Friday, August 31, 2012

8 Mengapa Pada Pembuatan Es Krim Diperlukan Garam?


Hampir semua orang suka es krim. Makanan ini manis, lembut, dan dingin. Es krim merupakan adonan krim yang dibekukan. Dalam industri berskala besar, digunakan freezer khusus untuk membekukan adonan es krim. Dalam industri berskala kecil, misalnya penjual es puter dan es tong-tong, adonan es krim dibekukan bukan dengan freezer, melainkan dengan es batu yang dicampur garam dapur (NaCl). Dalam cara sederhana ini, garam berfungsi untuk menurunkan suhu es batu sehingga cukup dingin untuk membekukan adonan es krim. Tanpa penambahan garam, suhu es batu tidak akan cukup dingin untuk membekukan adonan es krim.

Mengapa penambahan garam dapat menurunkan suhu es batu?

Sebetulnya banyak artikel blog yang telah membahas hal ini, namun kebanyakan hanya bersifat umum dan tidak menjawab akar pertanyaan. Di sana hanya dikatakan bahwa penambahan garam akan menurunkan titik beku (titik lebur) air, namun mekanisme penurunan suhu tidak dijelaskan.

Saya akan paparkan sebuah clue untuk menjelaskan mekanisme ini. Di negara 4 musim, terkadang salju menumpuk terlalu tebal sehingga menutupi jalan. Warga setempat biasanya menaburkan bubuk garam di atas salju agar mencair. Jadi, garam memiliki kemampuan untuk mencairkan (meleburkan) es. Bagaimana garam melakukannya?

Ketika garam ditaburkan di atas es, partikel-partikel garam mengganggu kestabilan ikatan partikel-partikel air yang sedang berada dalam fase padat (es). Partikel-partikel garam menerobos masuk ke sela-sela ikatan partikel es sehingga memutuskan ikatan-ikatan tersebut. Akibatnya, partikel-partikel es yang berada di permukaan dapat memisahkan diri dari perangkap gaya tarik partikel-partikel es yang berada di samping dan di bawahnya. Partikel es yang berhasil memisahkan diri itu kemudian beralih ke fase cair.

Es memiliki suhu rata-rata di bawah 0o C. Dalam kasus penambahan garam ini, es mengalami peleburan tanpa adanya penambahan panas, sehingga air yang terbentuk dari peleburan itu juga bersuhu di bawah 0o C. Inilah sebabnya dikatakan bahwa penambahan garam dapat menurunkan titik lebur air, karena es dapat melebur di bawah titik lebur normalnya (0o C).

Jadi, partikel garam merupakan pemicu leburnya es. Di sisi lain, seperti yang kita ketahui, peleburan es memerlukan energi (menyerap kalor). Nah, karena kalor tidak disuplai dari luar, maka es menyerap kalor dari dirinya sendiri, sehingga suhu es turun lebih jauh. Es yang suhunya telah menjadi sangat dingin ini kemudian akan menyerap banyak kalor dari adonan es krim, sehingga adonan es krim dapat membeku.

Fenomena inilah yang membantu para pedagang kaki lima untuk membuat es krim tanpa freezer. Murah meriah.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Gambar:

Tuesday, August 28, 2012

0 Mengapa Gelas Kaca Yang Lebih Tebal Justru Lebih Mudah Pecah Jika Diisi Air Panas?


Minuman-minuman tertentu membutuhkan air panas untuk penyajiannya. Berdasarkan tips kesehatan, air panas sebaiknya disajikan dalam gelas kaca, jangan dalam gelas plastik. Akan tetapi, sering terjadi, gelas kaca pecah ketika diisi air panas. Dan anehnya, gelas kaca yang tebal justru lebih mudah pecah daripada gelas kaca yang tipis. Mengapa hal ini bisa terjadi?

Zat akan memuai (ukurannya bertambah besar) jika dipanaskan. Hal ini terjadi karena ketika dipanaskan (diberi kalor), partikel-partikel zat akan mendapat tambahan energi. Akibatnya, partikel-partikel zat bergerak acak secara lebih cepat sehingga membutuhkan ruang yang lebih besar.

