Hal ini disebabkan karena viskositas dari suatu fluida newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida

RHEOLOGI

PENGERTIAN VISKOSITAS

FAKTOR YG MEMPENGARUHI

PENGUKURAN

Kata Rheologi berasal dari bahasa YUNANI - Rheo : Mengalir

- Logos : Ilmu

menggambarkan aliran zat cair atau perubahan bentuk (deformasi) zat di bawah tekanan

(Bingham & Crawford)

PENGERTIAN

• Reologi dapat didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari

deformasi dan aliran “flow”

• Secara reologis selanjutnya, sifat

mekanis bahan dinyatakan berdasarkan 3 parameter; gaya, deformasi dan

waktu

• Contoh sifat reologis adalah perilaku time-dependent stress dan strain,

creep, stress relaksasi dan viskositas

PENGERTIAN

PENGERTIAN

FLUIDA NEWTONIAN

Fluida Newtonian (istilah yang diperoleh dari nama Isaac Newton) adalah suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang linier. Keunikan dari fluida newtonian adalah fluida ini akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini disebabkan karena viskositas dari suatu fluida newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung pada temperatur dan tekanan.

 Ini adalah aliran kental (viscous) sejati

 Shear rate berbanding langsung dengan shear

stress dan viskositas adalah tidak tergantung shear rate dalam kisaran aliran laminer

 Viskositas diberikan oleh slope kurva shear stress- shear rate (Fig 3.13)

 Fluida Newtonian tipikal adalah air, minuman berair seperti teh, kopi, beer, sirup gula, minuman

karbonatasi, madu, juice saring dan susu

7

FLUIDA NEWTONIAN

• Fluida Newtonian adalah tipe sifat aliran paling sederhana

• Fluida dengan viskotas tinggi disebut

“viscous”, sedangkan viskositas rendah disebut

“mobile”

• banyak pangan fluida adalah tidak

Newtonian, pada kenyataannya, mereka menyimpang sangat mendasar dari aliran Newtonian

8

.

FLUIDA NEWTONIAN

FLUIDA NON-NEWTONIAN

Fluida non-Newtonian adalah suatu fluida yang akan mengalami perubahan viskositas ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut. Hal ini menyebabkan fluida non-Newtonian tidak memiliki viskositas yang konstan.

Berkebalikan dengan fluida non-Newtonian, pada fluida Newtonian viskositas bernilai konstan sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida.

• Kebanyakan pangan fluida dan semifluida ada pada satu dari beberapa kelas fluida non-

Newtonian

10

FLUIDA NON-NEWTONIAN

PENGERTIAN VISKOSITAS

FAKTOR YG MEMPENGARUHI

PENGUKURAN

• Kecenderungan fluida untuk mengalir dng mudah atau sulit telah menjadi subyek praktis dan

kepentingan intelektual pada kehidupan manusia untuk beberapa abad

• llmuwan Inggris Sir Isaac Newton (1642-1727) adalah salah seorang peneliti pendahulu yg mempelajari

aliran fluida

• Hipotesisnya, “hambatan yg muncul dari tidak

adanya kelicinan dari bagian cairan, yang lain adalah setimbang, adalah setara dng kecepatan dimana

bagian cairan dipisahkan satu dari lainnya”

12

VISKOSITAS

• Prinsip itu, bahwa aliran fluida berbanding lurus dng gaya yg diterapkan, dipakai untuk menggambarkan kelas-kelas cairan, dikenal sebagai fluida “Newtonian”.

• Air adalah fluida Newtonian yg dikenal dng baik

• Ilmuwan2 lain telah mempelajari cairan lebih kompleks

– Poiseuille (1797-1869), mempelajari aliran fluida dalam pipa kapiler, dan diakui sebagai salah seorang founder viscometry modern

– Sir George Gabriel Stokes (1819-1903), mempelajari aliran cairan melalui orifice (bukaan), dan diakui sebagai salah seorang founder tipe efflux viscometer

13

VISKOSITAS

14

VISKOSITAS

VISKOSITAS

DINAMIK

KINEMATIK

Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)

• Seringkali disebut “viskositas” atau viskositas mutlak, adalah friksi internal dari suatu fluida atau kecenderungannya untuk melawan aliran

• Biasanya disimbolkan dengan η dan dinyatakan dng persamaan

η = σ/γ

• dimana η adalah viskositas, σ adalah shear stress, dan γ adalah shear rate

15

.

