Pertemuan 1 : perkenalan, besaran, satuan, vektorPertemuan 2 : vektor, lat. soalPertemuan 3 : GLB, GLBB, gerak jatuh, lat soalPertemuan 4 : Hukum Newton, gaya gesek, lat soalPertemuan 5: quiz, suhu, termometerPertemuan 6: pemuaian, kuantitas panasPertemuan 7: kuantitas panas, lat soalPertemuan 8: perpindahan panas, lat soalPertemuan 9: sifat-sifat gas idealPertemuan 10: sifat-sifat fluida, fluida statis, kontinuitasPertemuan 11: dinamika fluida, lat soalPertemuan 12: ujian

Besaran adalah sesuatu yang dapat diukur serta dapat dinyatakan dengan angka dan satuan.

Satuan adalah sesuatu yang dipergunakan sebagai pembanding dalam pengukuran.

Satuan SISistem Satuan Internasional ( SI ) terdiri atas tiga macam klas : SATUAN DASAR.SATUAN TURUNAN.SATUAN TAMBAHAN.

7 Besaran Pokok

NamaSatuanSimbolPanjangmetermWaktusekonsMassakilogramkgArus ListrikAmpereASuhuKelvinKJumlah zatmolemolIntensitas CahayaCandelaCd

Satuan TambahanAda dua satuan tambahan yang tidak mempunyai dimensi, yaitu satuan sudut pada bidang datar dan sudut ruang.Satuan sudut pada bidang datar :1 radian adalah sudut pada bidang datar di antara dua buah jari jari yang mencakup busur sepanjang jari jari pada keliling lingkaran.2.Satuan sudut Ruang :1 steradian adalah sudut ruang yang puncaknya ada pada titik pusat bola dan mencakup permukaan bola seluas kwadrat jari- jarinya (CGPM ke 11, 1960)

Desimal Multiplex Text Symbol Factortera T 1000000000000giga G 1000000000mega M 1000000kilo k 1000hecto h 100(none) (none) 1deci d 0.1centi c 0.01milli m 0.001micro 0.000001nano n 0.000000001

Sistem Satuan Lainimperial system (British Imperial) merupakan sistem satuan yang didefinisikan di British Weights and Measures Act pada tahun 1824. Sistem ini merupakan sistem satuan resmi di Inggris. United States customary units merupakan sistem satuan yang umumnya digunakan di Amerika Serikat. Sebagian besar satuan pada sistem ini sama dengan imperial system karena U.S. customary system dikembangkan dari satuan BI sebelum distandarisasi pada tahun 1824.

Dimensi suatu besaran menunjukan cara besaran itu tersusun dari besaran besaran pokok.Semua besaran fisika dalam mekanika dapat dinyatakan dengan tiga besaran pokok, yaitu:a. Massadimensi: [ M ]b. Panjang/tinggi/lebar/jarakdimensi: [ L ]c. Waktudimensi: [ T ]

BesaranSkalarVektorkuantitas yang bisa dijelaskan dengan suatu angkaContoh : suhu,kelajuan, frekuensi dllsuatu besaran dengan arah tertentuContoh : gravitasi, kecepatan, gaya dll

Vektor

Simbol arah vektor ditunjukkan Dot mendekati pengamat cross menjauhi pengamat

Perhitungan Vektor Vektor digambarkan melalui sebuah matrik dengan sistem koordinat i, j and k.

misal vektor a = a1i + a2j + a3k panjang vektor

Pengurangan dan PenjumlahanMetode Jajargenjang/head to tail Misal a=a1i + a2j + a3k b=b1i + b2j + b3k maka ....

Bila dua buah vektor F1 dan F2 membentuk sudut , maka nilai resultan kedua vektor itu adalah :

F1= panjang vektor 1F2= panjang vektor 2

Penjumlahan Metode AnalitisMula-mula tinjau vektor pada bidang x-y (i.e., Az=0)

tan

Panjang vektor dapat dihitung dengan teorema Pythagoras

Perkalian vektorSkalar(dot product)Vektor(cross product)a.b = ab cos ( sudut apit antara a dan b)- hasil;scalar- sifat;komutatif a.b =b.aa x d = cc = l a x b l = ab sin - Hasil: vektor- Sifat: anti komutatif a x b = b x a- Arah: c tegak lurus terhadap a dan b, searah dengan arah putaran sekrup

Di dunia sains, gerak memiliki nilai besaran skalar dan vektor. Kombinasi dari kedua besaran tersebut dapat menjadi besaran baru yaitu kecepatan dan percepatan. Gerakan pada sebuah benda dipengaruhi energi potensial dan energi kinetik. Berdasarkan perubahannya gerak dapat dibagi menjadi gerak osilasi dan tidak berosilasi.

