Material butiran: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k Lisensi berkas bermasalah. |
Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. Tag: VisualEditor Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler Tugas pengguna baru Disarankan: tambahkan pranala |
||
| (5 revisi perantara oleh 4 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
'''Material butiran''' adalah [[bahan]] atau [[material]] yang terdiri dari butiran-butiran bahan lain yang lebih kecil. Contoh sederhana dari material butiran adalah [[pasir]], [[kacang|kacang-kacangan]] (bijinya), [[Biji|biji-bijian]], [[tepung]], dan [[kelereng]].<ref>{{Cite journal|last=Jaeger|first=Heinrich M.|last2=Shinbrot|first2=Troy|last3=Umbanhowar|first3=Paul B.|date=2000-11-21|title=Does the granular matter?|url=https://pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.230395897|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|language=en|volume=97|issue=24|pages=12959–12960|doi=10.1073/pnas.230395897|issn=0027-8424|pmc=PMC34076|pmid=11058165}}</ref> Material butiran ini termasuk penting karena dia menunjukkan sifat-sifat lain yang kadang dimiliki hanya oleh [[padat]]an, [[cairan]] atau [[gas]].
== Wujud zat tambahan ==
Baris 20:
* Osilasi: pertukaran antara keadaan segregasi dan tercampur. Salah satu fenomena osilasi diperoleh dengan membagi wadah osilasi ke dalam dua buah ruang yang identik.
* Turbulensi: dalam aliran material butiran yang memiliki [[Bilangan Reynolds]] yang berbeda dengan fluida, dapat terjadi turbulensi dengan alasan yang berbeda.
* [[Difusi]] terbalik: umumnya gas atau cairan akan mengalir dari daerah yang berkonsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah, akan tetapi hal ini selain dapat pula terjadi pada material butiran, dapat juga berlaku kebalikannya, yaitu butiran dapat memiliki kecenderungan untuk berkumpul atau dari konsentrasi rendah berpindah ke daerah berkonsetrasi tinggi.
== Efek kacang Brasil ==
Baris 44:
[[Berkas:Wooden hourglass.jpg|jmpl|100px|Jam pasir]]
Avalansi ada suatu fenomena material butiran di mana bersifat sebagai padatan yang diam akan tetapi apabila tercapai suatu keadaan kritis maka akan terjadi perubahan yang tiba-tiba sehingga konfigurasi material butiran berubah untuk kemudian kembali stabil dan diam seperti padatan. Saat terjadi perubahan tersebut dapat dikatakan material butiran bersifat sebagai cairan, walau hanya sesaat. Contoh miniatur dari fenomena ini adalah [[jam pasir]].
Adalah karena sifat avalansi material butiran maka jam pasir dapat digunakan untuk pengukur waktu, tidak seperti cairan yang lajunya bergantung jumlah cairan di atasnya, untuk material butiran (dalam hal ini pasir halus) laju jatuhnya bernilai tetap.
Baris 59:
Dalam percobaan ini digunakan sebuah kotak dengan luas alas 12 cm<sup>2</sup> dan tinggi 20 cm yang diletakkan di atas sebuah penggetar vertikal dan diisi oleh 100 buah butiran plastik dengan ukuran garis tengah 1 mm. Celah dibuat pada ketinggian 2,3 cm. Pada kondisi penggetar dengan tenaga maksimum yaitu amplitudo 0,3 cm dan frekuensi 50 Hz, partikel terdistribusi merata pada kedua ruang (sisi gambar sebelah kiri), meskipun pada awalnya diisikan hanya pada salah satu ruang. Akan tetapi apabila frekunsi diturunkan, terdapat suatu frekuensi kritis, yaitu di bawah 30 Hz, di mana terjadi kerusakan simetri sehingga butiran-butiran akan lebih memilih untuk mengelompok di salah satu ruang (sisi kanan).
Hal ini bertentangan dengan hukum kedua [[termodinamika]], yang dalam hal ini dapat dinyatakan bahwa "apabila dua buah sistem yang memiliki perbedaan [[temperatur]] dikontakkan, niscaya apabila waktu yang dibutuhkan cukup, kedua sistem akan berada pada [[Kesetimbangan termodinamik|kesetimbangan termal]] (memiliki temperatur yang sama)". Dalam kasus ini seharusnya kedua ruangan tetap memiliki jumlah butiran yang sama, apabila butiran-butirannya masih dapat bergerak (temperatur tidak nol).
== Segregasi ==
Baris 72:
[[Berkas:Osilasi-imit-lambiotte.png|jmpl|225px|Osilasi]]
Dengan menggunakan wadah yang diberi penyekat suatu fenomena osilasi campuran dua buah material butiran telah ditunjukkan melalui simulasi dinamika molekular dan model [[persamaan diferensial biasa]], seperti telah dilakukan oleh R. Lambiotte, J.M. Salazar dan L.Brenig (Physics Letters A '''343''' (2005) 224-230).
Dalam gambar berikut terlihat bahwa sebelum butiran yang lebih besar berpindah, terjadi dulu efek kacang Brasil, yang menyebabkan butiran besar berada di atas (sedangkan butiran kecil di bawah) dan dapat berpindah, yang kemudian disusul oleh butiran kecil. Pada gambar bagian keempat terlihat bahwa diperlukan suatu saat agar keadaan kebalikan efek kacang Brasil menjadi keadaan efek kacang Brasil sehingga butiran besar berada di atas kembali, untuk mempersilakan butiran besar pindah ke ruang lainnya. Dan kejadian seperti dalam gambar bagian pertama terulang kembali dalam sisi yang berlawanan, dan berlangsunglah osilasi. Hasil tersebut diperoleh oleh S. Viridi, M. Schmick dan M. Markus melalui eksperimen yang berlawanan dengan hasil yang diperoleh sebelumnya melalui simulasi dinamika molekular oleh Lambiotter ''et al.''.
