Cairan : Sifat Mekanik dan Penelitian Dinamika Fluida

sifat mekanik – Jumlah cairan diukur dalam satuan kapasitas. Ini termasuk sentimeter kubik (1 cm 3 = 1 mL = 0,001 L) juga disebut SI meter kubik (m 3) dan turunannya, khususnya desimeter kubik (1 dm 3 = 1 L = 0,001 m 3) yang disebut liter, termasuk . = 10 – 6 m 3).

Volume cairan adalah fungsi dari temperatur dan tekanan. Cairan biasanya mengembang ketika dipanaskan dan menyusut saat didinginkan. Air pada 0 ° C hingga 4 ° C adalah pengecualian. Cairan sedikit kompresif. Misalnya, setiap kali tekanan atmosferik (batang) naik sebesar 1 unit, air hanya dikompresi menjadi 46,4 ppm [11]. Pada tekanan sekitar 4000 bar (58000 psi) pada suhu kamar, air hanya berkurang 11%.

Dalam penelitian dinamika fluida

cairan sering diperlakukan sebagai tidak terkompresi, terutama ketika mempelajari aliran yang tidak dapat dimampatkan (en). Karena sangat sedikit energi yang hilang dalam bentuk kompresi, sifat yang tidak dapat dimampatkan membuat cairan ini cocok untuk mentransfer tenaga hidrolik

Namun, tingkat kompresi yang sangat kecil tentu menyebabkan fenomena lain. Tabrakan pada pipa yang disebut water hammer terjadi ketika katup tiba-tiba menutup, lonjakan tekanan yang sangat besar terjadi di katup dan itu bergerak maju dan mundur sedikit di bawah kecepatan suara. Fenomena lain yang disebabkan oleh cairan yang tidak terkompresi adalah kavitasi. Karena cairan memiliki sedikit elastisitas, sebenarnya ia dapat ditarik terpisah di tempat-tempat di mana turbulensi sangat intens atau di tempat-tempat di mana arahnya berubah secara dramatis (seperti ujung baling-baling kapal atau sudut tajam pipa).

Cairan di daerah bertekanan rendah (vakum) menguap untuk membentuk gelembung dan runtuh saat memasuki wilayah bertekanan tinggi. Ini mengikis permukaan padat yang berdekatan dan menyebabkan cairan mengisi rongga yang ditinggalkan oleh gelembung dengan intensitas lokal abnormal.

Tekanan dan daya apung

Dalam medan gravitasi, cairan memberikan tekanan baik ke sisi wadah maupun ke cairan itu sendiri. Tekanan ini merambat ke segala arah dan meningkat dengan kedalaman. Jika cairan itu diam di medan gravitasi seragam, tekanan p diberikan pada kedalaman apa pun z sebagai berikut:

p = ρ g z

Kapan:

ρ (diasumsikan sebagai konstanta)
g

Harap dicatat bahwa rumus ini mengasumsikan bahwa tekanan pada permukaan bebas adalah nol dan efek dari tegangan permukaan dapat diabaikan.

Benda yang direndam dalam cairan menerima daya apung. (Daya apung juga diamati dengan cairan lain, tetapi sangat kuat dalam cairan karena kepadatan tinggi.)
permukaan

Gelombang permukaan di atas air

Permukaan cairan tempat tegangan permukaan dihasilkan berperilaku seperti selaput elastis, memungkinkan untuk membentuk tetesan dan gelembung. Gelombang permukaan, fenomena kapiler, pembasahan, dan riak adalah konsekuensi lain dari tegangan permukaan. Dengan cairan terperangkap yang ditentukan berdasarkan kendala geometris skala nano, sebagian besar molekul merasakan beberapa efek permukaan, yang dapat menyebabkan penyimpangan fisik dari cairan curah.
Permukaan bebas

Permukaan bebas adalah permukaan fluida yang tunduk pada tekanan nol baik pada gaya geser normal maupun gaya geser paralel, seperti batas antara air dan udara di atmosfer bumi.
Wajah Cairan

Level cairan (seperti level air, misalnya) adalah ketinggian permukaan tanpa cairan, khususnya permukaan atas. Level cairan dapat diukur menggunakan level sensor.
mengalir
Simulasi viskositas Fluida di sisi kiri memiliki viskositas lebih rendah daripada fluida di sisi kanan.
Artikel utama: Fluid Dynamics dan Fluid Dynamics

Viskositas mengukur tekanan geser [14] dan ketahanan fluida terhadap deformasi karena tekanan eksternal. Dengan kata lain, viskositas adalah hambatan aliran cairan [15].

Ketika cairan didinginkan pada titik transisi gelas, viskositasnya meningkat secara dramatis. Pada saat itu, cairan menjadi media viskoelastik dan menunjukkan elastisitas padatan dan fluiditas cairan, tergantung pada skala waktu pengamatan dan frekuensi gangguan.
Perambatan suara
Artikel utama: Kecepatan suara

Kecepatan suara dalam fluida diekspresikan oleh persamaan berikut.

c = K / ρ

K adalah koefisien kompresi fluida, dan ρ adalah densitas. Di air tawar, c = 1497 m / s pada 25 ° C
termodinamika
Transisi fase
Artikel utama: titik didih, titik didih, titik lebur, dan titik lebur
Diagram fase khas garis putus-putus menunjukkan perilaku abnormal

Sumber : https://suhupendidikan.com/