Prinsip perbedaan kecepatan & kelajuanRumus matematis yang dipakai :1. kecepatan : v = s/t2. kecepatan rata-rata :

kecepatan berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap

merupakan variasi dari GLBB dengan kecepatan awal nol dan percepatan berupa percepatan gravitasi contoh : buah jatuh dari pohon gerak jatuh yang disengaja ( kecepatan awal tidak nol ) disebut dengan gerak vertikal contoh : bola basket di drible

CONTOHSebuah motor bergerak dengan perubahan kecepatan seperti grafik di bawah ini. Hitung jarak tempuh yang dialami selama 4 s !

Air dari sebuah bendungan jatuh mengenai roda turbin dengan kecepatan 30 m/s. Bila g = 10 m/s2 , maka tinggi bendungan adalah ....

CONTOH

Hukum Newtonberkaitan dengan hukum-hukum yang berkaitan dengan gerak dan gaya gravitasi

Hukum Gravitasi Umum Tiap benda mengerjakan sebuah gaya tarik pada benda lain yang sebanding dengan massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkannya

G = konstanta gravitasi umum = 6,67.10-11 Nm2/kg2

Massa & BeratMassa adalah ukuran inersia suatu benda atau ukuran jumlah zat yang dikandung oleh suatu benda. Massa benda adalah besaran skalar. Berat adalah gaya gravitasional yang dilakukan oleh Bumi pada suatu benda yang arahnya menuju ke pusat Bumi. Berat sebuah benda adalah besaran vektor.Jadi perbedaannya massa suatu benda tetap dimana saja benda berada, sedangkan berat suatu benda bergantung pada percepatan gravitasi di tempat dimana benda berada. Hubungan antara massa dan berat :w = m.g

Hukum Newton tentang GerakHukum Newton I : Suatu benda akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan tetap selama tidak dipengaruhi gaya luar

Hukum Newton II : Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja pada benda, dengan arah yang sama dengan arah gaya total, dan berbanding terbalik pada massa benda

Hukum Newton III : Untuk setiap aksi selalu terdapat reaksi yang sama besar berlawanan arah

Bila permukaan sebuah benda meluncur di atas permukaan benda lain, masing-masing benda akan saling melakukan gaya gesekan, sejajar dengan permukaan-permukaan itu. Gaya gesekan terhadap tiap benda berlawanan arahnya dengan arah geraknya, relative terhadap benda lawan nya.Gaya gesekan juga ada bekerja dalam keadaan tidak terjadi gerak relative.

Persamaan : .N

Penerapan Hukum Gerak Newton Gerak Benda pada Bidang MiringJika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda, maka :Komponen gaya-gayanya :

Gaya normal yang dikerjakan oleh bidang miring pada benda :

Percepatan yang dikerjakan oleh bidang miring pada benda :

Dua Benda dihubungkan dengan katrolBenda di atas meja tergantung bebas. Dua benda tergantung bebas pada katrol. Benda pada bidang miring dan tergantung bebas. Dua Balok dihubungkan dengan taliGaya normal dalam lift

Kesetimbangan Benda Tegar Benda Tegar ( Rigid Body ) adalah benda yang tidak dapat berubah bentuk bila diberi gaya luar (berusaha kembali ke bentuk semula bila diberi gaya luar) Suatu benda menjadi benda tegar sempurna bila bergerak dengan kecepatan cahaya ( teori relativitas )

merupakan gaya yang menyebabkan benda berputar pada porosnya secara matematis dapat kita nyatakan sebagai hasil kali lengan momen l dan besar gaya F.Momen kopel adalah dua gaya sama besar, berlawanan arah dan memiliki garis kerja yang sejajar

Ket := momen gaya (Nm) F= gaya yang bekerja (N) l= jarak dari sumbu ke titik gaya (m)

Syarat Kesetimbangan Benda TegarSuatu benda dapat mempertahankan posisinya bila resultan gerak rotasi (momen gaya ) dan resultan gerak linier ( gaya F ) = 0

F = 0 = 0

CONTOHAnak laki-laki dengan berat 50 N dan anak perempuan dengan berat 40 N duduk pada papan kayu yang panjangnya 2 m dan beratnya 20 N. Papan tersebut ditumpu oleh batang kayu berbentuk silinder, seperti ditunjukkan pada Gambar . Papan kayu ini memiliki ketebalan merata. Titik beratnya di tengah-tengah papan dan seimbang di atas penumpu batang kayu sebelum kedua anak duduk di atasnya. Kedua anak tersebut duduk di atas papan pada sisi yang berlawanan. Dimanakah anak laki-laki itu harus duduk agar papan kayu seimbang?

JAWAB :Pilih P sebagai poros (lengan momen = 0) p = 0(-50)(x) + (40)(1)= 0 -50x + 40= 0-50x= -40 x = 0,8 m

CONTOH

Dalam fisika, usaha adalah sejumlah energi yang dipindahkan oleh sebuah gaya pada suatu perpindahan

Aturan TandaApabila komponen gaya itu sama arahnya dengan arah perpindahan, usaha disebut positif. Kalau berlawanan dengan arah perpindahan, gaya itu tidak memiliki komponen dalam arah perpindahan dan usaha di katakan sama dengan nol.

