Apakah Teori evolusi melanggar hukum kedua termodinamika?

Apa sih hukum kedua termodinamika ini?

Entropi dapat diartikan sebagai tingkat ketidakteraturan. Dalam hukum termodinamika, entropi secara alami akan selalu meningkat dan ini berlaku universal bahkan dapat diamati dalam kehidupan sehari-hari. Misal anda punya sepeda baru yang diletakkan di sebuah lapangan terbuka. Maka sepeda anda akan terkena hujan, panas, angin dan lain sebagainya. Lambat laun sepeda anda itu akan berubah: warnanya makin usang, bannya kempes, besi-besinya berkarat dan lain-lain. Bahkan jika anda biarkan sepeda anda lebih lama lagi, bisa jadi sepeda anda sudah tidak terlihat, yang ada hanyalah besi-besi berkarat. Dalam hal ini, sepeda yang baru memiliki entropi yang rendah karena tersusun dengan rapih, kompleks dan komponen-komponennya masih berfungsi dengan baik. Sedangkan sepeda yang sudah menjadi besi-besi berkarat memiliki entropi yang lebih tinggi. Ini adalah hukum alam dan tidak pernah terjadi dengan arah sebaliknya. Maksudnya jika kita letakkan besi-besi berkarat di sebuah lapangan terbuka, maka ditunggu berapa lama pun tidak akan menjadi sepeda baru, kecuali ada orang yang membuatnya. Artinya, jika ingin membuat sepeda dari besi-besi berkarat yang ada, maka dibutuhkan usaha dari luar, dengan kata lain tidak alami lagi.

Dalam teori evolusi, semua makhluk hidup mengalami evolusi dan sampai sekarang pun masih berlangsung. Untuk lebih jelasnya kita ambil contoh yang paling membuat kontroversi, yaitu evolusi manusia. Ada satu hal yang paling banyak orang salah-paham mengenai evolusi manusia ini. Kebanyakan orang mengira bahwa manusia berevolusi dari kera, seperti gambar di bawah ini:

Dalam gambar seolah-olah mengatakan bahwa manusia sekarang berasal dari sejenis makhluk yang mirip kera yang kemudian berubah menjadi lebih tegak hingga menjadi manusia seperti sekarang.  Padahal, yang dijelaskan oleh teori evolusi adalah bahwa bahwa manusia dan kera berasal dari nenek moyang yang sama. Kira-kira gambarnya seperti di bawah ini:

Sumber gambar: https://saintif.com/

Lalu, dimana letak ketidakseusuaiannya dengan sifat entropi?

Dalam hukum kedua termodinamika dinayatakan bahwa entropi dalam ruang tertutup (terisolasi) selalu selalu meningkat. Artinya tingkat ketidakteratruan dalam suatu sistem akan selalu meningkat. Kalau kita amati bahwa tubuh makhluk hidup yang ada sekarang sangatlah terorganisir dan kompleks dengan tingkat keteraturan yang sangat tinggi. Perhatikanlah organ-organ tubuh kita: jantung, otak, hati, dan lain sebagainya. Kesemuanya memiliki fungsi dan bekerja sama dengan baik sehingga kita dapat hidup. Begitu pula dengan makhluk hidup lainnya yang memiliki organ-organ tubuh dan fungsinya masing-masing. Nah, jika kita hubungkan dengan konsep entropi, maka nenek moyang manusia dan lainnya (simpanse, orang utan, gorilla) haruslah makhluk yang memiliki entropi lebih rendah dibandingkan manusia sekarang. Hal ini dapat diartikan bahwa nenek moyang manusia memiliki tingkat keteraturan yang jauh lebih tinggi dan lebih komplesk daripada manusia sekarang. Jadi, jika kita ingin menyelaraskan antara teori evolusi dan hukum kedua termodinamika ini, maka mungkin saja nenek moyang manusia adalah makhluk yang lebih cerdas dan canggih dibandingkan manusia sekarang.