Ketika sebuah gelas kaca diisi air panas, energi  dari air panas itu akan merambat mulai dari dinding gelas yang paling dalam sampai ke dinding gelas yang paling luar. Ketika suatu lapisan dinding gelas menerima energi tambahan, lapisan tersebut akan langsung memuai. Jadi, yang lebih dulu memuai adalah dinding gelas yang paling dalam, sedangkan dinding gelas yang paling luar memuai paling akhir.

Jika gelas terbuat dari kaca yang tipis, jarak antara dinding dalam dan dinding luar gelas tidak terlampau jauh. Hal ini membuat energi panas cepat tersebar ke seluruh dinding gelas. Akibatnya, gelas akan memuai secara relatif bersamaan. Gelas itu pun terhindar dari pecah.

Jika gelas terbuat dari kaca yang tebal, jarak antara dinding dalam dan dinding luar gelas cukup jauh. Hal ini membuat energi panas membutuhkan waktu yang lebih lama untuk dapat tersebar ke seluruh dinding gelas. Ketika dinding dalam gelas telah memuai sedemikian besar, dinding luar belum memuai sama sekali. Akibatnya, dinding dalam akan mendesak dinding luar dan berakibat pada pecahnya gelas.

Semakin panas air yang Anda tuangkan dalam gelas, semakin rawan gelas itu pecah. Hal ini karena semakin panas air yang Anda tuangkan, semakin besar pula energi yang Anda berikan pada dinding gelas dan gelas akan memuai lebih besar.

Jika air yang dituangkan ke dalam gelas tidak terlalu panas, maka energi yang diberikan tidak cukup banyak untuk membuat dinding gelas memuai secara signifikan. Jadi, meskipun berdinding tebal, gelas tidak akan pecah jika air yang dituangkan tidak terlalu panas. Resiko pecah meningkat seiring meningkatnya suhu air yang dituangkan.

Salah satu cara praktis untuk menurunkan resiko pecahnya gelas adalah meletakkan sendok logam di dalam gelas itu. Logam adalah penghantar panas yang baik. Ketika air panas dituangkan ke dalam gelas, energi akan banyak diserap oleh sendok logam secara cepat, sehingga mengurangi energi yang merambat ke dinding gelas.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Gambar:

Monday, August 27, 2012

1 Mengapa Kabel Listrik Di Pinggir Jalan Terpasang Secara Kendur?


Listrik telah menjadi kebutuhan vital di jaman modern ini. Sehari saja arus listrik padam, kegiatan kita kacau-balau. Hampir semua kebutuhan listrik masyarakat disediakan oleh PLN (Perusahaan Listrik Negara). Listrik tersebut dialirkan oleh PLN melalui jalinan kabel-kabel di seantero kota, termasuk kabel-kabel yang dipasang di tiang-tiang listrik di pinggir jalan.

Jika Anda perhatikan, ternyata kabel-kabel di tiang listrik itu selalu terpasang secara kendur (melengkung ke bawah). Padahal jika dibuat ketat (lurus) dari tiang ke tiang tentunya akan terlihat lebih rapi. Hal ini juga akan lebih menghemat jumlah kabel yang digunakan. Lantas, mengapa harus dipasang secara kendur begitu?

Ini jawabannya.

Zat-zat yang ada di alam ini memiliki kecenderungan untuk memuai ketika suhunya panas dan menyusut ketika suhunya dingin. Pada siang hari, matahari menyinari permukaan bumi, sehingga suhu di siang hari menjadi panas. Sebaliknya, pada malam hari, matahari tidak menyinari permukaan bumi, sehingga suhu di malam hari menjadi dingin. Apa akibatnya terhadap kabel listrik?

Akibatnya adalah, kabel listrik akan memuai (bertambah panjang) pada siang hari dan menyusut (bertambah pendek) pada malam hari.

Nah, Jika kabel listrik dipasang terlalu ketat, maka kabel tersebut akan menyusut sedemikian pendek ketika cuaca malam terlampau dingin. Hal ini dapat mengakibatkan putusnya kabel. Itulah sebabnya kabel listrik dipasang secara kendur, agar ketika suhu malam hari sangat dingin, kabel tidak terlalu ketat sehingga tidak putus.