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha Mengikuti hukum kekekalan energi Dapat ditransformasi menjadi bentuk energi yang lain Energi dapat disimpan

Energi Mekanik Energi Potensial Gravitasi Energi Thermal Energi Listrik Energi Elektrostatis Energi Magnetik Energi Kimiawi Energi Nuklir Energi Internal

energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan total energi yang masuk ke dalam suatu sistem harus setara dengan total energi yang keluar dari sistem, ditambah perubahan energi yang terjadi dalam sistem tersebut E = W + Q + E

Panas adalah suatu cara transfer energi Dalam thermodinamika, usaha dapat diubah seluruhnya menjadi panas namun panas tidak dapat menjadi usaha total.

Tugas Jelaskan masing-masing energi di atas ! Jelaskan proses transfer energi yang mungkin dan berikan contohnya !

Suhu atau temperature adalah derajat panas atau dinginnya benda atau suatu tempat. Alat yang dipakai untuk mengukur suhu suatu benda atau tempat adalah termometer.di ajang internasional yang menggunakan satuan SI, suhu termodinamis diukur dalam Kelvin.

Skala Kelvin (simbol: K) adalah skala suhu di mana nol absolut didefinisikan sebagai 0 K. Satuan untuk skala Kelvin adalah kelvin (lambang K), dan merupakan salah satu dari tujuh unit dasar SI. Satuan kelvin didefinisikan oleh dua fakta: nol kelvin adalah nol absolut (ketika gerakan molekuler berhenti), dan satu kelvin adalah pecahan 1/273,16 dari suhu termodinamik triple point air (0,01C). Skala suhu Celsius kini didefinisikan berdasarkan kelvin.

kelvin sebagai unit SI ditulis dengan huruf kecil k (kecuali pada awal kalimat), dan tidak pernah diikuti dengan kata derajat, atau simbol , berbeda dengan Fahrenheit dan Celsius. Ini karena kedua skala yang disebut terakhir adalah skala ukuran sementara kelvin adalah unit ukuran. Skala Celsius adalah suatu skala suhu yang didesain supaya titik beku air berada pada 0 o dan titik didih pada 100 o di tekanan atmosferik standar.

Definisi resmi Celsius menyatakan bahwa 0,01C berada pada triple point air dan satu derajat adalah 1/273,16 dari perbedaan suhu antara triple point air dan nol absolut. Definisi ini memastikan bahwa satu derajat Celsius merepresentasikan perbedaan suhu yang sama dengan satu kelvin. Skala Fahrenheit dalam skala ini, titik beku air adalah 32 derajat Fahrenheit (ditulis 32F) dan titik didih air adalah 212 derajat Fahrenheit. Negatif 40 derajat Fahrenheit sama dengan negatif 40 derajat Celsius.

Di Amerika Serikat dan Jamaika, Fahrenheit tetap menjadi skala pilihan utama untuk pengukuran suhu sehari-hari, meski Celsius dan kelvin digunakan untuk aplikasi sains. Skala Rankine lambangnya adalah Ra untuk membedakannya dari Rmer dan Raumur. Seperti skala Kelvin, titik nol pada skala Rankine adalah nol absolut, tapi satu derajat Rankine didefinisikan sama dengan satu derajat Fahrenheit. 459.67 R sama dengan 0F.

Skala Raumur adalah skala suhu dengan titik beku air adalah 0 derajat Raumur, titik didih air 80 derajat. Jadi, satu derajat Raumur sama dengan 1,25 derajat Celsius atau kelvin.

Skala ini mulanya dibuat dengan alcohol, jadi termometer Raumur yang dibuat dengan raksa sebenarnya bukan termometer Raumur sejati.

Perbandingan antara skala Celcius, Reamur, Fahrenheit dan KelvinC : R : F : K = 5 : 4 : 9 : 5

Termometer yang tidak diketahui skalanyaTermometer X = Termometer Y

A = titik lebur es thermometer XC = titik lebur es thermometer YB = titik didih air thermometer XD = titik didih air thermometer Y

Fase BendaSolidBose-Einstein CondensateFluidGasPlasma

Pengertian UmumZat padat dan fluida dapat dibedakan dari karakteristik deformasi bahan-bahan tersebut.

Zat padat menunjukkan reaksi deformasi terbatas ketika menerima atau mengalami suatu gaya geser

Fluida adalah substansi yang selalu berubah bentuk bila mengalami tegangan geser. Fluida tidak mampu menahan tegangan geser tanpa berubah bentuk.