Yang menjadi perdebatan adalah teori evolusi berpendapat bahwa hewan, tumbuhan, dan manusia merupakan hasil dari evolusi makhluk hidup yang berbentuk lebih sederhana. Nah inilah yang bertentangan dengan hukum termodinamika kedua. Karena berdasarkan hukum kedua termodinamika, tidak mungkin sebuah sistem menjadi lebih teratur dengan kompleksitas lebih tinggi secara alami. Artinya tidak mungkin dari makhluk hidup sederahana bersel satu berevolusi menjadi makhluk hidup kompleks bersel banyak secara alami. Seperti halnya bahwa tidak mungkin bongkahan besi, karet, dan plastik dapat menjadi sepeda secara alami.

Pendapat ini dibantah oleh para pendukung evolusi. Mereka berargumen bahwa fenomena entropi yang selalu meningkat adalah khusus utuk sistem tertutup (terisolasi). Namun, bumi bukanlah sistem tertutup, sehingga masih memungkinkan adanya energi atau usaha eksternal yang membuat makhluk hidup berevolusi dari makhluk hidup yang lebih sederhana mejadi makhluk hidup yang lebih kompleks. Pendapat para pendukung evolusi ini juga betul, namun belum bisa terbuktikan. JIka memang ada energi atau usaha dari luar bumi, maka apa itu? Bagaiamana prosesnya?

Salah satu jawabannya adalah energi dari matahari. Lagi-lagi ini pun belum bisa menjelaskan bahwa energi matahari dapat membuat evolusi bergerak dari yang sederhana menjadi lebih kompleks. Kenapa? Karena yang teramati dalam kehidupan sehari-hari justru arah sebaliknya, yaitu justru mempercepat peningkatan entropi.

Pernyataan-pernyataan bantahan untuk sebuah teori sangat dibutuhkan untuk dapat dijawab secara logis agar sebuah teori itu menjadi lebih matang. Intinya teori evolusi memang tidak/belum sempurna. Oleh karenanya teori evolusi pun berkembang seperti halnya Neo-Darwinisme. Lalu apakah ada teori lain untuk menjelaskan keanekaragaman makhluk hidup? Sejauh ini belum ada yang sebaik teori evolusi. Beberapa hipotesa memang bermunculan, tapi belum bisa sebaik teori evolusi. Namun, bukan tidak mungkin teori evolusi ini akan runtuh seperti halnya geosentris vs heliosentris, atau terperbarui seperti dari fisika klasik dan kuantum. Siapa tau saja ada ilmuwan revolusioner yang bisa membuat teori yang jauh lebih baik dari pada teori evolusi ini.

Agar teori evolusi dan hukum kedua termodinamika dapat berjalan selaras, maka setidaknya ada dua kemungkinan. Pertama, nenek moyang dari seluruh makhluk hidup di bumi adalah makhluk yang jauh lebih kompleks dan canggih dibandingkan makhluk paling kompleks yang ada di bumi sekarang. Lalu seiring dengan berjalannya waktu makhluk hidup berevolusi menjadi makhluk yang lebih sederhana seperti terjadi seperti sekarang ini. Hal ini pun masih berlangsung hingga hari ini.

Kedua, makhluk hidup dimulai dari makhluk hidup bersel satu yang kemudian berevolusi menjadi makhluk lebih kompleks, namun makhluk yang lebih kompleks ini adalah hasil rekayasa (bukan alami). Ada yang mendesain atau merekayasa sehingga terjadilah makhluk yang kompleks. Namun pertanayaannya adalah siapakah yang perekayasa ini?

Adakah material konduktor panas tapi isolator listrik?

Untuk keperluan tertentu, terkadang para insinyur dan peneliti membutuhkan material yang bisa menghantarkan panas dengan baik (konduktor panas), tapi sulit menghantarkan listrik (isolator listrik). Contohnya adalah pada desain modul pendingin termoelektrik (TEC). Modul TEC ini terdiri dari sejumlah pasangan bahan semi konduktor yang disusun secara seri (lihat gambar di bawah ini). Dengan desain seperti ini maka kedua jenis junction menghasilkan perbedaan temperatur yang signifikan.