Mungkin Anda berpikir, kalau begitu, pasang saja kabel secara ketat pada malam hari, toh ia akan mengendur pada siang hari dan kembali ke ukurannya semula ketika malam tiba. Sepintas, pemikiran seperti ini tampak masuk akal. Kita memang bisa menentukan seberapa ketat kabel berdasarkan perkiraan suhu. Akan tetapi, sangat mungkin terjadi bias (kekeliruan) dalam sistem perkiraan, sehingga meningkatkan resiko putusnya kabel.

Akan jauh lebih aman dan lebih praktis, jika kabel dipasang secara kendur saja, seperti yang selama ini dilakukan oleh PLN.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Gambar:
http://farm4.staticflickr.com/3374/3267619961_de08b3f23b.jpg

Sunday, August 26, 2012

2 Mengapa Angin Tornado Dapat Menghisap Benda-Benda Di Sekitarnya?


Angin tornado adalah angin yang berputar dengan cepat dan membentuk semacam corong berukuran raksasa. Angin ini merupakan angin yang sangat merusak karena memiliki daya hisap yang luar biasa. Atap rumah, mobil, dan benda-benda besar lainnya tak jarang menjadi korban hisapannya. Suatu pemukiman pasti porak-poranda jika terkena angin tornado.

Pertanyaannya, mengapa angin tornado dapat menghisap benda-benda di sekitarnya?

Angin tornado terbentuk dari putaran udara yang sangat cepat. Kecepatan putarannya dapat mencapai 480 km/jam*. Udara termasuk jenis fluida. Berdasarkan Prinsip Bernoulli, semakin cepat suatu fluida bergerak, tekanannya akan semakin rendah. Oleh sebab itu, tekanan udara di dalam tornado sangat rendah.

Sebaliknya, udara di luar tornado (awalnya) cenderung diam, sehingga berdasarkan Prinsip Bernoulli, udara ini memiliki tekanan udara yang jauh lebih tinggi daripada tekanan udara di dalam tornado. Karena sifat fluida adalah mengalir dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah, maka akibatnya, udara di sekitar tornado akan mengalir ke arah tornado. Dengan bahasa sederhana, udara di sekitar tornado “terhisap” oleh tornado tersebut.

Terhisapnya udara ke arah tornado, dengan jumlah yang sangat besar dan kecepatan yang sangat tinggi, menyebabkan benda-benda yang dilewatinya ikut terseret. Itulah sebabnya benda-benda di sekitar angin tornado dapat terhisap masuk ke dalam pusarannya.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)
Referensi:

Sumber Gambar:

0 Mengapa Kipas Angin Dapat Mendinginkan Tubuh Kita?


Cuaca panas, tapi tidak punya AC, enaknya ngadem pakai kipas angin :D Tinggal colok kabelnya, terus arahkan kipasnya ke tubuh kita, dan.... Wussh.... Tubuh kita pun terasa lebih dingin dibuatnya. Tidak seperti AC, kipas angin tidak memiliki kandungan freon untuk mendinginkan udara. Lantas, mengapa kipas angin dapat mendinginkan tubuh kita?

Tubuh kita senantiasa menghasilkan panas untuk menjaga suhunya tetap konstan di sekitar 37o C. Sebagian panas ini terus-menerus menguap ke udara melalui permukaan kulit. Akibatnya, terbentuklah semacam lapisan hawa panas di permukaan kulit kita.

Secara umum, suhu udara lebih dingin daripada suhu tubuh kita. Suhu udara di dalam ruangan, atau yang sering diistilahkan dengan suhu kamar, adalah sekitar 27o C. Ketika kipas angin diarahkan ke tubuh kita, aliran udara yang dihasilkannya akan membuat lapisan hawa panas tadi menjauh dari kulit kita dan digantikan oleh udara yang lebih dingin. Itulah sebabnya kulit kita terasa lebih dingin. Ketika kipas angin dimatikan, aliran udara pun terhenti. Kulit kita segera membentuk lapisan hawa panas kembali, sehingga kita merasa kulit kita hangat lagi.

