Material butiran: Perbedaan antara revisi

 

== Wujud zat tambahan ==

Tidaklah berlebihan apabila bahkan sampai ada yang mengusulkan bahwa material butiran dapat dikatakan sebagai suatu [[fase benda|fase]] tersendiri dari wujud [[zat]], seperti terlihat dalam gambar berikut ini (A: padat – memiliki bentuk sendiri, B: cair – memiliki tinggi yang sama, C: gas – memenuhi wadahnya, dan D: butiran – bergantung asupan [[energi]]).

 

Hal yang menarik dari material jenis ini, selain fasenya yang dapat berubah-ubah sesuai dengan kondisi lingkungannya (perubahan fase ini tidak mengubah fase butiran), adalah munculnya banyak fenomena yang belum dapat dirumuskan oleh ilmu [[fisika]] yang ada, misalnya saja dengan Efek Kacang Brasil (''Brazil Nut Effect'') dan Kebalikan Efek Kacang Brasil (''Reverse Brazil Nut Effect''), osilasi, avalansi, segregasi dan turbulensi.

 

* Efek Kacang Brasil: campuran dua buah butiran berbeda ukuran yang diasup energi dari luar berupa [[vibrasi]] akan membuat terjadinya pemisahan antara kedua butiran, butiran besar di atas dan butiran besar di bawah, dan hal ini tidak tergantung dari massa satuan kedua butiran tersebut.

* Kebalikan Efek Kacang Brasil: kebalikan dari Efek Kacang Brasil, di mana butiran yang lebih kecil akan berada di atas dan yang lebih besar di bawah.

 

== Kebalikan efek kacang Brasil ==

Kebalikan efek kacang Brasil ditunjukkan oleh Breu ''et. al.'' (Phys. Rev. Lett. '''90''', 014302 (2003)). Menurutnya, kedua efek ini dapat diperoleh.

 

== Avalansi ==

 

 

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.

== Iblis Maxwell ==

 

Material butiran dapat menunjukkan bahwa suatu ekperimen dalam pemikiran (''thought experiment''/''Gedankenexperiment'') yang dikenal sebagai Iblis Maxwell (''Maxwell's Demon'') dapat terealisasi dalam simulasi, sebagaimana dilakukan oleh Jens Eggers (Phys. Rev. Lett. '''83''', 5322–5325 (1999)), untuk mendukung percobaan yang ditunjukkan oleh H. J. Schlichting dan V. Nordmeier (Math. Naturwiss. Unterr. '''49''', 323 (1996)).

 

== Segregasi ==

 

 

Segregasi atau pemisahan merupakan salah satu fenomena material butiran yang dapat amat dimanfaatkan oleh industri. Akan tetapi fenomena ini harus pula diperhatikan efesiensi pemanfaatannya apabila dibandingkan dengan teknologi yang telah ada, yaitu proses penyaringan dan pemisahan secara gaya berat (ban berjalan dan putaran sentrifugal).

== 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).

 

 

== Efek Leidenfrost ==

Baru-baru ini ditemukan bahwa material butiran pun dapat menunjukkan efek leidenfrost, di mana fase padat dari butiran dapat menunggangi fase gas. Pada efek leidenfrost sebenarnya, fase cair menunggangi fase gas, Eshuis dkk. dari Universitas Twente, Belanda, menjelaskan dengan model dan percobaan bahwa efek ini membutuhkan nilai ''(af)'' tertentuk agar dapat terjadi, di mana ''a'' adalah amplitudo getaran wadah dan ''f'' adalah frekuensi getarannya.

 

== Material butiran 1D ==

 

 

Yang dimaksud dengan material butiran 1D (satu dimensi) adalah suatu model eksperimen, simulasi ataupun teori yang dikembangkan dengan membatasi derajat kebebasan butiran sehingga hanya bisa bergerak translasi ke satu arah. Dua buah contohnya adalah mainan [[ayunan Newton]] (''Newton's cradle'') dan untaian manik-manik.

 

== Logam butiran ==

Logam butiran umumnya tersusun seperti [[roti lapis]] (''sandwich''), yaitu dua buah lempeng bahan tak-menghantar (isolator) yang di tengah-tengahnya disisipkan butiran-butiran logam. Kadang kala suatu logam butiran dapat dianggap seakan-akan sebagai larik (''array'') dari titik kuantum (''quantum dot''), yang dari sisi teori dan eksperimen mempunyai kekhususan menarik secara [[fisika]].