Produk TEC yang dijual di pasaran tidak hanya seperti itu, melainkan masing masing jenis junction (panas dan dingin) perlu di lindungi oleh suatu lapisan. Mengapa harus dulindungi? Pertama agar permukaannya rata sehingga lebih mudah diaplikasikan. Kedua untuk melindungi bahan semi-konduktor di modul TEC. Lapisan ini haruslah bersifat konduktor panas dan isolator listrik. Kenapa?

Pertama, Jika lapisan tersebut bersifat dapat menghantarkan listrik maka akan terjadi arus singkat (short circuit) antara pasangan semikonduktor yang satu dengan yang lainnya. Kalau sudah terjadi seperti ini maka efek pendiginannya hilang. Kedua, jika lapisan tersebut bersifat konduktor panas maka temperatur yang diinginkan dari efek pendinginan menjadi tidak signifikan. Perhatikan gambar dibawah ini untuk lebih jelasnya

Hingga saat ini material yang umum digunakan untuk keperluan seperti itu adalah material keramik (ceramic). Salah keramik untuk keperluan seperti itu adalah keramil Alunina (Al2O3)

(Tri Ayodha Ajiwiguna)

Mengapa kita tetap dapat bernafas di ruangan tertutup ber-AC?

Sebagai makhluk hidup, bernafasnya adalah suatu keharusan agar dapat tetap hidup. Untuk bernafas, kita membutuhkan oksigen yang ada di udara. Lalu, mengapa kita tetap dapat bernafas di ruangan tertutup ber-AC?

Sebenarnya ruangan dengan AC maupun tanpa AC tidak ada hubungannya dengan bisa bernafas atau tidak. Nah, kalau memang ruangan tertutup, kok kita tetap bisa bernafas?

Ruangan yang kita tempati itu sudah berisi sejumlah udara. Artinya kita bisa gunakan udara tersebut untuk bernafas. Tapi kan lama-lama udaranya habis kita hirup? Ya benar, saat kita bernafas okisgen kita gunakan dan kira keluarkan karbondioksida (CO2). Lama kelamaan, jika sama sekali tidak ada ventilasi maka ruangan tersebut akan mengandung banyak CO2. Jika terlalu banyak CO2 gimana? Gajalanya adalah kita menjadi gampang ngantuk.

Kok kita bisa bernafas seperti biasa berjam-jam di ruangan ber-AC tertutup?

Kebutuhan udara segar untuk manusia di ruangan berdasarkan ASHRAE adalah sekita 5-10 cfm atau setara dengan 8.5 -17 m³/h untuk satu orang. Kita bisa perkirakan jika ruangan itu benar-benar tertutup, maka ada berapa banyak udara dalam ruangan tersebut dan berapa lama kita bisa bernafas dengan nyaman. Misal kita sedang sendiri berada di ruangan yang berdimensi 3 x 3 x2 (p x lx t). Ruangan ini bisa diisi dengan udara sebanyak 18 m³. Artinya, jika ruangan tersebut benar-benar tertutup (kedap udara), maka kita bisa bernafas dengan nyaman di ruangan tesebut selama kurang lebih 2 jam.

Menagapa kadang kita bisa bernafas lebih dari itu?

Pertama, kita dapat berlama-lama di ruangan ber-AC itu karena adanya inflatrasi udara, yaitu celah-celah dalam ruangan yang memungkinkan adanya udara masuk atau keluar. Inflirtasi ini bisa berasal dari celah-celah pintu atau jendela.

Ilustrasi inflitrasi (https://www.aerobuild.com/)

Kedua, ruangan yang kita tempati tidak selalu tertutup dalam jangka waktu yang lama. Tentunya kita pasti keluar ruangan untuk berbagai keperluan. Saat kita keluar dari ruangan tersebut, maka pasti kita buka pintunya. Nah, saat pintu terbuka maka akan udara segar yang masuk ke ruangan tesebut.