Pengertian UmumFluida sendiri memiliki 2 wujud yaitu cairan dan gasDisebut cairan bila reaksinya terbatas bila diberi tekananDisebut gas bila dapat ditekan ( sifat compressible )

Pengertian Umum

Pemuaian ZatPemuaian Panjang Zat PadatPemuaian Luas Zat PadatPemuaian Volume Zat PadatPemuaian Volume Zat Cair

Pemuaian Panjang Zat PadatJika suatu benda padat dipanaskan sehingga mengalami kenaikan suhu , maka pertambahan panjangnya

Pemuaian Luas Zat PadatJika benda padat dua dimensi dipanaskan sehingga mengalami kenaikan suhu , maka pertambahan luasnya

Pemuaian Volume Zat PadatPertambahan volume zat padat , jika dipanaskan :

Pemuaian Volume Zat CairVolume zat cair yan tumpah dari bejana saat dipanaskan :Volume zat cair tumpah = volume zat cair volume tempat

Pengertian Kalor, kalor jenis dan kapasitas kalorKalor adalah energi dalam yang dipindahkan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah ketika kedua benda disentuhkan (dicampur).Kalor jenis adalah banyak kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu 1 kg suatu zat sebesar 10C.Kapasitas kalor adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu seluruh benda sebesar satu derajat.

Kalor yang diterima atau dilepas.

Hukum Kekekalan Energi untuk KalorUntuk berbagai benda yang dicampur dan disolasi sempurna terhadap lingkungan, banyak kalor yang dilepas sama dengan banyak kalor yang diterima benda lainnya.Asas Black Q lepas = Q terima atau banyaknya kalor yang dilepas = banyaknya kalor yang diserap.

Kalor LatenKalor laten didefinisikan sebagai jumlah energi kalor Q yang diterima atau dilepas tiap satuan massa oleh suatu zat untuk berubah wujud.Q = m.L

Bila dalam suatu system terdapat perbedaan suhu atau bila dua system yang suhunya berbeda disinggungkan, maka akan terjadi perpindahan energi. Proses yang yang terjadi transport energi itu disebut dengan perpindahan panas Berpindahnya energi dari suatu daerah ke daerah yang lain, sebagai akibat dari perbedaan suhu di daerah- daerah tersebut

MEKANISME PERPINDAHAN PANAS Konduksi Konveksi Radiasi

Yang biasa digunakan dalam aplikasi alat perpindahan panas adalah konduksi dan konveksi

KONDUKSIProses dimana panas mengalir dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas).

Dalam perpindahan panas konduksi, perpindahan energi terjadi karena hubungan molekul secara langsung tanpa adanya perpindahan molekul yang besar

Persamaan yang digunakan

Qk = laju aliran panas secara konduksi, Btu/ jam

A = luas penampang dilalui panas mengalir dengan cara konduksi, yang harus diukur tegak lurus terhadap aliran panas, ft2

k = konduktivitas thermal bahan, Btu / jam.ft.oF

dT/dx = gradient suhu terhadap arah sumbu x, perbedaan suhu, oF/ft

KONVEKSITransport energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagaimana mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas Qc = hc. A. DTQc = laju perpindahan panas dengan cara konveksi, Btu/hr A = luas perpidahan panas, ft2

DT= beda suhu antara suhu permukaan dan suhu fluida,oF

hc = koefisien perpindahan panas konveksi, Btu/jam. oF. ft2

RADIASIJumlah energi yang meninggalkan suatu permukaan sebagai panas radiasi tergantung pada suhu mutlak dan sifat permukaan tersebut Qr = e A1 T14A1 = luas permukaan = ft2 = m2 (SI)T1 = suhu permukaan= oR = oK (SI)e = emisivitas benda = kontanta Bolzman = 0,1714x10-8 Btu/ jam.ft2R4 = 5,67x10-8 watt/m2 K4(SI)

Jika benda hitam tersebut beradiasi ke sebuah penutup yang semuanya permukaannya hitam, maka laju perpindahan panas dinyatakan dengan Qr = A1 (T14 T24)

ALAT PENUKAR PANASHeat ExchangerCoolerAir CoolerCondenserHeaterEvaporator ChillerReboiler

Merupakan cabang ilmu yang mempelajari konversi energi panas menjadi energi dalam bentuk lain, atau sebaliknya, dan hubungannya terhadap temperatur, tekanan dan volume. Awalnya thermodinamika dikembangkan untuk mencari cara menambah efisiensi dari mesin uap.

Konsep dasar dalam termodinamika pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kondisi sebenarnya dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas sistem-lingkungan dan perpindahan materi, kalor dan entropi antara sistem dan lingkungan.

Pengertian Umum Dalam thermodinamika, kita mengenal istilah lingkungan dan sistem Sistem adalah tempat sebuah usaha bekerja, dikelilingi oleh lingkungan. Energi dalam (U) dirumuskan oleh persamaan U = Q + W.Jika sistem menyerap kalor, maka q bernilai positif. Jika sistem mengeluarkan kalor, maka q bernilai negatif.W (kerja) pada rumus tersebut bernilai positif jika sistem melakukan kerja, dan akan bernilai negatif jika sistem dikenai kerja oleh lingungan.

ContohBila suatu sistem menyerap kalor dari lingkungan sebesar 10 kJ, dan sistem tersebut juga melakukan kerja sebesar 6 kJ, maka energi dalam nya akan sebesar 4 kJ.