Jika udara di sekitar kita memiliki suhu yang cukup panas, maka kipas angin tidak dapat membantu kita mendinginkan tubuh. Hal ini karena udara yang dihembuskan kipas angin memang sudah panas, sehingga lapisan hawa panas di permukaan kulit kita hanya akan digantikan oleh udara yang juga bersuhu panas. Panas berganti panas, maka tidak ada efek dingin yang kita rasakan.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)
http://www.facebook.com/Yudha.On.7

Sumber Gambar:

Tuesday, August 21, 2012

1 Mengapa Air Panas Dapat Membeku Lebih Cepat Daripada Air Dingin?


Jika Anda menuangkan air panas ke suatu wadah dan menuangkan air dingin ke wadah lain, kemudian kedua wadah berisi air tersebut Anda letakkan di freezer, maka Anda akan menemukan bahwa air panas akan membeku lebih cepat daripada air dingin

Fenomena ini dimanfaatkan oleh para pengelola ice skating. Mereka menggunakan air panas untuk dibekukan menjadi lapangan ice skating, karena air panas lebih cepat membeku.

Mengapa hal ini bisa terjadi?

Fenomena ini dinamakan Efek Mpemba. Nama ini diambil dari nama seorang penduduk Tanzania, Erasto Mpemba (Gambar 1), yang pertama kali mengingatkan dunia fisika modern tentang adanya fenomena tersebut melalui pengamatannya, setelah terlupakan sejak jaman Rene Descartes. 
Gambar 1
Ketika SMP, Mpemba sedang membekukan beberapa es krim di freezer sebagai tugas pelajaran tata boga di sekolahnya, di mana sebagian adonan es krim bersuhu dingin sedangkan sebagian lainnya bersuhu panas. Mpemba kaget ketika menemukan bahwa adonan es krim yang tadinya bersuhu panas justru membeku lebih cepat.

Ketika SMA, Mpemba menghadiri kuliah umum fisika yang diberikan oleh Dr. Denis Osborne di sekolahnya. Di akhir kuliah, Mpemba bertanya kepada Dr. Osborne, “Jika Anda memiliki dua wadah berisi air dengan volume  sama, yang satu bersuhu 35o C dan satu lagi bersuhu 100o C, dan Anda letakkan keduanya di dalam freezer, maka air yang tadinya bersuhu 100o C membeku lebih cepat. Mengapa?” 

Kala itu, Dr. Osborne tidak dapat menjawabnya. Namun setahun kemudian, setelah melakukan serangkaian eksperimen, ia membenarkan adanya fenomena tersebut. Sejak saat itu, fenomena ini dikenal sebagai Efek Mpemba.

Efek Mpemba merupakan efek yang misterius. Hingga kini para ilmuwan masih memperdebatkan mengapa dan dalam batasan apa efek ini bisa terjadi. Jadi, belum ada satupun teori yang meyakinkan untuk menjelaskan Efek Mpemba.

Pada kesempatan ini, saya akan mengungkapkan sebuah teori baru yang saya kembangkan sendiri dan saya yakini merupakan penjelasan atas Efek Mpemba.
Gambar 2
Partikel air terbentuk dari dua atom H dan satu atom O sehingga menghasilkan molekul H2O (Gambar 2). Ketika mengandung banyak energi (suhunya panas), atom H dan O bergerak acak dengan cepat. Pergerakan yang cepat ini membuat jarak antar atom melebar (Gambar 3-a). Sebaliknya, ketika mengandung sedikit energi (suhunya dingin), atom H dan O bergerak acak dengan lambat. Pergerakan yang lambat ini membuat jarak antar atom memendek (Gambar 3-b). Air akan membeku jika suhunya mencapai 0o C atau kurang. Pada keadaan membeku, jarak antara atom-atom air sangat dekat.
Atom H dan O diikat oleh ikatan kovalen, yaitu ikatan yang terbentuk dari penggunaan eletron valensi secara bersama-sama antara dua buah atom. Garis lurus hitam penghubung atom H dan O yang tampak di Gambar 2 dan 3 merupakan ilustrasi dari adanya ikatan kovalen tersebut. Pada kenyataannya, ikatan kovalen berbentuk gaya tarik-menarik antara kedua atom.

Ikatan kovalen cenderung bersifat elastis. Artinya, ketika jarak antara dua atom semakin jauh, gaya tariknya cenderung semakin kuat untuk membuat kedua atom tersebut berdekatan kembali (gaya pembalik). Fenomena ini dapat dianalogikan seperti karet (Gambar 4).

