Language
Country/Area
No result found
Tahukah Anda bagaimana serbuk saling menggumpal karena gaya molekul yang lemah?
Bubuk adalah padatan kering yang terdiri dari banyak partikel sangat halus yang mengalir bebas saat dikocok atau dimiringkan. Bubuk dianggap sebagai subkategori khusus dari bahan granular, meskipun istilah "bubuk" dan "granular" terkadang digunakan untuk membedakan antara berbagai kategori bahan. Bubuk secara khusus merujuk pada bahan yang memiliki partikel halus dan karena itu lebih cenderung membentuk gumpalan saat mengalir, sedangkan granula umumnya merujuk pada bahan yang memiliki partikel lebih kasar dan umumnya tidak membentuk gumpalan kecuali saat basah.
Banyak barang manufaktur yang ada dalam bentuk bubuk, seperti tepung, gula, kopi bubuk, susu bubuk, toner mesin fotokopi, bubuk mesiu, bubuk kosmetik, dan beberapa obat-obatan.
Di alam, debu, pasir halus dan salju, abu vulkanik, dan lapisan tanah paling atas di permukaan bulan adalah contoh bubuk. Karena pentingnya bubuk dalam industri, kedokteran, dan ilmu bumi, bubuk dipelajari secara rinci oleh insinyur kimia, insinyur mekanik, ahli kimia, fisikawan, geolog, dan peneliti di bidang lain.
Sifat mekanik bubuk
Bubuk umumnya memiliki kepadatan keseluruhan yang jauh lebih besar baik dalam kisaran padat maupun longgar daripada bahan partikel kasar. Saat ditaburkan, bubuk mungkin tampak sangat ringan dan halus; setelah getaran atau kompresi, bubuk mungkin menjadi sangat padat dan bahkan kehilangan kemampuan untuk mengalir. Sebaliknya, kepadatan keseluruhan pasir kasar tidak berubah secara signifikan. Perilaku aglomerasi bubuk berasal dari gaya van der Waals molekuler, yang membuat partikel individu saling menempel. Gaya ini tidak hanya ada pada bubuk, tetapi juga pada pasir dan kerikil. Namun, pada bahan berbutir kasar ini, berat dan inersia partikel individu jauh lebih besar daripada gaya van der Waals yang sangat lemah, sehingga adhesi kecil antara partikel tidak memiliki efek dominan pada perilaku keseluruhan material. Hanya ketika partikel sangat kecil dan ringan, gaya van der Waals mendominasi, menyebabkan material menggumpal seperti bubuk.
Batas antara kondisi aliran dan kondisi viskos dapat ditentukan dengan eksperimen sederhana.
Banyak perilaku bubuk lainnya merupakan karakteristik umum dari semua material granular, termasuk klasifikasi, stratifikasi, pemblokiran dan pembukaan pemblokiran, kerapuhan, kehilangan energi kinetik, geser gesekan, pemadatan, dan ekspansi Reynolds.
Pengangkutan bubuk
Bubuk diangkut melalui atmosfer secara berbeda dari material partikulat kasar. Pertama, partikel kecil memiliki sedikit inersia untuk bersaing dengan hambatan gas di sekitarnya, sehingga mereka cenderung bergerak mengikuti aliran daripada bergerak dalam garis lurus. Oleh karena itu, bubuk dapat menimbulkan bahaya inhalasi. Partikel yang lebih besar tidak dapat menembus pertahanan tubuh di rongga hidung dan sinus, tetapi akanDebu akan menempel dan mengenai selaput lendir. Tubuh kemudian membersihkan partikel tersebut dengan mengeluarkan lendir dari tubuh. Di sisi lain, partikel yang lebih kecil dapat langsung mencapai paru-paru dan tidak dapat dikeluarkan.
Penyakit serius dan terkadang fatal seperti silikosis dapat terjadi akibat paparan serbuk tertentu tanpa perlindungan pernapasan yang memadai.
Selain itu, jika partikel serbuk cukup kecil, mereka dapat tetap melayang di atmosfer untuk jangka waktu yang cukup lama. Gerakan acak molekul udara dan turbulensi memberikan gaya ke atas yang dapat melawan efek gravitasi ke bawah. Sebaliknya, partikel kasar terlalu berat dan langsung jatuh kembali ke tanah. Setelah terganggu, debu dapat membentuk badai debu besar yang menyapu benua dan lautan sebelum kembali ke permukaan. Ini menjelaskan mengapa hampir tidak ada debu berbahaya di lingkungan alam.
Risiko ledakan
Banyak bubuk umum yang diproduksi di industri mudah terbakar, terutama bahan logam atau organik seperti tepung. Karena bubuk memiliki luas permukaan yang sangat besar, setelah dinyalakan, bubuk dapat terbakar dengan kekuatan yang meledak. Oleh karena itu, fasilitas seperti pabrik tepung yang tidak memiliki tindakan perlindungan debu yang tepat dapat menghadapi kerentanan terhadap ledakan tersebut.
Beberapa logam sangat berbahaya dalam bentuk bubuk, terutama titanium.
Dibandingkan dengan zat lain, bubuk memiliki sifat yang unik. Pasta atau gel kering dapat menjadi bubuk saat benar-benar kering, tetapi tidak dianggap bubuk saat basah karena tidak mengalir dengan bebas. Bahan seperti tanah liat kering, meskipun padatan kering yang terdiri dari partikel yang sangat halus, tidak dianggap bubuk kecuali jika dihancurkan karena gaya kohesif antara partikel terlalu kuat untuk mengalir bebas seperti bubuk. Cairan mengalir secara berbeda dari serbuk karena tidak dapat menahan tegangan geser apa pun dan karenanya tidak dapat tetap stabil pada sudut miring (yaitu, sudut diamnya nol). Serbuk, di sisi lain, adalah padatan karena dapat menahan tegangan geser dan karenanya menunjukkan sudut diam.
Perilaku serbuk merupakan bidang penelitian penting dalam material partikulat, dan pemahamannya sangat penting baik dari perspektif teknologi industri maupun risiko kesehatan. Dalam bidang ilmiah ini, yang perlu lebih kita pikirkan adalah bagaimana cara memanfaatkan sifat-sifat partikel kecil ini dengan aman untuk memberi manfaat bagi kehidupan dan pekerjaan manusia?