Energi dalam bernilai 0 jika jumlah kalor yang masuk sama besar dengan jumlah kerja yang dilakukan, dan jika kalor yang dikeluarkan sama besar dengan kerja yang dikenakan pada sistem.

jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan sistem terisolasi: tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan sistem tertutup: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya: pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas. pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja. sistem terbuka: terjadi pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda dengan lingkungannya

Hukum-hukum Dasar Termodinamika Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

Hukum Pertama Termodinamika Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

Hukum kedua Termodinamika Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

Hukum ketiga Termodinamika Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Persamaan umum gas ideal

Keterangan :R = konstanta gas umum = 8,314 J/(mol K) = 0,08206 L atm/(mol K)k = tetapan Boltzman = 1,38 x 10-23 J/KNA= 6,022 x 1023 molekul/molKerapatan gas ideal

Hukum BoyleP.V = C (konstan) Bila gas pada keadaan 1 dan 2 pada suhu yang sama, maka :P1V1 = P2V2 t1t2VGambar II 1 :Proses Isothermik

Hukum Gay Lussac Hubungan volume gas dengan perubahan suhunya pada tekanan konstan..Hukum Gay LussacGambar dimana pada P konstan, volume merupakan fungsi linier dari suhu.

Persamaan Boyle Gay Lussac Energi Kinetik Rata-rataEnergi listrik translasi rata rata suatu molekul gas adalah :

atauMo = massa atau molekulT = suhu = energi kinetik rata rata ( J )

Tekanan Gas dalam Ruang Tertutupdengan :m = massa sebuah partikel gas (Kg)

= rata-rata kuadrat kecepatan (m2/s4)N = banyak partikel gas (butiran)V = volume gas (m3)P = tekanan gas (N/m2) atau pasca!(Pa)

Vms= Kecepatan Efektif GasVms =

Derajat kebebasan dan Energi DalamKarena gaya tarik menarik antara partikel diabaikan maka partikel tidak mempunyai energi lain selain Ek = kT dan disebut energi dalam gas. Hal ini sesuai untuk gas monoatomik.Derajat kebebasan pada molekul monoatomik :Suhu < 100 KHanya memiliki gerak translasiMemiliki 3 derajat kebebasan Ek = 3/2 kT Derajat kebebasan pada molekul diatomik :Suhu ruangMemiliki gerak translasi dan rotasiMemiliki 5 derajat kebebasan Ek = 5/2 kT Derajat kebebasan pada molekul poliatomik :Suhu > 1000 Kmemiliki gerak translasi, rotasi dan vibrasiMemiliki 7 derajat kebebasan Ek = 7/2 kT

IsothermalProses dalam thermodinamika dengan suhu tetap. Dari persamaan keadaan gas ideal pV = nRT diperoleh p =

Karena nRT merupakan bilangan tetap, maka grafik p V berbentuk hiperbola .Q = W = nRT In

IsokhorikProses dalam thermodinamika dengan volume tetap. Karena volum tetap, tekanan gas di dalam wadah naik, dan gas melakukan gaya yang makin membesar pada dinding. Walaupun gaya yang sangat besar dapat dibangkitkan dalam wadah tertutup, usaha sama dengan nol, karena dinding wadah tidak berpindah. = Q

IsobarikProses dalam thermodinamika dengan tekanan tetap. Terjadi perubahan energi internal dalam sistem.Area kuning menunjukkan kerja W, U adalah energi internal dan Q adalah panas. Hubungan antara ketiganya :

atau

AdiabatikProses adiabatic adalah suatu proses perubahan keadaan gas di mana tidak ada kalor yang masuk ke atau ke luar dari system (gas), yaitu Q = 0 W = nR ( T1 T2 )

Sifat-sifat yang dimiliki fluida secara umum

Massa & BeratKerapatan fluidaVolume jenis & berat jenisSGSifat kompresibilitasTegangan PermukaanKapilaritasTekanan UapViskositas

Massa & Berat Massa merupakan ukuran inersia kuantitas dari suatu fluidaBerat merupakan suatu gaya gravitasional beban suatu fluida. hubungan massa dan berat yaitu W = m.g.Tetapan gravitasi (g) pada sistem pengukuran SI adalah sebesar 9,81 m/s2 atau sebesar 32,2 ft/s2 bila menggunakan sistem pengukuran US Customary System.

Kerapatan fluida, massa jenis, atau density () adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan dinyatakan dalam massa persatuan volume Density satuan pound per cubic foot (lb/ft3), gram per liter (g/liter), kilogram per cubicmeter (kg/m3).

Volume jenis & Berat jenisVolume jenis adalah volume yang ditempati oleh sebuah satuan massa zat (kebalikan dari kerapatan ). Berat jenis atau disebut juga spesific weight ( ) adalah gaya gravitasi terhadap massa yang terkandung dalam sebuah satuan volume zat.

