Mengenal Termodinamika

Aplikasi dari termodinamika cukup banyak ditemukan pada kehidupan sehari-hari. Mulai dari mesin uap, mesin diesel, air conditioner, kulkas, hingga mesin pesawat terbang menerapkan prinsip termodinamika di dalamnya. Termodinamika berkembang setelah banyak penemuan alat-alat atau mesin-mesin yang menggunakan energi panas untuk diubah menjadi energi gerak. Saat ini dengan berkembangnya teori lain, termodinamika pun berkembang untuk skala mikro.

Apa itu termodinamika??berikut beberapa hal menarik tentang termodinamika:

Teknologi konversi tenaga uap (sumber gambar: encyclopedia Britanica)

• Termodinamika merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang energy panas dan usaha.

• Energy tidak dapat dihancurkan akan tetapi dapat diubah bentuknya. Setiap kali energy digunakan, sebagian dari energy akan berubah menjadi panas. Inilah mengapa kita merasa panas setelah berlari

• Pada engine kendaraan bermotor, energy panas diubah menjadi energy gerak (kinetic), Namun tidak seluruhnya

•  Sebagian energy panas tidak bisa dirubah menjadi energy gerak, oleh karenanya kita dapat merasakan panas pada saat engine kendaraan menyala

•  Energy yang berubah menjadi panas bukanlah hilang, melainkan sulit untuk digunakan lagi

•  Para ilmuwan menggunakan kata Entropi untuk menggambarkan berapa energy yang tidak dapat digunakan.

• Kata entropi diperkenalkan oleh fsikawan jerman bernama Rudolf Clausius pada tahun 1865

• Clausius menunjukkan bahwa semua terjadi karena energy mengalir dari area enrgy tinggi ke area energy rendah, dari yang panas menuju yang dingin

• Energy terus mengalir dari yang tinggi ke yang rendah sampai tidak ada perbedaan energu diantar keduanya. Ini disebut keadaan setimbang

• Clausius merangkum gagasan tentang hal ini sekitar tahun 1860an dengan dua hukum termodnamika

• Hukum satu termodinamika mengatakan bahwa enery total yang ada di alam semesta adalah tetap selamanya

•  Hukum kedua termodinamika menyatakan bahw panas tidak bisa dengan sendirinya mengalir dari benda yang dingin ke benda yang panas

(Tri Ayodha Ajiwiguna)

Mengenal Spektrum Elektromagnetik

Disadari atau tidak disadari bahwa disekitar kita terdapat banyak gelombang elektromagnetik. Cahaya yang dengannya kita dapat melihat suatu benda merupakan gelombang elektromagnetik. Handphone yang kita miliki menggunakan gelombang elektromagnetik. Sinyal Wifi yang kita gunakan untuk internet merupakan gelombang elektromagnetik
.

Gelombang elektromagnetik dapat dikelompokkan dengan spektrumnya yang didasari oleh panjang gelombangnya atau frekuensinya. Berikut beberapa hal menarik tentang gelombang elektromagnetik:

• Spektrum elektromagnetik adalah rentang lengkap dari radiasi yang salah satunya  dikeluarkan  oleh electron. Cahaya dikeluarkan oleh paket kecil energy yang disebut denga foton dimana bisa berperilaku sebagai gelombang maupun partikel

• Gelombang elektromagnetik bervariasi tergantung pada panjang gelombang dan frekuensinya. Semakin kecil panjang gelombang, semakin besar energynya

• Panjang gelombang elektromagnetik yang terpanjang bisa mencapai lebih dari 100 km, sedangkan yang terpendek kurang dari seper semilyar millimeter

•  Semua gelombang elektromagnetik berjalan dengan kecepatan kurang-lebih 300000 km per detik, yaitu kecepatan cahaya

•     Cahaya tampak hanya sebagian kecil dari gelombang elektromagnetik

•  Gelombang radio, gelombang mikro (microwave), televisi, dan infra merah merupakan gelombang yang panjang gelombangnya terlalu panjang bagi mata manusia untuk melihatnya

•   Gelombang dengan panjang gelombang yang besar  memiliki energy yang lebih rendah. Gelombang jenis  ini dapat masuk ke atmosfir bum dari luar angkasa dengan sangat mudah

• Sinar Ultraviolet, X-rays, dan gamma merupakan gelombang yang panjang gelombangnya terlalu pendek untuk dilihat oleh mata manusia

• Gelombang dengan panjang gelombang yang kecil memiliki energi yang sangat tinggi, namun terhalangi oleh atmosfer bumi. Hal ini merupakan suatu keuntungan karena gelombang ini sangat berbahaya . Sinar Xrays dan gamma   dapat  menembus zat padat dan ultraviolet dapat merusak jaringan makhluk hidup dan meyebabkan kanker. 

