Jika partikel suatu zat memiliki energi yang cukup untuk mengatasi sebagian interaksi antarmolekul, sebagian partikel tersebut dapat bergerak satu sama lain sementara tetap berhubungan. Ini menggambarkan keadaan zat cair. Dalam zat cair atau cairan, partikel-partikelnya masih dalam kontak dekat, sehingga cairan memiliki volume yang pasti.
Namun, karena partikel-partikel tersebut dapat bergerak dengan bebas satu sama lain, suatu cairan tidak memiliki bentuk yang pasti dan mengambil bentuk yang ditentukan oleh wadahnya. Ini merupakan salah satu ciri zat cair. Ada banyak contoh zat cair dalam kehidupan sehari-hari kita, bahkan darah kita juga berbentuk cair. Dalam arti fisika, terdapat beberapa rumus yang berkaitan dengan perhitungan zat cair, seperti rumus massa jenis zat cair, kekentalan zat cair, kapilaritas, dan lain-lain.
Zat Cair dalam Fisika
Keadaan cair suatu zat atau materi adalah fase antara antara padat dan gas. Seperti partikel-partikel zat padat, partikel-partikel dalam zat cair tunduk pada gaya tarik antarmolekul; Namun, partikel cair memiliki lebih banyak ruang di antara mereka, sehingga tidak tetap pada posisinya. Daya tarik antara partikel-partikel dalam cairan membuat volume cairan konstan.
Zat cair akan mengalir dan mengisi bagian terendah dari sebuah wadah, mengambil bentuk wadah tetapi tidak berubah volumenya. Jumlah ruang antar partikel yang terbatas berarti bahwa cairan hanya memiliki kompresibilitas yang sangat terbatas.
Pengertian Zat Cair
Zat cair adalah salah satu dari empat wujud utama zat atau materi, yang lainnya berupa padat, gas, dan plasma. Tidak seperti zat padat, molekul dalam cairan memiliki kebebasan yang lebih besar untuk bergerak. Kekuatan yang mengikat molekul bersama dalam padatan hanya sementara dalam cairan, memungkinkan cairan mengalir sementara padatan tetap kaku.
Zat cair, seperti gas, menampilkan sifat-sifat fluida. Zat cair bisa mengalir, bentuknya menyesuaian wadah yang ditempati, dan, jika ditempatkan dalam wadah tertutup, akan mendistribusikan tekanan yang diberikan secara merata ke setiap permukaan dalam wadah.
Tidak seperti gas, suatu cairan hampir tidak dapat dimampatkan, artinya ia menempati volume yang konstan pada berbagai tekanan; umumnya tidak berkembang untuk mengisi ruang yang tersedia dalam wadah tetapi membentuk permukaannya sendiri, dan mungkin tidak selalu mudah bercampur dengan cairan lain. Sifat ini membuat cairan cocok untuk aplikasi seperti hidrolika.
Partikel cair terikat dengan kuat tetapi tidak kaku. Mereka dapat bergerak di sekitar satu sama lain secara bebas, menghasilkan tingkat mobilitas partikel yang terbatas. Ketika suhu meningkat, peningkatan getaran molekul menyebabkan jarak antar molekul meningkat.
Ketika cairan mencapai titik didihnya, gaya kohesif yang mengikat makna molekul-molekul tersebut saling berdekatan pecah, dan cairan berubah menjadi gas (kecuali terjadi panas berlebih). Jika arti suhunya menurun, jarak antar molekul menjadi lebih kecil.
Ketika cairan mencapai titik beku, molekul biasanya akan mengunci ke dalam urutan yang sangat spesifik, yang disebut kristalisasi, dan ikatan di antara mereka menjadi lebih kaku, mengubah cairan menjadi keadaan padat (kecuali terjadi pendinginan).
Pengertian Zat Cair Menurut Para Ahli
Adapun definisi zat cair menurut para ahli, antara lain:
Coach Math
Zat cair adalah sampel dari materi yang memiliki ukuran atau volume tertentu dan tidak akan memiliki bentuk khusus apa pun.
Thought
Zat cair adalah salah satu wujud materi. Partikel-partikel dalam cairan bebas mengalir, jadi meskipun cairan memiliki volume tertentu, ia tidak memiliki bentuk tertentu. Cairan terdiri dari atom atau molekul yang dihubungkan oleh ikatan antar molekul.