Bila fluida digambarkan sebagai air murni pada 4 oC, maka Specific Gravity (SG) dapat didefinisikan melalui 2 cara yaitu : SG adalah rasio dari densitas suatu substansi dengan densitas air pada 4 oC SG adalah rasio dari spesific weight suatu substansi dengan spesific weight air pada 4 oCSPECIFIC GRAVITY (S.G)

adalah ukuran kualitas crude oil bila dibandingkan dengan air, bila API gravity lebih besar dari 10 maka crude tersebut akan mengambang di atas air dan disebut minyak ringan sedangkan bila bernilai kurang dari 10 maka crude akan tenggelam dalam air dan disebut minyak berat API gravity digunakan untuk menentukan kualitas minyak klasifikasi API Gravity : minyak ringan ( > 31 ) medium ( 22 s/d 31 ) minyak berat ( < 10 )API GRAVITY

Kompresibilitaskompresibilitas adalah pengukuran dari perubahan volume pada padatan maupun fluida akibat perubahan tekanan. Kuantitas yang biasa digunakan untuk menggambarkan fenomena ini adalah Bulk Modulus (E).

Tegangan Permukaan Suatu kondisi yang terjadi akibat perbedaan gaya tarik menarik timbal balik antara molekul zat cair yang dekat dengan permukaan dan molekul zat cair yang jauh dari permukaan dalam massa zat yang sama Disebabkan lebih kuat kohesi daripada adesi Bila sebuah antar muka zat cair gas bersinggungan dengan zat padat maka gaya yang terjadi : antara gas cairan ; antara gas zat padat ; antara cairan zat padat

Kapilaritas Merupakan fenomena naiknya kolom zat cair dalam pipa kecil akibat tegangan permukaan. Sangat terkait dengan gaya adhesi dan kohesi dari zat cair dengan dinding pipa. Beda tinggi permukaan zat cair di dalam dan di luar pipa dapat dirumuskan :

Tekanan Uap Adalah besarnya tekanan yang dihasilkan oleh suatu zat yang dalam keadaan setimbang antara uap dan cairannya pada suhu tertentu. Tekanan uap erat kaitannya dengan peronggaan atau kavitasi. Pembentukan rongga atau gelembung uap yang dapat meletus ketika fluida pindah ke daerah bertekanan tinggi dapat menyebabkan erosi pada permukaan zat padat, vibrasi atau hilangnya sebagian energi mekanik.

ViskositasAdalah suatu hambatan dari fluida yang terdeformasi oleh regangan atau tahanan yang disebabkan gesekan fluida , dirumuskan :

Viskositas absolut & kinematisViskositas dinamis (absolute) adalah koefisien viskositas pada fluida newtonian Viskositas kinematis adalah viskositas dinamis dibagi dengan density fluida newtonian, dirumuskan

Satuan-satuan dalam viskositasSatuan SI adalah pascal-second (Pas) atau 1kgm1 s1Pada satuan cgs disebut dengan poise (P), pada ASTM standard lebih dikenal dengan centipoise (cP). 1 P = 1 gcm1s1 Hubungan antara Poise dan Pascal-second adalah :10 P = 1 kgm1s1 = 1 Pas 1 cP = 0.001 Pas = 1 mPas Viskositas kinematis mempunyai unit SI m2s1 dan cgs stokes (S atau St). Kadangkala digunakan centistokes (cS atau cSt). 1 stokes = 100 centistokes = 1 cm2s1 = 0.0001 m2s1. 1 centistokes = 1 mm2/s

Berdasarkan viskositasnya, fluida dapat dibedakan menjadi 2 yaitu Fluida Newtonian dan Fluida Non Newtonian

Adalah fluida dengan satu viskositas tetap dan hanya dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur.Contoh : air, gas, minyak yang encerPersamaan :

Merupakan fluida dengan viskositas berubah tiap waktunya dan tidak mempunyai perbandingan tetap antara shear stress dan shear rate. Contohnya adalah mud, polimer, coklat, cat, saos dll.

Beberapa Klasifikasi Non Newtonian FluidsBingham PlastisPower Law FluidsPseudoplastisDilatant

Aliran Laminer - Turbulen Aliran laminer mempunyai kecepatan relatif rendah / gangguan yang mungkin terjadi dalam fluida cepat teredam oleh viskositas fluida tersebut. Fluida dianggap bergerak dalam lintasan lembaran-lembaran dan pertukaran molekul terjadi pada batas lapisan tersebut. Bila kecepatan aliran bertambah atau viskositas berkurang dan gangguan makin besar sehingga melampaui peralihannya, maka aliran menjadi turbulen. Keadaan peralihan ditentukan dari Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vs) terhadap gaya viskos (/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Aliran Laminer terjadi pada bil. Reynolds dengan nilai rendah dimana gaya viskous lebih tinggi. Dicirikan dengan aliran yang konstan dan tenang. Aliran Turbulen terjadi pada bil. Reynolds dengan nilai tinggi dimana gaya inersia tinggi. Dicirikan dengan aliran yang random dan berfluktuasi

vs - kecepatan fluida, D diameter pipa, - viskositas absolut fluida dinamis, - viskositas kinematik fluida: = / , - kerapatan (densitas) fluida.