Gambar 4
Jika Anda merentangkan (memanjangkan) seutas karet, maka sifat elastis karet itu akan menimbulkan gaya pembalik yang memaksanya untuk kembali ke ukurannya semula. Semakin panjang karet itu direntangkan, semakin kuat gaya pembaliknya.

Ketika air panas ditempatkan pada lingkungan yang suhunya lebih dingin, sebagian energi akan hilang dari molekul air karena diserap oleh lingkungan yang dingin. Hilangnya energi itu mengakibatkan hilangnya kekuatan yang tadinya membuat atom H dan O berjauhan. Akibatnya, gaya pembalik akan mendekatkan kembali atom H dan O.

Jika suhu air sangat panas, maka gaya pembalik dari ikatan kovalennya sangat besar. Ketika air panas itu ditempatkan pada suhu yang sangat dingin, energinya akan hilang secara cepat dan elastisitas gaya pembalik akan mendekatkan kembali atom H dan O secara cepat pula. Analogi dari kondisi ini adalah ketika seutas karet direntangkan panjang-panjang dan dilepaskan secara tiba-tiba, maka karet akan kembali memendek dengan sangat cepat. Ketika jarak antara atom H dan O telah sedemikian dekat, wujud air langsung membeku.

Jika suhu air tidak panas (dingin), maka gaya pembalik dari ikatan kovalennya tidak terlalu besar. Ketika air itu ditempatkan pada suhu yang sangat dingin, energinya akan hilang secara perlahan dan elastisitas gaya pembalik akan mendekatkan kembali atom H dan O secara perlahan pula. Analogi dari kondisi ini adalah ketika seutas karet hanya direntangkan sedikit dan dilepaskan, maka karet akan kembali memendek secara perlahan. Air akan membeku ketika pada akhirnya jarak antara atom H dan O sudah sedemikian dekat.

Itulah juga sebabnya jika kita melemparkan air dingin ke udara di daerah bersalju, maka air hanya akan jatuh kembali ke tanah, tetap berwujud air. Akan tetapi jika yang kita lemparkan itu adalah air panas, maka air akan langsung membeku menjadi salju di udara. Anda dapat menyaksikan fenomena tersebut melalui video berikut ini.


Perlu ditegaskan bahwa Efek Mpemba tidak akan terjadi jika suhu air tidak terlalu panas dan/atau suhu lingkungan tidak terlalu dingin. Jadi, diperlukan perbedaan suhu yang cukup ekstrim antara air dan lingkungan untuk memunculkan Efek Mpemba. Suhu air harus sangat panas dan suhu lingkungan harus sangat dingin. Perbedaan antara suhu air yang baru mendidih dan suhu lingkungan di dalam freezer pembuat es batu (atau suhu lingkungan di daerah bersalju) sudah cukup ekstrim untuk memunculkan Efek Mpemba.

*******

Sumber Gambar:

Saturday, August 18, 2012

0 Mengapa Usia Jin Dapat Mencapai Ribuan Tahun?


Konsep tentang keberadaan jin telah dikenal manusia sejak peradaban kuno. Dalam kitab suci, disebutkan bahwa jin memang benar-benar ada. Mereka juga memiliki kehidupan, namun alam (dimensi) mereka berbeda dengan kita.

Berdasarkan kisah-kisah yang sampai di telinga kita, disebutkan bahwa jin memiliki umur hingga ribuan tahun. Apakah hal ini hanya karangan manusia? Atau ada unsur kebenarannya?

Apakah eksistensi jin dapat ditelaah melalui ilmu fisika?

Berdasarkan keterangan kitab suci, jin diciptakan dari api. Api merupakan representasi energi. Energi termasuk dalam lingkup kajian ilmu fisika, sehingga jin dapat coba kita telaah melalui ilmu fisika.

Berbeda dengan jin yang terbuat dari api, manusia diciptakan dari tanah. Tanah merupakan representasi dari materi. Jadi, tubuh jin terbuat dari energi, sedangkan tubuh kita (manusia) terbuat dari materi.

Materi memiliki massa, sedangkan energi tidak memiliki massa. Oleh sebab itu, energi dapat bergerak jauh lebih cepat daripada materi. Apa akibat yang muncul dari perbedaan kecepatan pergerakan ini?