Baris 81:
Fisika statistik dan termodinamika merupakan salah satu cara untuk memahami material butiran. Dengan menggunakan konsep [[gas ideal]], beberapa permasalahan material butiran dalam ruang tertutup dengan jumlah partikel yang cukup banyak dapat dihampiri, akan tetapi tidak apabila terjadi perubahan fase yang menyebabkan tidak lagi berlakunya rumusan tersebut.
Salah satu hal yang sulit dicapai oleh termodinamika adalah terdapat perbedaan mengenai konsep temperatur dalam definsi umum dan temperatur dalam material butiran. Dalam bahan pada umumnya definisi temperatur berawal dari [[energi kinetik]] rata-rata partikel penyusun bahan ([[atom]] atau [[elektron]]), dalam material butiran, apabila digunakan definisi yang sama, akan langsung menyalahi [[Hukum termodinamika|Hukum Termodinamika]], di mana temperatur 0°K hanya bisa dicapai oleh proses limit tak berhingga. Sedangkan pada material butiran, dalam fase padat, langsung diperoleh temperatur yang nol. Berbagai konsep temperatur telah dikembangkan agar Termodinamika dapat digunakan untuk membahas material butiran.
Untuk material butiran yang mengalir, pendekatan fisika fluida dengan persamaan kontinuitas dapat digunakan, akan tetapi pun berlaku hal yang sama, pendekatan ini memiliki batas-batas tertentu.
Baris 141:
Dalam logam butiran, bukan lagi sifat material butiran yang dinamis (fase, temperatur/energi kinetik, distribusi/posisi) yang diperhatikan, melainkan sifat-sifat listrik dan kekuatannya mekaniknya (kelenturan, kegetasan).
== Referensi ==
<references />
== Pranala luar ==
* {{en}} [http://mrsec.uchicago.edu/granular/introduction.html An Introduction to Granular Physics] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060910100859/http://mrsec.uchicago.edu/granular/introduction.html |date=2006-09-10 }}
* {{en}} A. P. J. Breu, H.-M. Ensner, C. A. Kruelle, and I. Rehberg, "Reversing the Brazil-Nut Effect: Competition between Percolation and Condensation", [http://scitation.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=PRLTAO000090000001014302000001&idtype=cvips&gifs=yes Phys. Rev. lett. '''90''', 014302 (2003)]{{Pranala mati|date=Mei 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* {{en}} Daniel C. Hong, Paul V. Quinn, and Stefan Luding, "Reverse Brazil Nut Problem: Competition between Percolation and Condensation", [http://prola.aps.org/abstract/PRL/v86/i15/p3423_1 Phys. Rev. Lett. '''86''', 3423 (2001)]{{Pranala mati|date=Februari 2022 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* {{en}} Jens Eggers, "Sand as Maxwell's Demon" [http://prola.aps.org/abstract/PRL/v83/i25/p5322_1 Phys. Rev. Lett. 83, 5322–5325 (1999)]{{Pranala mati|date=Februari 2022 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* {{en}} Chippla Vandu, Jürg Ellenberger and R. Krishna, "[http://www.science.uva.nl/research/cr/GranularSegregation/ Vibration-Induced Granular Segregation: The Brazil Nut Problem]".
* {{en}} Jingshan Zhang and Boris I. Shklovskii, "Density of states and conductivity of a granular metal or an array of quantum dots", [http://link.aps.org/abstract/PRB/v70/e115317 Phys. Rev. B 70, 115317 (2004)]
* {{en}} R. Lambiottea, J.M. Salazarb, and L. Breniga, "From particle segregation to the granular clock", [http://dx.doi.org/10.1016/j.physleta.2005.06.006 Physics Letters A '''343''' (2005) 224–230]
* {{en}} D R Lovett, K M Moulding and S Anketell-Jones, "Collisions between elastic bodies: Newton's cradle", [http://www.iop.org/EJ/abstract/0143-0807/9/4/015 Eur. J. Phys. '''9''' 323-328 (1988)]{{Pranala mati|date=Februari 2022 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* {{en}} Stephen Bond, Yao Houndonougbo, Marvin McNett II, Johnny Tabash, "The SHAKE Algorithm Applied to the Lattice Newton's Cradle", [http://femto.cs.uiuc.edu/~sbond/reports/MATH_996/ URL] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060902023756/http://femto.cs.uiuc.edu/~sbond/reports/MATH_996/ |date=2006-09-02 }}
* {{en}} Hisao Hayakawa, Daniel C. Hong, "Thermodynamic Theory of Weakly Excited Granular Materials", [http://arxiv.org/abs/cond-mat/9703075 arXiv:cond-mat/9703075]
* {{en}} Nathan C. Blanchard, Paul V. Quinn, Daniel Ou-Yang, Joseph Both, Daniel C. Hong, "Fermi Statistics of Weakly Excited Granular Materials in a Vibrating Bed II: One Dimensional Experiment", [http://arxiv.org/abs/cond-mat/9901113 arXiv:cond-mat/9901113]
Baris 161 ⟶ 164:
[[Kategori:Material butiran| ]]
[[Kategori:Bahan]]
| |||