.

• Fluida pada pelat yang diam kecepatannya nol sedangkan pada pelat yang bergerak

kecepatannya sama dengan kecepatan pelat

• Tegangan geser yang bekerja pada pelat atas sebanding dengan gradien kecepatan

• Konstanta kesebandingannya disebut sebagai viskositas dinamik

Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)

y v A

F



 

 



Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)

= tegangan geser [N/m²] F= gaya geser [ N]

A= luas permukaan [m²] v = kecepatan [m/s]

Y = jarak vertikal [m]

 = viskositas dinamik [Pa.s]

Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)

SATUAN

 ^{Pa s} 

m s N s

m m m

N v

y y

v 

 

 

 

 





 









 



   

_{2 2}



Satuan viskositas yang sering digunakan adalah poise

s Pa m

poise centipoise

s Pa poise

. 100 1

1 . 1

, 0







Viskositas dinamik air sekitar 1 cp

SOAL

Nenu (10-003) Astia(09-013) Reza (10-002)

Viskositas kinematik

• Dinyatakan sebagai viskositas mutlak dibagi dengan densitas fluida

• Biasa dinotasikan dengan v

22

v = η / ρ = σ / ργ

• dimana v adalah viskositas kinematik, η adalah viskositas dan ρ adalah densitas dalam gram per centimeter cubic

• Satuan SI viskositas kinematik adalah meter-square- second

• Viskositas kinematik diukur dalam efflux viskometer, oleh karena kecepatan alir tipe viskometer ini

sebanding dengan densitas, juga viskositas

• Viskositas kinematik dipakai luas di industri

perminyakan, dimana specific gravity hidrokarbon tidak jauh variasinya

23

.

VISKOSITAS KINEMATIK



  

 = rapat massa [kg/m³ ]

SATUAN VISKOSITAS KINEMATIK



 



 

















 



 



 

















 s

m kg

s sm kg m

kg m m

Ns m

kg s

Pa ^{3 2 2}

2 3

.



 

Satuan viskositas kinematik yang lain adalah stoke

10 2 100

1 10

2 2

6 2

4

mm s

stoke m stoke

centi

s stoke m













Dua buah plat horisontal ditempatkan sejajar dengan jarak 25mm. Ruang diantaranya diisi oli dengan

viskositas kinematik 1,1.10^-4 m²/s dan densitas 900 kg/m³. Hitung tegangan geser pada oli apabila plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5m/s

SOAL

Alifia (10-036) Elliza (10-042) Brian (10-021)

Fadlia (09-026)

SOAL

Apabila Acetone mengalir dalam suatu tube

diameter 150 mm Terbentuk aliran laminer dengan bilangan Renold 708, densitas 787 kg/m³ membentuk kecepatan 3,6 m/s. Berapakah

viscositas kinematiknya!

Viskositas relatif

• Kadangkali disebut rasio viskositas, adalah rasio

viskositas larutan terhadap viskositas solven murni dan dinyatakan dengan persamaan

η_rel = η / η_s

• dimana ηrel adalah viskositas relatif, η adalah

viskositas larutan, dan ηs adalah viskositas solven

27

PENGERTIAN VISKOSITAS

FAKTOR YG MEMPENGARUHI

PENGUKURAN

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Viskositas

1. Suhu

• Terdapat hubungan terbalik antara

viskositas dan suhu

• Data tipikal terlihat pada Fig 3.10 yang

memplot viskositas air dan beberapa larutan gula sebgaia fungsi suhu

29

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Viskositas

30

Viskositas tergantung pada suhu

• Untuk cairan :

makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin rendah

• Untuk gas

makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin tinggi

1. Suhu

2. Konsentrasi Solut

• Terdapat hubungan non-linear secara langsung antara

konsentrasi solut dan viskositas pada suhu tetap

• Fig memperlihatkan perilaku viskositas- konsentrasi larutan sukrosa pada suhu tetap