 

Skema AHU dan Ducting

Sebenarnya, kualitas udara dalam ruangan merupakan topik khusus yang diperhatikan dalam merancang sistem AC khususnya untuk bangunan komersial seperti Mall dan perkantoran. Berbeda dengan kasus ACsplit rumahan yang penghuni kamarnya hanya 1-2 orang per kamar, bangunan komersial diisi oleh banyak orang. Lokasi jendela atau pintu terkadang sangat jauh dari tempat orang beraktifitas. Oleh karenanya udara segar (fresh air) sengaja dialirkan ke dalam ruangan tersebut dengan menggunakan sistem ducting. Udara segar memang sengaja dicampur dengan udara return ruangan tesebut untuk memenuhi kebutuhan udara segar.

(Tri Ayodha Ajiwiguna)

Bagaiamana menentukan bahwa suhu absolut nol adalah -273 Celsius?

Suhu 0 Kelvin adalah suhu terendah yang mingkin dicapai dan secara teori tidak mungkin ada yang bisa lebih dingin dari pada suhu ini. Pada titik ini tidak ada energi kalor yang dimiliki oleh zat. Telah disepakati bahwa 0 Kelvin ini setara dengan -273.15 ^oC.

Apakah pernah ada experimen yang dapat mencapai suhu ini?

Jawabannya tidak (belum ada). Pada tahun 1994 tercatat bahwa NIST (National Institute of Standards and Technology) dapat mencapai 700 nK. Lalu pada tahu 2003, para peneliti di MIT memecahkan rekor di 450 pK.

Kalau memang belum ada eksperimen yang dapat mencapai suhu 0 K, bagaiaman para ilmuwan memiliki teori bahwa -273.15 ^oC adalah suhu terendah yang mungkin dicapai?

Penentuan suhu absolut nol ini diperoleh dari ekstrapolasi hasil eksperimen. Mari kita bahas pelan-pelan. Jika ada sebuah wadah kokoh tertutup berisi gas maka di dalam wadah tersebut akan memiliki tekanan tertentu. Asumsikan bahwa volume wadah teresbut tidak berubah, maka tekanan pada wadah itu akan naik jika suhunya naik, begitu juga sebaliknya tekanan akan turun jika suhunya turun. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat digambar ini:

Ilustrasi tekanan

dan suhu di dalam wadah

Dengan eksperimen, kita dapat mengambil data kedua besaran tersbut. Misalnya begini, pertama kita panaskan wadah tersebut, akibatnya tekanan dalam wadah tesebut tinggi. Dengan mengguanakan alat ukur, kita bisa ukur dan catat berapa tekanan dan berapa suhunya. Lalu, kita tunggu beberapa saat sehingga suhunya turun. Dengan suhu yang lebih rendah maka tekanannya pun juga rendah. Lagi, dengan cara yang sama kita catat berapa tekanan dan suhunya. Begitu seterusnya hingga kita bisa dapatkan beberapa pasangan data. Kalau data-data ini kita buat dalam grafik maka kurang lebih gambarnya akan seperti ini:

Ilustrasi grafik suhu dan tekanan pada wadah tertutup

Titik-titik merah didapat dari data percobaan. Dari data tesebut kita bisa buat “trendline” atau “fitting curve”, ditunjukkan oleh garis biru. Nah, kalau kita panjangkan (ekstrapolasi) garis tersbut sampai tekanan 0 kPa, maka kita bisa dapatkan suhunya adalah di sekitar -273 ^oC. Semakin baik alat ukur dan peralatan eksperimen maka kita bisa dapatkan hasil yang lebih akurat.

Secara teori kinetik gas, molekul gas yang berada di dalam wadah selalu bergerak dengan kecepatan tertentu. Akibtanya molekul-molekul gas ini memiliki energi kinetik. Molekul-molekul gas ini saling menumbuk satu sama lain dan juga menumbuk dinging wadah. Hal ini mengakibatkan adanya tekanan dalam wadah. Saat suhunya tinggi, maka kecepatan bergerak molekul makin cepat, energi kinetik meningkat, dan tekanan juga meningkat. Begitu pula sebaliknya, saat suhunya turun, molekul-molekul gas bergerak lebih lambat, energi kinetik menurun dan tekanan menurun. Nah, berdasarkan ekstrapoalasi, pada saat tekanannya nol, suhunya adalah sekitar -273 ^oC. Tekanan nol ini dapat juga diartikan energi kinetik molekul gas dalam wadah juga nol. Hal in berimplikasi bahwa molekul-molekul gas tidak bergerak. Itulah mengapa secara teori pada saat suhu berada di 0 K (-273.15 ^oC) dikatakan bahwa molekul pada sebuah zat akan diam.