Refrigerasi Alami

Jenis-Jenis Refrigerasi Alami

Mesin pendingin seperti lemari es dan AC merupakan sistem refrigerasi buatan. Sebelum ditemukan teknologi mesin pendingin, ada beberapa teknik yang memanfaatkan alam untuk keperluan pendingin termasuk pembuatan es, antara lain:

1.     Pendinginan Malam Hari

Pembuatan es dengan cari daulu ini sagat populer di India. Es dibuat dengan cara menjaga lapsan tipis air di dalam baki yang terbuat dari tanah. Jerami atau rerumputan kering digunakan sebagai insulasi dan menaruhnya di udara terbuka pada malam hari. Air akan kehilangan kalornya secara radiasi ke stratosfer, yang temperaturnya sekitar -55 ^oC. Pada waktu pagi hari air membeku dan membentuk es.

2.       Pendinginan Evaporatif

Metode ini memanfaatkan kalor laten dari air. Air akan menguap jika menyerap kalor. Prinsi ini sebenarnya sama dengan tubuh kita menjaga temperatur. Pada saat udara panas, kita akan berkeringat sehingga kulit kita terlapisi keringat. Dengan menyerap kalor dari tubuh kita maka keringat menguap dan tubuh kita pun terjaga temperaturnya. Di india, untuk mendapatkan air dingin pada musum panas, air diletakkan di dalam pot terbuat dari tanah. Air akan merembes mealui pori-pori ke permukaan luar pot di mana air akan menguap ke lingkungan. Dengan cara ini permukaan pot menjadi dingin sehingga air yang di dalam pot pun menjadi dingin juga.

3.       Pendinginan dengna larutan garam

Bahan-bahan tertentu, terutama garam, ketika dilarutkan ke dalam air maka akan menyerap kalor dari air karena sifar dari proses endotermik. Hal ini dapat menurunkan temperatur  laruatan garam tersebut. Contohnya adalah dengan menggunakan Sodium Klorida (NaCl) dapat mencapai temperatur -20 ^oC Namun cara ini hanya dapat diterapkan ada aplikasi yang terbatas dan perlu mengembalikan ke keadaan semula dengan menggunakan kalor.

Sejarah Refrigerasi (Teknik Pendingin)

Apa itu Refrigerasi??

Refrigerasi adalah sebuah proses menjaga suatu objek sehingga temperaturnya di bawah temperatur lingkungannya. Manfaat refrgerasi yang paling banyak digunakan oleh manusia adalah untuk pengawetan makanan dan pendingin udara.  Pada kulkas, makanan dan minuman dijaga agar suhunya rendah sehingga makanan dapat tahan lebih lama. Begitu pula ruang yang ber-AC, udara ruangan tersebut dijaga agar lebih dingin dari pada udara diluar ruangan tersebut sehingga orang-orang yang didalamnya merasa nyaman. 

Sejarah Refrigerasi

Pada jaman dahulu belum ada yang namanya lemari es atau mesin pendingin lainnya, oleh karenanya pada saat itu proses refrigerasi dilakukan dengan cara alami yaitu memanfaatkan es atau objek yang lebih dingin lainnya.

Lalu bagaimana orang mendapatkan es atau objek yang dingin jika tidak ada mesin pendingin??

Setidaknya ada tiga cara yang dapat digunakan yaitu:

• Mengambil dari daerah yang lebih dingin 
• Menyimpan es pada musim dingin dan memanfaatkannya pada musin panas
• Mendinginkan air pada malam hari.

Di Eropa, Amerika dan Iran  sejumlah rumah es dibangun untuk menyimpan es. Serbuk gergaji atau serutan kayu adalah bahan yang digunakan untuk insulasi kalor. Seiring dengan perkembangan teknologi material, kemudian gabus digunakan untuk insulasi. Berdasarkan informasi yang didapatkan dari literatur, es hanya selalu tersedia untuk para kaum bangsawan yang mampu. 

Di India, kaisar Mogul sangat menyukai es selama musim panas yang terik di Delhi dan Agra, dan pada saat itu es biasanya dibuat dengan cara pendinginan nocturnal, yaitu membiarkan udara malam hari membuat es.

Pada tahun 1803, Frederick Tudor dari Amerika, mulai menjual es dengan memotong es dari sungai Hudson dan kolam di Massachusetts lalu mengeksoprnya ke sejumlah negara termasuk India. Di India, Es yang dijual Tudor lebih murah dari pada es yang dibuat masyarakat lokal yang dibuat dengan cara pendinginan nokturnal.  Tudor sendiri dikenal sebagai raja es pada saat itu.

Perdagangan es di Amerika utara merupakan bisnis yang berkembang pesat. Es dikirimkan ke daerah selatan dengan kereta yang berinsulasi gabus setebal 0.3 m. 

Frederic Tudor (Ice King)

Perdagangan es juga populer di beberapa negara seperti Inggris, Rusia, Kanada, Norwegia, dan Perancis. Di negara-negara ini es didapatkan dari daerah yang lebih dingin atau dengan menyimpan es yang terjadi di musim dingin. Puncak perdagangan es terjadi pada tahun 1872 ketika Amerika sendiri mengekspor 225000 ton es ke negara-negara yang sangata jauh seperti Cina dan Australia. Namun, dengan berkembangnya teknologi refrigerasi, buatan, perdagangan berangsur-angsur menurun.