Pada tahun 1905, Albert Einstein memperkenalkan teori relativitas khusus. Berdasarkan teori ini, besaran waktu bersifat relatif. Besaran waktu dianalogikan seperti karet yang elastis (dapat memanjang dan memendek). Elastisitas waktu tersebut tergantung dari kecepatan objek yang mengalami waktu (dengan perbandingan yang berkebalikan). Jika suatu objek bergerak lebih cepat, maka waktu akan berlaku lebih lambat baginya (karet waktunya memanjang). Sebaliknya, jika suatu objek bergerak lebih lambat, maka waktu akan berlaku lebih cepat baginya (karet waktunya memendek).

Seperti yang telah dijelaskan tadi, jin merupakan objek yang pergerakannya jauh lebih cepat daripada manusia. Oleh sebab itu, berdasarkan teori Einstein, jin mengalami waktu yang jauh lebih panjang daripada manusia. Ukuran puluhan tahun bagi manusia merupakan ribuan tahun bagi jin.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)
http://www.facebook.com/Yudha.On.7 

Sumber Gambar:

Thursday, August 16, 2012

10 Apakah Air Harus Mendidih Agar Dapat Menguap?


Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering berurusan dengan air yang mendidih. Kita tahu bahwa ketika sedang mendidih, air akan berubah wujud menjadi uap (menguap). Terbukti, jika sejumlah air kita biarkan mendidih terus-menerus, lama-kelamaan air tersebut akan habis karena menjadi uap semua.

Pertanyaannya, apakah air harus mendidih dulu agar dapat berubah wujud menjadi uap?
Gambar 1
Jika kita simak fenomena penguapan lain dalam keseharian, maka kita sadar bahwa air tidak harus mendidih agar dapat menguap. Contohnya adalah mengeringnya rambut setelah kita mandi. Sehabis mandi, rambut kita basah (Gambar 1), namun lama-kelamaan, rambut kita mengering dengan sendirinya. Ini termasuk proses penguapan air. Air yang ada di rambut kita tidak mengalami pendidihan, tetapi nyatanya tetap dapat menguap.

Berdasarkan kenyataan di atas, dapat kita simpulkan bahwa setiap kali terjadi pendidihan, air pasti menguap. Akan tetapi, terjadinya penguapan air belum tentu disebabkan oleh pendidihan.

Lantas, sebenarnya apa yang menyebabkan terjadinya penguapan air?

Gambar 2
Molekul air memiliki sifat saling tarik-menarik antarsesamanya. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai gaya kohesi. Jika ada segelas air (Gambar 2), maka setiap partikel air di dalam gelas itu saling tarik-menarik dari segala arah, kecuali air yang berada di permukaan. Air yang berada di permukaan hanya melakukan tarik-menarik dengan partikel air di bawah dan di sampingnya, karena, di atasnya tidak ada air lagi, melainkan udara.  

Secara umum, udara memiliki suhu yang sedikit lebih tinggi daripada air (kecuali jika airnya sengaja dipanaskan). Karena suhu udara lebih tinggi daripada suhu air, maka energi yang ada di udara lebih banyak daripada energi yang ada di air. Sifat dasar alam adalah kesetimbangan. Oleh sebab itu, energi yang ada di udara akan diserap oleh air yang berada di permukaan. Akibatnya, air yang ada di permukaan akan mengalami pertambahan energi. Energi tambahan ini membuat molekul air di permukaan tersebut bergerak semakin cepat. Karena gerakannya semakin cepat, molekul air di permukaan itu lama-kelamaan dapat melepaskan diri dari tarikan molekul-molekul air yang ada di bawahnya. Ketika hal ini terjadi, molekul air tersebut akan lepas ke udara dan menjadi uap. Proses ini terjadi secara terus menerus, sehingga lama-kelamaan air yang ada di dalam gelas itu akan habis.

Jangan lupa bahwa mekanisme penguapan seperti ini hanya terjadi pada lapisan air di permukaan (fenomena permukaan), bukan pada keseluruhan air. Hal ini terjadi karena air yang berada di bawah permukaan terjebak dalam lautan gaya tarik-menarik antara sesama molekul air. Mereka tidak memiliki cukup energi untuk naik ke permukaan dan melepaskan diri ke udara.

