CECAIR PALING LEMBAP

Mungkin ada yang tertanya cecair apa paling lembap di dunia. Ada yang membayangkan madu sebagai cecair paling lembap. Sebelum menjawab soalan ini, perlu kita fahami beza antara cecair dan air. Sekiranya lupa, boleh lihat penerangannya disini, https://ajar.com.my/2021/07/13/bolehkah-kita-berjalan-di-atas-cecair/.  Manakala lembap disini adalah merujuk pada perlahan atau tidak cergas.  

Dalam bahasa kejuruteraan, kadar kelembapan sesebuah cecair dipanggil dengan istilah kelikatan atau dalam bahasa Inggeris adalah viscosity.  Unit rasmi yang digunakan adalah kg/m.s. Terkadang N.s/m2 atau Pa.s turut digunakan. Simbol yang biasa digunakan untuk merujuk kelikatan adalah simbol m. Nama simbol ini adalah miu.

Disebabkan banyak pengiraan dalam bidang kejuruteraan melihatkan graviti, maka terkadang nilai graviti dimasukkan sekali agar memudahkan pengiraan. Maka muncul satu lagi istilah baharu, iaitu kelikatan kinematik yang menggunakan simbol n. Nama simbol ini adalah nu. Unit rasmi bagi kelikatan kinematik adalah m2/s yang merupakan hasil bahagi antara unit kelikatan dan graviti.

Timbul satu soalan, bagaimana kelembapan sesebuah cecair diukur? Kaedah paling mudah yang biasa digunakan adalah Falling Sphere Viscometers yang berpandukan kepada Hukum Stokes. Kaedah lain yang turut biasa digunakan adalah kaedah yang berasaskan kepada Hukum Poiseuille.

Berbalik kepada soalan apakah cecair yang paling lembap, jawapannya adalah cecair pitch. Cecair ini agak unik kerana ianya kelihatan seperti pepejal namun sebenarnya ianya merupakan cecair.

Cecair Pitch Di Dalam Bekas

Sejarah bermula pada tahun 1927, apabila seorang Profesor bernama Thomas Parnell yang merupakan profesor fizik yang pertama di University of Queensland melakukan eksperimen mengenai cecair pitch ini. Beliau membuat eksperimen ini dalam rangka menunjukkan kepada pelajar beliau di mana ada sesetengah bahan yang kelihatan seperti pepejal tetapi dalam masa yang sama merupakan sebuah cecair berkelikatan tinggi.

Profesor Thomas Parnell telah memanaskan sampel cecair pitch dan kemudian diletakkan di dalam sebuah corong dan dibiarkan selama tiga tahun. Pada tahun 1930 hujung corong tersebut dipotong untuk membolehkan cecair tersebut untuk mengalir. Kubah kaca diletakkan untuk menutup corong tersebut agar set ini dapat dilihat secara mudah oleh orang. Saking terkenalnya eksperimen ini sehingga ianya dipanggil dengan eksperimen kejatuhan pitch (pitch drop experiment).

Set Eksperimen Kejatuhan Pitch

Pada tahun 1961 eksperimen ini kemudian diawasi oleh Professor John Mainstone. Sehingga beliau meninggal dunia pada tahun 2013, beliau sendiri tidak berkesempatan melihat titisan pitch jatuh secara langsung. Bahkan beliau beberapa kali terlepas titisan itu hampir jatuh. Pada tahun 1979 titisan jatuh pada hujung minggu. Manakala pada 1988 titisan jatuh ketika beliau ingin membeli air sedangkan eksperimen itu sedang ditayangkan di Ekspo Dunia Brisbane. Bahkan pada tahun 2000 sistem rakaman telah dipasang namun terdapat masalah teknikal sehingga  titisan tersebut tidak dirakam oleh alat rakaman tersebut. Hanya titisan kesembilan sahaja yang dapat dilihat oleh orang ramai ketika itu kerana ianya dipasang dengan tiga webcam dan di tayang secara langsung di Internet.

Pada asalnya eksperimen ini tidak dilakukan dalam keadaan terkawal. Ini bermaksud nilai kelikatan yang diukur mungkin berubah kerana kelikatan turut dipengaruhi oleh suhu. Hanya selepas titisan kelapan penghawa dingin dipasang di tempat eksperimen ini dijalankan. Dengan pemasangan penghawa dingin tempoh titisan telah meningkat dari sekitar 8 tahun ke 12 tahun.

Bahkan eksperimen yang unik ini direkodkan dalam Guinness World Records sebagai eksperimen makmal yang paling lama dan masih berjalan.

TarikhPeristiwaTempoh masa (Tahun)
1927Bahan dituang
Oktober 1930Hujung corong dipotong
Disember 1938Titisan pertama8.1
Februari 1947Titisan kedua8.2
April 1954Titisan ketiga7.2
Mei 1962Titisan keempat8.1
Ogos 1970Titisan kelima8.3
April 1979Titisan keenam8.7
Julai 1988Titisan ketujuh9.2
November 2000Titisan kelapan12.3
April 2014Titisan kesembilan13.4
Garis Masa Eksperimen Kejatuhan Pitch

Berdasarkan nilai sehingga titisan keenam eksperimen ini, cecair pitch ini dikatakan mempunyai kelikatan 2.3 x 108 Pa.s. Bandingkan dengan air yang mempunyai nilai kelikatan 1 x 10-3 Pa.s. Maka nisbah di antara dua cecair pitch dan air adalah sebesar 230 Giga. Perlu di ketahui juga pengiraan  kelikatan ini menggunakan kaedah yang berasaskan kepada Hukum Poiseuille.

Setelah Profesor John Mainstone meninggal , eksperimen ini kini di awasi oleh  Profesor Andrew White. Jika anda berminat untuk melihat kejatuhan titisan kesepuluh pitch ini, bolehlah anda lihat sesi strim langsung (livestream) di http://thetenthwatch.com/feed/#.

Oh, mungkin ada yang bertanya apa kegunaan eksperimen ini? Jawapannya mudah, terkadang yang disangkakan pepejal sebenarnya cecair. Maka mungkin sesuai dikatakan “Jangan percaya ianya pepejal jika ia boleh mengalir, meskipun sangat perlahan.”

Selain itu juga penerokaan ke alam bendalir mampu membuka mata manusia betapa hebatnya alam ciptaan tuhan yang terkadang manusia belum mampu menjawab atau memahaminya.

Artikel ditulis oleh Tuan Nurudin Abdul Settar, Pensyarah Bidang Kejuruteraan.

Rujukan:

[1]          J. I. H. Philip M. Gerhart, Andrew L. Gerhart, “The wide world of fluids,” in Munson, Young, and Okiishi’s Fundamentals of Fluid MechanicsMechanics, 8th ed., United States of America: Wiley, 2016, p. 18.

[2]          R. Johnston, “World’s slowest-moving drop caught on camera at last,” Nature, no. July, pp. 1–2, 2013, doi: 10.1038/nature.2013.13418.

[3]          R. Edgeworth, B. J. Dalton, and T. Parnell, “The pitch drop experiment,” Eur. J. Phys., vol. 5, no. 4, pp. 198–200, 1984, doi: 10.1088/0143-0807/5/4/003.

Nurudin Abdul Settar

Total
0
Shares
Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Related Posts