FLUIDA BERGERAK

Hidrodinamika adalah ilmu yang mempelajari fluida yang mengalir/bergerak

Q : volume flow rate adalah aliran fluida per unit waktu yang dihitung berdasarkan banyak volumenya.W : weight flow rate adalah aliran fluida per unit waktu yang dihitung berdasarkan berat fluidanya.M : Mass flow rate aliran fluida per unit waktu yang dihitung berdasarkan massa fluidanya.

Persamaan Kontinuitas

Debit fluida adalah banyaknya fluida yang mengalir melalui suatu penampung tertentu dalam selang waktu tertentu.

Faktor konversi antar satuan1 L/mnt = 0,06 m3/jam1 m3/s = 60.000 L/mnt1 gal/ mnt = 3,785 L/mnt1 gal/ mnt = 0,2271 m3/jam1 ft3/s = 449 gal/mnt

Contoh soalUbahlah satuannya !30 gal/mnt = . ft3/s600 L/mnt = . m3/s30 gal/mnt = L/mnt

Tentukan Q max (dalam L/mnt) yang diijinkan bila suatu fluida hendak dilewatkan sebuah tubing steel dengan diameter luar 1 in dan ketebalan 0,065 in! Kecepatan max 3 m/s.Tentukan ukuran steel pipe berdasarkan standard schedule 40 yang dibutuhkan untuk mengangkut air sebanyak 192 m3/jam dengan kecepatan max 6 m/s !

berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan fluida termampatkan (compressible flow). Jumlah tekanan , energi kinetik per satuan volume dan energi potensial persatuan volume mempunyai nilai yang sama di setiap titik sepanjang aliran .Azas Bernoulli dapat digunakan pada : karburator, venturimeter, tabung pitot, gaya angkat sayap pesawat, teorema torricelli

v = kecepatan fluida g = percepatan gravitasi bumi h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi p = tekanan fluida = densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:Aliran bersifat tunak (steady state) Tidak terdapat gesekan

Suatu fluida mengalir dari titik 1 ke titik 2, dengan harga p, h dan v berbeda.

Energi total pada titik 1 :

Energi total pada titik 2 :

Dengan prinsip hukum kekekalan energi, maka energi yang timbul antara titik 1 dan 2 adalah :

Persamaan Bernoulli merupakan penjumlahan untuk perubahan ketinggian head, pressure head dan velocity head pada dua titik dalam sistem aliran fluida dengan asumsi tidak ada perubahan energy (pengurangan maupun penambahan)

Contoh soalAir pada 100C mengalir dari titik 1 ke titik 2. titik 1 : d 25 mm ; Pgage 345 kPa ; v = 3 m/stitik 2 berada 2 m di atas titik 1 : d 50 mm Bila diasumsikan tidak ada perubahan energi pada sistem, hitunglah P2 !

Friksi dalam Pipa Friksi terjadi akibat aliran dalam pipa, baik aliran laminer maupun turbulen friksi pada aliran laminer mengikuti persamaan

friksi pada aliran turbulen ditentukan berdasarkan Moody diagram

Friksi pada aliran turbulen ditentukan oleh bil. Reynolds relatif roughness pipa

relatif roughness adalah perbandingan diameter pipa dengan kekasaran dinding pipa

Moody Diagram merupakan satu diagram yang digunakan untuk mengevaluasi friksi terdiri atas plot faktor friksi f vs bil. Reynold Nr metode penentuan :

tentukan Nr , bila naik, maka f menurun

bila aliran total turbulence maka Nr tidak berpengaruh pada f

Listrik .......Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik, dapat juga diartikan :

Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya. Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.

Sifat-sifat ListrikMengandung atom-atom bermuatanDapat mengalir Memiliki Gaya CoulombKuat Medan Listrik

Bagian-bagian atomBagian bagian atom mempunyai muatanProtonsNeutrons+NMuatan positif (+)Muatan netral (N)Electrons-Muatan negatif(-)This is an Hydrogen Atom With 1 Proton & 1 Electron

Listrik StatisHukum CoulombHukum Coulomb membicarakan tentang gaya elektrostatis antara muatan-muatan listrik. Berbunyi :

"The magnitude of the electrostatic force between two point charges is directly proportional to the magnitudes of each charge and inversely proportional to the square of the distance between the charges.

q1q2

Secara matematis dapat ditulis .....Keterangan :q1 dan q2 = muatan tiap tiap partikel( C ) r = jarak pisah kedua muatan (m) k = 9 x 109 N m2/C2

Listrik DinamisKuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik positif Q yang mengalir melalui penampang seutas kawat penghantar per satuan waktu. atau

t = waktu (s)Q = muatan listrik Qe = muatan listrik = - 16 x 10-19 coulombI = kuat arus listrik (A)

Hambatan Kawat Penghantar = hambatan jenis (m)

l = panjang kawat (m)A = luas penampang (m2)Pengaruh suhu pada hambatan kawat penghantar :

Identifikasi 4 pita

Identifikasi 5 pita

Identikasi 4 pita Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor Dua pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi pita ketiga merupakan pengali (jumlah nol yang ditambahkan setelah dua digit resistansi) pita keempat merupakan toleransi harga resistansi.