Bagaimanapun, penguapan air permukaan hanya dapat terjadi dengan satu syarat, yaitu kondisi udara tidak boleh jenuh terhadap uap. Udara yang jenuh terhadap uap adalah udara yang berisi sangat banyak uap sehingga tidak mampu lagi menerima uap tambahan. Semakin kering kondisi udara, akan semakin mudah pula air di suatu permukaan menguap. Sebaliknya, semakin lembab kondisi udara, akan semakin sulit pula air di suatu permukaan menguap.

Dengan demikian, berubahnya air permukaan menjadi uap disebabkan oleh pertambahan energi yang dialami air tersebut. Tambahan energi tersebut diperoleh dari udara. Jika air dipanaskan (misalnya dengan cara dijemur), maka proses penguapannya akan lebih cepat, karena energi yang diterima oleh air semakin besar.

Apa yang Terjadi Ketika Air Mendidih?
“Mendidih” adalah suatu keadaan ketika air sedemikian panasnya sehingga menimbulkan gelembung-gelembung uap (Gambar 3). 
Gambar 3
Suhu yang diperlukan air untuk mendidih disebut dengan titik didih air. Titik didih bukan merupakan suatu nilai yang tetap, melainkan tergantung dari tekanan udara luar di sekitarnya. Sebagai contoh, pada tekanan udara sebesar 1 atm (di dekat permukaan bumi), diketahui bahwa titik didih air adalah 100o C.

Ketika sedang mendidih, seluruh bagian air memiliki energi yang cukup untuk menguap secara bersamaan. Hal ini terbukti dengan munculnya gelembung dalam jumlah yang banyak. Gelembung-gelembung tersebut merupakan uap yang terbentuk di dalam air dan naik ke permukaan.

Ketika mulai terbentuk, gelembung-gelembung tersebut memiliki tekanan tertentu di dalam air. Tekanan ini berbanding lurus dengan suhu air. Di saat yang sama, keseluruhan air ditekan oleh udara luar dengan tekanan tertentu pula. Jika tekanan gelembung lebih kecil daripada tekanan udara luar, maka gelembung akan kempes kembali akibat tertekan oleh udara luar. Gelembung dapat terbentuk dengan mantap jika tekanannya sama atau lebih besar daripada tekanan udara luar. Gelembung yang telah terbentuk dengan kuat akan naik ke permukaan air sehingga air tersebut dikatakan telah mendidih.

Jadi kesimpulannya, pada keadaan mendidih, penguapan terjadi di seluruh bagian air. Ketika air tidak sedang mendidih, penguapan hanya terjadi pada permukaannya.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)
http://www.facebook.com/Yudha.On.7 

Sumber Gambar:

Wednesday, August 15, 2012

3 Mengapa Uap Air Bergerak Ke Atas?


Coba ingat kembali ketika Anda berhadapan dengan secangkir teh panas. Ke mana arah gerak uapnya? Cenderung ke atas, ‘kan? Mengapa arah gerak uap air selalu ke atas? Mengapa bukan ke bawah? Mari kita selidiki.

Air yang bersuhu panas akan menimbulkan uap yang juga panas. Suhu uap yang panas merupakan tanda bahwa uap tersebut sedang mengandung banyak energi. Kandungan energi yang banyak itu telah menggerakkan molekul uap untuk bergerak acak dengan sangat cepat.

Jika suatu molekul bergerak semakin cepat, maka jarak antarpenyusun molekul itu akan semakin menjauh satu sama lain. Hal ini menyebabkan terjadinya pemuaian (volume molekul akan bertambah besar). Perhatikan Gambar 1 untuk lebih jelasnya.
Gambar 1
Ingat kembali bahwa massa jenis = massa/volume (volume dan massa jenis berbanding terbalik). Dengan demikian, bertambahnya volume molekul uap akan menyebabkan massa jenisnya mengecil. Dalam bahasa sederhana, dapat kita katakan bahwa uap bersifat ringan.

Jadi, suhu suatu molekul berbanding terbalik dengan massa jenisnya. Semakin besar suhu suatu molekul, massa jenisnya akan semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil suhu suatu molekul, massa jenisnya akan semakin besar. Hal ini dilandaskan pada asumsi bahwa massanya tidak mengalami perubahan.