(Tri Ayodha Ajiwiguna)

Membangun sistem PLTS sendiri efektifkah? Mungkinah kita tidak menggunakan PLN?

Untuk menilai sistem PLTS, saya akan coba gunakan BEP (break even point). Pertama setidaknya ada dua macam cara instalasi solar panel yaitu offgrid dan ongrid. Bedanya apa?

Gambar dari: jensysenergy.com

Kalo ongrid, kita masih pake PLN, artinya saat solar panel kita tidak dapat memenuhi kebutuhan listrik kita (contoh saat mendung atau malam hari), maka kita gunakan PLN sebagai back up. Karena ada backup dari PLN maka, sistem ongrid ini tidak perlu baterai. Dengan menggunakan solar panel ongrid, kita bisa mendapatkan penghematan tagihan listrik PLN. Dengan perhitungan kasar, BEP memasang solar paling cepat adalah sekitar 7–8 tahun.

Kalo offgrid, sistem solar panel terpisah dengan jaringan PLN. Artinya kita butuh baterai untuk mangatur energi listrik yang dihasilkan oleh solar panel.Saat energi listrik yang dihasilkan lebih tinggi dari pada yang dikonsumsi, maka kelebhan listrik tersebut disimpan di baterai. Begitu pula sebaliknya, energi listrik dari baterai digunakan saat malam hari. Dengan menggunakan sistem offgrid, kita tidak perlu lagi menggunakan PLN. Lalu berapa lama BEPnya? sayang sekali, untuk saat ini sistem offgrid tidak akan mencapai BEP selamanya. Kanapa? karena jika dihitung-hitung, harga produksi listrik sistem offgrid lebih mahal dibandingkan dengan harga listrik PLN. Kok bisa mahal? Hal ini dikarenakan harga baterai masih mahal saat ini. Kapasitas baterai yang didesain untuk sistem offgrid biasanya 3–4 hari autonomi. Misal kebutuhan perhari anda 50 Wh, maka kebutuhan kapasitas baterainya 150–200 Wh. Anda bisa survey sendiri harga baterai untuk kapasitas sebesae itu. Ditambah lagi, umur baterai itu pendek, 4 tahun saja sudah bagus. Artinya setiap 4 tahun kita harus ganti baterai baru.

Lalu apakah sistem off grid tidak efektif? Jawaban untuk saat ini Ya dan Tidak. Jika diterapkan di lokasi yang sudah terhubung dengan jaringan listrik, maka sistem offgrid tidak efektif. Tapi jika kita terapkan di daerah yang belum terhubung PLN (seperti pulau-pulau kecil atau daerah terpencil), maka sistem offgrid ini efektif. Hal ini dikarenakan untuk membangun infratruktur listrik ke PLN tidaklah mudah di daerah tesebut.

Apakah di kemudian hari hal ini bisa membuat kita meninggalkan produk/jasa dari penyedia listrik resmi?

Untuk ongrid, tidak bisa. Kan kita memang menggunakan PLN sebagai backup.

Untuk offgrid, bisa. Tapi untuk sekarang jatuhnya lebih mahal. Namun, di kemudian hari bukan tidak mungkin menjadi lebih murah. Yaitu saat harga baterai sudah murah dan umurnya juga lebih panjang. Para peneliti sedang berusaha untuk hal ini.

