1.0 FLUID & PROPERTIES (BENDALIR DAN SIFATNYA)

Topik ini meliputi pengenalan kepada bendalir; perbezaan pepejal dan cecair; cecair dan gas; ketumpatan dan kelikatan.

1.1.1 Mentakrifkan bendalirBendalir adalah bahan yang sentiasa berubah bentuk (aliran) di bawah tegasan ricih yang digunakan. Bendalir adalah termasuk cecair dan gas.Bendalir ialah sesuatu yang boleh mengalir di mana partikel-partikel yang terkandung di dalamnya boleh berubah kedudukan diantara satu sama lain. Bendalir mengambil bentuk bekas yang mengandunginya dan terbahagi kepada dua bentuk, iaitu cecair dan gas. Diantara sifat-sifat penting bendalir ialah : Ketumpatan, Berat tentu, isipadu tentu, ketumpatan bandingan, kebolehmampatan, kelikatan,rerambut , tekanan permukaan dan tekanan wap.

1.1.2 Konsep bendalir1. Mekanik bendalir adalah satu bahagian dalam mekanik gunaan yang berkaitan tentang pergerakan cecair atau gas. 2. Kajian yang berkaitan dengan bendalir dalam keadaan rehat atau pegun disebut bendalir statik, dan sebaliknya bendalir dinamik. 3. Cecair boleh ditakrifkan sebagai satu bahan yangboleh berubah bentuk berterusan akibat tegasan ricih yang dikenakan. Ikatan molekulnya cecair atau gas adalah longgar.

Rajah 1,1 Perbandingan antara pepejal, cecair dan gas

1.1.3 Terma bendalirPepejal - zarahnya mempunyai tenaga kinetik yang sedikit dan kekal dalam pembentukan tetap, hanya bergetar. lukiskan satu kotak segi empat tepat dan isi dengan bulatan kecil dalam lajur dan baris - padat.

Cecair – zarah2nya mempunyai lebih banyak tenaga kinetik dan bergerak sedikit, pembentukan biasa yang wujud dalam suatu pepejal yang hilang. lukiskan satu kotak segi empat tepat dengan bulatan kecil tetapi setiap bulatan dijarakkan lebih daripada kotak pepejal, tidak mengikut pembentukan baris atau lajur, hanya dalam susunan rawak.

Gas – zarah2nya mempunyai tenaga kinetik yang kuat dan boleh bergerak bebas dan lebih dijarakkan walaupun daripada cecair. lukiskan satu kotak segi empat tepat dengan bulatan lebih kurang daripada kotak cecair, dengan keluar bulatan masing-masing lebih jaraknya.

Bandingan ciri-ciri antara gas & cecair

Liquid GasesSukar dimampat/Mampatan terlalu kecil Mudah dimampat

Mengambil bentuk bekas yang mengandunginya. Sentiasa mengembang dan memenuhi ruang bekas.Permukaan bebas terbentuk Tidak mempunyai permukaan bebas

1.3 PHYSICAL PROPERTIES OF FLUID (SIFAT2 FIZIKAL BENDALIR)

1. Mass Density , Ketumpatan (ρ)

Ketumpatan ialah jisim per unit isipadu. Unitnya ialah kg/m3 . ρ = M dimana , M = Mass (Jisim) V = Volume (Isipadu) V Ketumpatan bendalir bergantung kepada suhu dan tekanan. Ketumpatan berkurangan mengikut kenaikan suhu.Ketumpatan untuk air pada suhu bilik ialah 1000kg/m3.

1) Berat suatu cecair yang mengisi bekas yang bersaiz 1.5m3 ialah 7,500N. Tentukan ketumpatan cecair tersebut.Jisim ( M )

Ketumpatan, ρ = ----------------------- kg/m 3 Isipadu ( V)

Jisim = 7,500 N

9.81 m s2 Jisim = Berat (W)

= 764.425 kg Pecutan gravity = 9.81 m/s2

ρ = 764.425 kg / 1.5 m3 = 509.68 kg/m 3 .