Lingkungan di sekitar uap merupakan udara. Udara tersebut memiliki suhu yang lebih dingin daripada suhu uap. Karena suhunya dingin, volume udara relatif kecil. Akibatnya, massa jenisnya relatif besar. Oleh sebab itu, dalam bahasa sederhana, dapat kita katakan bahwa udara lebih berat daripada uap.

Berdasarkan Prinsip Archimedes, apabila ada 2 zat bercampur, maka zat yang lebih ringan (massa jenisnya lebih kecil) akan mengapung (bergerak ke atas relatif terhadap zat yang massa jenisnya lebih besar). Hal ini sama seperti bola pingpong yang kita tenggelamkan ke dasar air. Karena massa jenis bola pingpong lebih kecil daripada massa jenis air, maka bola pingpong akan mengapung (bergerak ke atas air). Jika kita lakukan analogi, maka uap diibaratkan seperti bola pingpong, dan udara di sekitar uap diibaratkan seperti air. 

Itulah sebabnya, di dalam udara, uap cenderung bergerak ke atas (terjadi efek apung).

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)
http://www.facebook.com/Yudha.On.7 

Sumber Gambar:

Tuesday, August 14, 2012

0 Mengapa Suara Terdengar Lebih Jelas Di Malam Hari Daripada Di Siang Hari?



Akibat adanya rotasi bumi, kita mengalami siang dan malam. Jika cukup cermat memperhatikan, Anda akan mengetahui bahwa ternyata suatu suara akan terdengar lebih jelas di malam hari daripada di siang hari. Suara yang tidak kedengaran di siang hari, bisa menjadi terdengar di malam hari. Banyak yang menyontohkan fenomena ini dengan penghuni sebuah rumah yang berada tak jauh dari jalan raya. Ketika siang hari, si penghuni rumah tidak mendengar suara kendaraan di jalan raya tersebut, namun ketika malam hari, suara itu terdengar. Bagaimana fenomena ini dapat terjadi?

Suara merupakan getaran yang merambat melalui udara ke segala arah. Kita akan mendengar sebuah suara jika getarannya sampai ke gendang telinga kita. Getaran yang merambat disebut gelombang. Suara yang keras menandakan bahwa gelombangnya membawa energi yang besar. Begitu pula sebaliknya, suara yang kecil menandakan bahwa gelombangnya membawa energi yang kecil.

Suatu area udara dapat mengandung lebih dari satu gelombang suara. Ketika beberapa gelombang suara saling bertemu/menyatu, hal ini disebut sebagai peristiwa interferensi. Terjadinya interferensi akan menimbulkan dua kemungkinan, yaitu (1) gelombang-gelombang suara akan saling menguatkan, atau (2) gelombang-gelombang suara akan saling melemahkan. 

Terjadinya penguatan atau pelemahan dalam interferensi bergantung pada fase-fase gelombang yang bersatu. Jika fasenya sama, maka terjadi penguatan. Jika fasenya berlawanan, akan terjadi pelemahan. Interferensi yang bersifat menguatkan akan menghasilkan gelombang baru yang energinya lebih besar, sedangkan interferensi yang bersifat melemahkan akan menghasilkan gelombang baru yang energinya lebih kecil.

Karena di alam ini terdapat banyak jenis suara, maka sangat jarang terjadi pertemuan gelombang-gelombang suara yang fasenya sama. Gelombang-gelombang suara yang fasenya berlawanan-lah yang lebih banyak bertemu, sehingga interferensi yang dominan terjadi adalah interferensi yang saling melemahkan.

Ketika siang hari, kegiatan manusia tengah sibuk-sibuknya, sehingga menghasilkan banyak suara. Akibatnya, suara-suara tersebut saling melemahkan di udara. Pelemahan ini akan memperkecil energi dari tiap-tiap suara. Itulah sebabnya suara di siang hari cenderung terdengar kurang jelas.

Sebaliknya, ketika malam hari, manusia beristirahat, sehingga suara yang dihasilkan hanya sedikit. Akibatnya, tidak banyak terjadi interferensi di udara, sehingga pelemahan energi suara pun sangat sedikit. Itulah sebabnya suara di malam hari cenderung terdengar lebih jelas.

*******
(Ditulis Oleh Doni Aris Yudono)

Sumber Gambar:
 

DETEKTIF FISIKA Copyright © 2011 - |- Template created by O Pregador - |- Powered by Blogger Templates