HUKUM DARCY: TERDIRI DARI APA, PERCOBAAN DAN APLIKASI - FISIK - 2025

Hukum Darcy untuk menggambarkan aliran fluida melalui bahan berpori. Hukum tersebut disimpulkan sebagai universalisasi yang dapat diterapkan pada penghitungan aliran air melalui saringan pasir. Itu diperoleh dari beberapa percobaan yang dilakukan oleh insinyur Prancis Henry Darcy pada pasir kasar yang mengandung kerikil halus dari Sungai Saone.

Meskipun seiring waktu mengalami modifikasi, hukum yang dirumuskan oleh Darcy dari eksperimennya adalah dasar ilmiah hidrologi saat ini. Untuk penelitiannya, Darcy menggunakan alat yang sangat mirip dengan permeameter yang saat ini digunakan di sebagian besar laboratorium dalam penelitian fluida.

Henry darcy

Saat ini hukum digunakan secara luas di berbagai bidang seperti teknik, hidrogeologi, dan industri minyak.

Terdiri dari apa?

Dalam bentuk yang paling sederhana, ekspresi matematika untuk Hukum Darcy adalah sebagai berikut:

Q = K ∙ A ∙ ∆h / ∆L

Dalam ungkapan ini, Q adalah laju alir dan K adalah konstanta yang dikenal sebagai koefisien permeabilitas Darcy (konstanta yang bergantung pada material dan sifat fluida yang melewatinya).

Selanjutnya A adalah luas penampang, ∆L adalah jarak antara dua titik dalam sampel, dan ∆h adalah beda potensial antara dua titik yang sama tersebut.

Ekspresi hukum yang lebih tepat adalah:

q = - K ∙ (dh / dl)

Dalam persamaan ini q = Q / A atau aliran per penampang, K adalah konduktivitas hidrolik, dan dh / dl adalah gradien hidrolik.

Pertimbangan Hukum Darcy

Saat menetapkan hukum Darcy, serangkaian pertimbangan diperhitungkan, baik tentang media berpori maupun tentang fluida:

- Cairan tidak dapat dimampatkan.

- Media berpori yang dilewati fluida homogen.

- Alirannya linier.

- Aliran fluida isotermal.

- Cairan tidak bereaksi setiap saat dengan media berpori yang dilewatinya.

Batasan

Dua batasan mendasar pada hukum Darcy pada dasarnya dapat dipertimbangkan.

- Pertama, fakta bahwa konstanta K tidak hanya bergantung pada media berpori, karena nilainya juga bergantung pada fluida yang melewatinya.

- Kedua, hubungan non-linier antara aliran dan gradien hidrolik, yang terjadi jika konstanta memiliki nilai yang sangat rendah atau jika kecepatannya sangat tinggi.

Keabsahan

Secara umum, dianggap bahwa hukum yang disimpulkan oleh Darcy berlaku untuk air mengalir melalui media berpori, seperti tanah, di mana aliran laminar terjadi.

Yang benar adalah bahwa penelitian selanjutnya oleh peneliti lain telah menguatkan bahwa Hukum Darcy tetap berlaku untuk sebagian besar jenis aliran fluida yang bergerak melalui tanah.

Namun, penting untuk dicatat bahwa untuk penyaringan cairan dengan kecepatan sangat tinggi dan gas dengan kecepatan sangat rendah, hukum Darcy tidak berlaku lagi.

Eksperimen Darcy

Insinyur Prancis Henry Darcy adalah salah satu pelopor terpenting dalam pengembangan pasokan air minum perkotaan.

Dia bertanggung jawab untuk mempelajari jaringan pasokan air di kota Dijon, Prancis. Rupanya, tanggung jawabnya juga mencakup desain filter pemurnian air; Mungkin inilah yang membuatnya menyelidiki aliran air melalui hamparan pasir.

Hasil kajiannya dipublikasikan sebagai lampiran laporan yang dipaparkannya tentang jaringan distribusi air kota Dijon; Di lampiran-lampiran inilah ekspresi dari apa yang kemudian disebut Hukum Darcy diterbitkan.

Yang benar adalah bahwa penelitian mereka ternyata sangat relevan sehingga, sejak saat itu, mereka telah dianggap sebagai dasar dari semua studi selanjutnya tentang aliran air tanah dan dasar ilmiah untuk mempelajari permeabilitas cairan.

Namun, nilai karya Henry Darcy tidak terbatas pada penelitiannya. Henry Darcy juga diakui atas usahanya menjadikan Dijon kota kedua di Eropa, setelah Roma, yang memiliki jaringan pasokan air yang lengkap. Jaringan ini menjangkau setiap lantai di setiap rumah di kota Prancis.

Permeameter tersebut

Perangkat yang dirancang oleh Darcy untuk eksperimennya adalah dasar permeameter saat ini. Permeameter digunakan untuk menentukan permeabilitas material yang berbeda terhadap aliran fluida.

Secara umum, mereka terdiri dari wadah yang diisi dengan bahan berpasir dengan bagian yang ditentukan konstan melalui aliran air diedarkan.

Aliran air berasal dari reservoir air yang ketinggian airnya konstan. Saluran keluar yang terletak di ujung lain wadah terdiri dari keran yang melaluinya aliran konstan keluar.

Setidaknya dua pengukuran ketinggian kolom air dilakukan di sepanjang jalur fluida untuk mengetahui permeabilitas material.

Aplikasi

Hukum Darcy banyak digunakan saat ini dalam teknik sipil, teknik pertanian, dan industri perminyakan; dan, tentu saja, dalam hidrogeologi.

Dengan demikian, salah satu penerapan Hukum Darcy yang paling relevan adalah memperoleh aliran air melalui akuifer.

Mengenai industri minyak, Hukum Darcy juga digunakan untuk menggambarkan aliran minyak, air, dan gas melalui reservoir minyak.

Referensi

1. Hukum Darcy (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 23 April 2018, dari en.wikipedia.org.
2. Henry Darcy (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 23 April 2018, dari es.wikipedia.org.
3. Hukum Darcy (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 23 April 2018, dari es.wikipedia.org.
4. Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paris: Dalmont.
5. Arora, KR (1989). Mekanika Tanah dan Rekayasa Pondasi. Penerbit Standar.