengan jari-jari r cm, panjang kapiler 1 cm, di bawah tekanan sebesar dyne/cm2

• P = perbedaan tekanan sepanjang kapiler• r = jari-jari kapiler• t = waktu• l = panjang kapiler 1 cm

l

trPV

8

.. 4

Aliran dalam pipa:• Aliran laminer, Re < 2100• Aliran turbulen. Re > 4000• Re = bilangan Reynold :

• Re = g/cm3.cm/det.cm : g.cm-1.det-1

• = g/cm.det : g/cm.det

= kerapatan cairan• v = kecepatan cairan rata-rata• d = diameter pipa kapiler = viskositas• Cari bagaimana membuktikan bahwa bilangan Reynold tanpa

dimensi

dv..

Re

Cari

• Viskosita kinematik

• Viskosita relatif

• Satuan viskosita kinematik

Hukum Stokes• Suatu bola dengan jari-jari r dijatuhkan

melalui suatu medium, sebagai akibat viskosita akan mendapat hambatan gesekan terhadap bola yang jatuh sehingga bola mendapat kecepatan jatuh yang konstan karena gaya gravitasi mendapat perlawanan dari hambatan gesekan yang menahan ke atas yang disebabkan viskosita

• Menurut Stokes gaya gesekan:

• v = kecepatan rata-rata, syaratnya v dianggap begitu kecil sehingga tidak terbentuk turbulen di belakang bola.

• Jika v naik – F juga bertambah• Kecepatan bola akan konstan jika Gaya

gesekan = Gaya gravitasi• Gaya Gravitasi : Fgrav = m. g

vrF ....6

• m = volume x kerapatan

• Gaya gravitasi = 4/3 r3 (-1).g

• Gaya gesekan = 6 r v

• 4/3 r3 (-1).g = 6 r v

• V = kecepatan bola jatuh/kecepatan sedimentasi

• g = percepatan gravitasi• r = jari-jari bola = kerapatan bola; 1 = kerapatan cairan

= viskosita

9

)(2 12

gr

v

Hubungan Viskositas dengan Suhu

• Viskositas gas bertambah dengan naiknya suhu

• Viskositas zat cair berkurang ±2 % utk setiap kenaikan suhu 10C

• Arrhenius untuk Viskosita cairan:

• log = log A + Ea/2,303RT

• ln = ln A + Ea/RT

RTEaeA /

Rheology

• Rheologi: Rheologi meliputi pencampuran dan aliran dari bahan, pemasukan ke dalam wadah, pemindahan sebelum digunakan, apakah dicapai dengan penuangan dari botol, pengeluaran isi tube, atau pelewatan dari suatu jarum suntik.

• Rheologi dapat berkisar dalam konsistensi dari bentuk cair ke semisolid sampai ke padatan, dapat mempengaruhi penerimaan bagi si pasien, stabilitas fisika, dan bahkan availabilitas biologis.

• Jadi viskositas telah terbukti mempengaruhi laju absorpsi obat dari saluran cerna.

 

Viscometer bola jatuh

Viscometer Rotasi