2. Specific Weight, Berat Tentu (ω )

Berat tentu ialah berat per unit isipadu. Unitnya ialah N/m3

WBerat tentu, ω = ------- N/m 3 dimana, W = ρg (kN) ω = mg = ρg

V V = isipadu (m3) V Berat tentu bagi air pada suhu bilik ialah 9.81kN/m3

2) Berat satu cecair yang mengisi bekas yang bersaiz 1.5m3 ialah 7,500N. Tentukan ketumpatan cecair tersebut. Berat tentu, ω = berat

isipadu =7500 N 1.5 m3

= 5000 N/m 3

3. Specific Gravity, Ketumpatan Bandingan (s)

Ketumpatan bandingan ialah nisbah ketumpatan sesuatu cecair berbanding dengan ketumpatan air pada suhu yang sama. Ia tidakmempunyai unit.

ρbahan ω bahanKetumpatan bandingan, s = --------- atau = ω air

ρ air

3) Jika ketumpatan minyak ialah 800 kg/m3, kirakan ketumpatan bandingannya.800 kg/m3

Ketumpatan bandingan, s = ----------------- = 0.81000 kg/m3

4. Specific Volume, Isipadu tentu (Vs)

Isipadu tentu ialah songsangan daripada ketumpatan iaitu isipadu yang terkandung seunit jisim.1

Isipadu tentu, Vs = ρ (m3/kg)

4) Sejenis cecair yang berjisim 890 kg mempunyai isipadu 0.913 m3. Tentukan berat, berat tentu, ketumpatan, isipadu tentu dan ketumpatan nisbi cecair tersebut.i. berat = 890 kg x 9.81 m/s2 = 8730.9 Nii. berat tentu = berat / isipadu = 8730.9 N/ 0.913 m3 = 9562.87 N /m3

iii. ketumpatan = jisim / isipadu = 890 kg / 0.913 m3 = 974.81 kg/m3

iv. isipadu tentu = 1 / ketumpatan = 1 / 974.81kg/m3 = 1.026 x 10-3 m3/kgv. ketumpatan nisbi = ketumpatan cecair/ ketumpatan air

= 974.81 kg/m3/ 1000 kg/m3 = 0.98

5. Viscosity, Kelikatan

Apabila bendalir tidak berada di dalam bekas, ia akan bergerak (mengalir) dengan satu lapisan bergerak di atas satu lapisan yang lain. Pergerakan (aliran) lapisan-lapisan cecair ini akan menyebabkan terjadinya daya-daya ricihan yang bertindak selari dengan permukaan lapisan. Daya-daya ricihan yang terbentuk ini adalah ukuran rintangan kepada aliran yang dinamakan KELIKATAN.

Terdapat dua jenis kelikatan

1. Kelikatan dinamik ( μ ) dimana, (μ) ialah kelikatan bendalir. Unitnya ialah Ns/m2

2. Kelikatan Kinemetik ( v )kelikatan dinamik

Kelikatan kinemetik, v = ---------------------------Ketumpatan bendalir Unitnya ialah m2/s

Kelikatan sesuatu bendalir dipengaruhi oleh suhu bendalir tersebut. Kelikatan mempunyai nilai yang berlainan pada suhu yang berbeza.

SOALAN1. Sejenis cecair dimasukkan penuh ke dalam sebuah bekas. Seketul logam berbentuk kiub mempunyai sisi 0.5 m dimasukkan ke dalam bekastersebut. Jisim air yang melimpah keluar ialah 50 kg. Dapatkan berat tentucecair tersebut. ( 3.9 KN/m3)2. Sejenis cecair mempunyai jisim 4 Mg dan isipadu 3200 liter, tentukan: i. Berat ii. Ketumpatan iii. Ketumpatan nisbi iv. Berat tentu ( i. 39.2 KN ii. 1250 kg/ m3 iii. 1.25 iv. 12.3 KN/m3)

3. Berat sejenis cecair yang berisipadu 4.8 m3 ialah 30kN. Kirakan : i. Ketumpatan cecair ii. Ketumpatan nisbi cecair tersebut ( i. 637 kg/ m3 ii. 0.6)