Identifikasi 5 pitaIdentifikasi lima pita digunakan pada resistor presisi (toleransi 1%, 0.5%, 0.25%, 0.1%), untuk memberikan harga resistansi ketiga. Tiga pita pertama menunjukkan harga resistansi, pita keempat adalah pengali, pita kelima adalah toleransiResistor lima pita dengan pita keempat berwarna emas atau perak kadang-kadang diabaikan, biasanya pada resistor lawas atau penggunaan khusus. Pita keempat adalah toleransi dan yang kelima adalah koefisien suhu.

Hukum KirchhoffHukum I Kirchhoff Pada setiap titik cabang, maka jumlah aljabar dari arus-arus haruslah sama dengan nol (0)

Hukum II Kirchhoff Dalam rangkaian tertutup jumlah aljabar ggl dalam sumber tegangan dan jumlah penurunan potensial (IR) sama dengan nol (0).

Perjanjian tanda :Kuat arus bertanda positif (+) jika searah dengan arah loopGgl bertanda positif (+) jika mengikuti loop yang sesuai dengan arah loop kutub positif dijumpai lebih dahulu.Hukum Kirchhoff

Daya ListrikDaya adalah energi tiap satuan waktu, dirumuskan :

SIFAT FISIKA & KIMIA FLUIDADensity (kerapatan)Specific gravityCritical temperature (temperature kritis)Critical pressure (tekanan kritis)Bubble pointDew point (titik embun)Boiling point (titik didih)Specific heat (panas jenis)Latent heat of vaporizationMolecular weightPhaseVapor pressure (tekanan uap)Calorific value (nilai kalori)Flammability limitsViscosityThermal conductivityDll.

Macam-macam Sifat Gas Alam DENSITY ()Masa jenis, rapat masa, rapat zat, kerapatan atau masa spesifik adalah masa persatuan volume Density gas satuan pound per cubic foot (lb/ft3), gram per liter (g/liter), kilogram per cubicmeter (kg/m3).

SPECIFIC GRAVITY (S.G)Perbandingan density gas terhadap density udara pada kondisi tekanan dan temperature yang sama CRITICAL TEMPERATURE (Tr)Adalah temperature dimana gas tidak dapat dicairkan pada tekanan berapapun jika tempereturenya berada diatas temperature kritis.

CRITICAL PRESSURE (Pr)Adalah tekanan yang diperlukan untuk mencairkan gas pada temperature kritisnya. BUBBLE POINT Adalah temperature dimana gelembung uap pertama berbentuk di dalam cairan yang dipanaskan pada tekanan yang diberikan. DEW POINT (Te)Adalah temperature dimana tetesan cairan pertama terbentuk didalam uap/gas yang didinginkan pada tekanan yang diberikan.

BOILING POINT (Td)Adalah keadaan dimana cairan akan mendidih ketika tekanan uap cairannya sama dengan tekanan diatas permukaan cairan tersebut. SPECIFIC HEAT (C) LATENT HEATAdalah jumlah panas yang diperlukan untuk merubah temperature satu skala derajat suhu setiap satuan masa zat. Satuan yang sering digunakan adalah Btu/lb.oF dan cal/g.oC.adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk merubah fase dari zat. Latent heat of vaporization (panas penguapan) adalah panas yang dibutuhkan untuk mengubah cairan menjadi uap.

VAPOR PRESSURE MOLEKULAR WEIGHT FASEAdalah jumlah masa atau berat setiap satuan molekul zat disbanding dengan berat satu atom C Sebagai beberapa bagian yang homogen dari suatu system yang secara fisik dapat dipisahkan dari satu dengan yang lainnya. Adalah besarnya tekanan yang dihasilkan oleh suatu zat yang dalam keadaan setimbang antara uap dan cairannya pada suhu tertentu.

VISCOSITY CALORIFIC VALUE (Cv) FLAMMABILITY LIMITS Adalah besarnya kalori atau panas yang dihasilkan oleh setiap satuan masa atau volume suatu zat melalui reaksi pembakaran. Adalah batas konsentrasi volumetric atau molekul suatu zat hydrocarbon dalam camppuran dengan udara akan terbakar jika ada sumber api. Adalah besarnya gaya gesek antara lapisan fluida yang bergerak. THERMAL CONDUCTIVITY (k)Adalah kemampuan zat untuk menghantarkan panas yang merambat melalui zat tersebut untuk setiap satuan waktu, setiap satuan luas penampang yang dialiri pans dalam setiap satuan jarak dan setiap 1 derajat perbedaan temperature.