Sifat Zat Cair
Sifat-sifat zat cair, antara lain:
- Kohesi dan adhesi
Kohesi adalah kecenderungan untuk jenis partikel yang sama tertarik satu sama lain. “Lengket” yang kohesif ini menyebabkan tegangan permukaan cairan. Selama kekuatan tarik-menarik ini tidak terganggu, kekuatannya bisa sangat kuat.
Misalnya, tegangan permukaan air cukup besar untuk menopang berat serangga seperti Anggang-anggang. Air adalah cairan bukan logam yang paling kohesif, menurut Survei Geologi A.S.
Gaya kohesif adalah yang terbesar di bawah permukaan cairan, di mana partikel tertarik satu sama lain di semua sisi. Partikel-partikel di permukaan lebih kuat tertarik ke partikel identik di dalam cairan daripada di udara di sekitarnya.
Hal tersebut menjelaskan kecenderungan cairan untuk membentuk bola, bentuk dengan jumlah permukaan paling sedikit. Ketika bola cair ini terdistorsi oleh gravitasi, mereka membentuk bentuk rintik hujan klasik.
Adhesi adalah ketika kekuatan tarik-menarik di antara berbagai jenis partikel. Partikel-partikel cairan tidak hanya akan tertarik satu sama lain, tetapi mereka umumnya tertarik pada partikel-partikel yang membentuk wadah yang menahan cairan. Partikel-partikel cairan disusun di atas tingkat permukaan cairan di ujung-ujungnya yang bersentuhan dengan sisi-sisi wadah.
Kombinasi kekuatan kohesif dan adhesif berarti bahwa kurva cekung kecil, yang dikenal sebagai meniskus, ada di permukaan sebagian besar cairan. Pengukuran volume cairan yang paling akurat dalam silinder ukur akan diamati dengan melihat tanda volume yang paling dekat dengan bagian bawah meniskus ini.
Adhesi juga berperan dalam aksi kapiler saat cairan ditarik ke dalam tabung yang sangat sempit. Salah satu contoh aksi kapiler adalah ketika seseorang mengumpulkan sampel darah dengan menyentuh tabung gelas kecil ke tetesan darah di ujung jari yang ditusuk.
-
Viskositas atau kekentalan
Viskositas atau kekentalan dapat diartikan sebagai pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Suatu cairan yang mengalir sangat lambat dikatakan lebih kental daripada cairan yang mengalir dengan mudah dan cepat. Zat dengan viskositas rendah dianggap lebih tipis daripada zat dengan viskositas lebih tinggi, yang biasanya dianggap lebih tebal.
Misalnya, madu lebih kental daripada air. Madu lebih tebal dari air dan mengalir lebih lambat. Viskositas biasanya dapat dikurangi dengan memanaskan cairan. Saat dipanaskan, partikel-partikel cairan bergerak lebih cepat, memungkinkan cairan mengalir lebih mudah.
-
Evaporasi
Karena partikel-partikel cairan bergerak konstan, mereka akan bertabrakan satu sama lain, dan dengan sisi wadah. Tabrakan semacam itu mentransfer energi dari satu partikel ke partikel lain. Ketika energi yang cukup ditransfer ke partikel di permukaan cairan, akhirnya akan mengatasi tegangan permukaan yang menahannya ke sisa cairan.
Evaporasi terjadi ketika partikel permukaan mendapatkan energi kinetik yang cukup untuk keluar dari sistem. Ketika partikel yang lebih cepat lepas, partikel yang tersisa memiliki energi kinetik rata-rata yang lebih rendah, dan suhu cairan mendingin. Fenomena ini dikenal sebagai pendinginan evaporatif.
-
Volatilitas
Volatilitas dapat dianggap sebagai seberapa besar kemungkinan suatu zat menguap pada suhu normal. Volatilitas lebih sering merupakan sifat dari cairan, tetapi beberapa zat padat yang sangat mudah menguap dapat menyublim pada suhu kamar normal. Sublimasi terjadi ketika suatu zat melewati langsung dari padatan ke gas tanpa melewati keadaan cair.
Ciri Zat Cair
Zat cair memiliki karakteristik sebagai berikut:
- Tidak ada bentuk pasti (mengikutil bentuk wadahnya), tapi cairan tidak dapat menyebar untuk mengisi wadah (yang merupakan properti gas).