31

3. Berat molekul solut

• Biasanya ada hubungan non- linear antara berat molekul solut dan viskositas larutan pada konsentrasi setimbang

• Fig 3.12 memperlihatkan viskositas sirup jagung

sebagai fungsi berat molekul

• Sirup jagung dibuat dengan hidrolisasi dengan pati

tingkat berat molekul tinggi menjadi dekstrosa

32

4. Tekanan

• Viskositas kebanyakan cairan pada dasarnya konstan pada kisaran tekanan 0-100 atm

• Sehingga efek tekanan biasanya dapat diabaikan untuk pangan

5. Bahan tersuspensi

• Biasanya ini sedikit meningkatkan viskositas ketika pada konsentrasi rendah, tetapi bahan tersuspensi tinggi dapat menyebabkan peningkatan berarti oleh karena akibar antar partikel

33

• Bahan tersuspensi konsentrasi tinggi biasanya merubah produk non-Newtonian dan dapat menyebabkan aliran plastis atau dilatant

• Konsentrasi bahan suspensi tidak larut

memiliki efek nyata pada viskositas dan tipe aliran kental

34

PENGERTIAN VISKOSITAS

FAKTOR YG MEMPENGARUHI

PENGUKURAN

Pengukuran Viskositas

• Ada beberapa cara/prinsip pengukuran 1. Aliran bahan melalui Pipa Kapiler

 Untuk mengukur visk cairan murni

 Ostwald Viscosimeter

 Waktu yg diperlukan untuk mencapai jarak tertentu & dibandingkan air (pd

^o

C)

 Merupakan visk. relatif.

36

2. Berdasarkan Beban Jatuh

Mengukur waktu yg diperlukan beban jatuh melalui bahan yg diuji di dalam tabung sampai jarak tertentu.

Untuk mengukur konsistensi minyak, syrup, krim.

Contoh : Gardner Mobilometer

37

3. Berdasarkan Rotasi Silinder dlm bahan yg diuji

Banyak dipakai di Industri

Bhn statis & silinder berputar

Brookfield Synchrolectric Viscometer

Stormer Viscosimeter

Dg menghitung waktu untuk mencapai sejumlah putaran tertentu dari silinder yg dicelup dlm

bahan yg diuji (pada suhu konstan)

38

Stormer Viscosimeter

39

4. Berdasarkan Rotasi bahan yg diuji mengitari silinder.

Prinsip berlawanan dg cara ke-3  bhn berputar

& silinder statis !!!

Sampel diputar dg motor

Mac Michael Viscosimeter

Fisher Electroviscosimeter

40

5. Berdasarkan Konsumsi Power / Tenaga

Mengukur kebutuhan tenaga untuk

menggerakkan mixer, silinder atau jenis lainnya sampai sejumlah putaran tertentu.

Kebut tenaga  dg Mikrowatt-jam meter

Brabender Farinograph banyak dipakai di industri kimia & roti  Seberapa tingkat

konsistensi & elastisitas adonan selama fermentasi

Alat lain : Extensograph  elastisitas & sifat viskus dari adonan.

41

6. Berdasarkan Penetrasi Kedalam Bahan yg Diuji.

Untuk pengujian gelatin. Lem, pektin, jelli.

Bloom Gelometer  semula untuk gel.

Penetrometer  konsistensi bahan, misal produk tomat.

42

7. Berdasarkan Kemudahan mengalir dari bahan

Mengukur sudut yg

diperlukan bahan untuk mengalir selama waktu tertentu.

Bostwick Consistometer

43

PENGUKURAN VISKOSITAS FLUIDA Capillary tube viscometer

vL D p

p

32 ) ( ₁  ₂ ²

 

Falling ball viscometer

Viskositas ditentukan dengan mengukur berapa lama bola menempuh jarak

tertentu (kecepatan)

V

D_bola

fluida bola

18

)

(  

²

  ^