- Memiliki volume yang pasti
- Partikel bebas bergerak satu sama lain, tetapi masih saling tertarik
- Zat cair hampir tidak dapat dimampatkan. Dengan kata lain, bahkan di bawah tekanan, nilainya hanya sedikit menurun.
- Kepadatan cairan dipengaruhi oleh tekanan, tetapi umumnya, perubahan densitasnya kecil. Kerapatan suatu cairan lebih tinggi dari pada gasnya dan biasanya lebih rendah dari pada bentuk padatnya.
- Cairan memiliki tegangan permukaan, yang mengarah pada pembasahan.
- Ketika dua cairan ditempatkan ke dalam wadah yang sama, mereka dapat bercampur (menjadi larut) atau tidak (tidak bercampur). Contoh dua cairan larut adalah air dan etanol. Minyak dan air adalah cairan yang tidak larut.
Rumus Zat Cair
Berikut ini beberapa rumus perhitungan yang berkaitan dengan zat cair, antara lain:
Messa jenis zat cair, ρ (rho)
Rumusnya yaitu:
Keterangan:
- ρ : Massa Jenis (Kg/m3, Kg·m−3)
- M : Massa (kg)
- V : Volum (m3)
Berat jenis, γ (gamma)
Rumusnya:
Keterangan:
- γ : Berat jenis (N/m³)
- W : Berat (g atau kg)
- V : Volume (m3)
- M : Massa (kg)
- g : Gravitasi (m/s2)
Rapat Relatif (S)
Rumusnya:
Keterangan:
- S : Rapat relatif
- ρ : Massa Jenis (Kg/m3, Kg·m−3)
- γ : Berat jenis (N/m³)
Kemampatan zat cair (K)
Rumusnya:
Keterangan:
- dp : Pertambahan tekanan
- dV : Pengurangan volume
- V : Volume awal (m³)
Kekentalan zat cair
Rumusnya:
ν = μ/ρ
Keterangan:
- ν : Viskositas dinamik (Ns/m2)
- μ : Viskositas kinematik (m2/s)
- ρ : Rapat massa (1.000 kg/ m³)
Tegangan geser
Rumusnya:
Keterangan :
- T : Tegangan geser (N/m2)
- μ : Viskositas kinematik (m2/s)
- du / dy : Gradien kecepatan
Kapilaritas
Rumusnya:
Keterangan:
- h : kenaikan kapilaritas
- σ : Tegangan permukaan (N/m)
- γ : Berat jenis (N/m³)
- r : jari-jari (m)
- θ : sudut kontak (°), catatan 0° untuk air dan 140° untuk air raksa
Contoh Zat Cair
Zat murni yang berbentuk cair dalam kondisi normal meliputi air, etanol, dan banyak pelarut organik lainnya. Air cair sangat penting dalam arti kimia dan makna biologi; itu diyakini sebagai keharusan bagi keberadaan kehidupan.
Adapula cairan anorganik termasuk air, magma, pelarut tak berair anorganik dan banyak asam. Cairan sehari-hari yang penting termasuk larutan air seperti pemutih rumah tangga, campuran lain dari berbagai bahan seperti minyak mineral dan bensin, emulsi seperti mayones, suspensi seperti darah, dan koloid seperti cat dan susu.
Banyak gas dapat dicairkan dengan pendinginan, menghasilkan cairan seperti oksigen cair, nitrogen cair, hidrogen cair, dan helium cair. Namun, tidak semua gas dapat dicairkan pada tekanan atmosfer. Karbon dioksida, misalnya, hanya dapat dicairkan pada tekanan di atas 5,1 atm.
Beberapa bahan tidak dapat diklasifikasikan dalam tiga keadaan materi klasik; mereka memiliki sifat padat dan cair. Contohnya termasuk kristal cair, digunakan dalam layar LCD, dan membran biologis.
Itulah tadi penjelasan dan pengulasan yang bisa kami tuliskan kepada segenap pembaca terkait dengan pengertian zat cair dalam fisika menurut para ahli, sifat, ciri, rumus, dan contohnya dalam berbagai bidang. Semoga memberikan wawasan juga pengetahuan. Trimakasih,