Berikut link jika tertarik mempelajari solar panel dan energu terbarukan:

Energi Terbarukan

Menghitung kebutuhan solar panel dan baterai untuk sistem off grid

Perbedaan off grid dan on grid pada solar panel

(Tri Ayodha Ajiwiguna)

Pembangkit listrik pada pesawat penjelajah luar angkasa (voyager)

Voyager adalah pesawat antarikasa tanpa awak yang menjelajah luar angkasa. Pesawat ini diluncurkan pada tahun 1977 untuk mempelajari tata surya. Pesawat ini dirancang untuk dapat bekerja selama mungkin, oleh karenanya dilengkapi sistem pembangkit listrik yang dapat dimanfaatkan dalam jangka waktu yang lama. Untuk melihat dimana pesawat ini berada sekarang, anda bisa kunjungi website nasa berikut:

https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/

Bagaimana sistem pembangkit listrik di pesawat voyager?

Radiosotope thermoelectric generator (sumber gambar: Wikipedia)

Pesawat voyager menggunakan pembangkit listrik yang disebut dengan Radiosotope Thermoelectric Generator (RTG). Sistem ini menggunakan bahan bakar nuklir (plutonium-238) untuk menghasilkan energi kalor (panas). Kemudian energi kalor ini dikonversikan menjadi energk listrik dengan menggunakan sistem thermoelectric. Secara sederhana thermoelectric memiliki dua sisi, jika dua sisi ini memiliki perbedaan suhu maka listrik DC akan dihasilkan. Dengan adanya panas dari reaksi nuklir maka thermoelectric dapat meyediakan listrik untuk keperluan pesawat voyager ini.

Mengapa tidak menggunakan solar panel saja?

Voyager ini dirancang untuk menjauhi matahari dan beroperasi selama mungkin. Artinya radiasi sinar matahari yang diterima oleh voyager semakin lama semakin kecil. Sedangkan prinsip kerja solar panel adalah dengan memanfaatkan radiasi matahari yang diterima ini. Sehingga solar panel tidak cocok untuk voyager.

Memangnya kalau menggunakan RTG bisa sampai berapa tahun?

Dengan menggunakan RTG yang digunakan pada voyager, RTG ini dirancang agar bisa menyediakan listrik untuk keperluan instrumennya setidaknya hingga tahun 2025. RTG pada voyager menggunakan 4.5 kg Pu-238 dan dapat menghasilkan kalor hingga puluhan tahun sejak thun 1977.

(Tri Ayodha Ajiwiguna)

Kenapa lampu LED lebih hemat energi dibandingkan lampu pijar?

LED atau light emitting diode sebenarnya adalah sebuah dioda yang terdiri dari dua jenis tipe semikonduktor, yaitu semikonduktor tipe p dan tipe n dan terdapat junction di antaranya. Arus listrik dapat mengalir dengan mudah jika kutub positif sumber tegangan searah disambungkan ke semikonduktor tipe p dan kutub negative ke semikonduktor tipe n. Akibatnya mayoritas pembawa muatan di semikonduktor tipe p (hole) dan tipe n (elektron) terdorong kearah junction. Nah di junction inilah terjadi rekombinasi antara hole dan elektron. Bedanya dioda biasa dengan LED adalah saat rekombinasi ini. Di LED, fenomena rekombinasi disertai dengan pelepasan kalor dan cahaya. Itulah mengapa LED mengeluarkan cahaya dan juga menjadi panas saat dinyalakan. Energi dalam bentuk cahaya ini jauh lebih besar dibandingkan dengan energi kalornya. Inilah yang menyebabkan lampu LED menjadi hemat energi, yaitu sebagian besar energi listrik yang dicatu akan dikonversikan mejadi cahaya.

LED (sumber gambar: https://www.rohm.com/)

Bagaimana dengan dengan lampu pijar?

Lampu pijar sebenarnya hanyalah sebuah kawat filament wolfram. Kawat ini jika dialiri arus litrik maka suhunya akan naik drastis. Pada suhu tertentu (yang sangat tinggi), wolfram akan memancarkan radiasi berupa cahaya tampak. Artinya apa? Prinsip lampu pijar adalah dengan cara membuat filamen wolfram memiliki suhu yang sangat tinggi. Ini juga berarti energi yang dibutuhkan juga sangat tinggi. Karena prinisp inilah lampu pijar memiliki efisiensi yang sangat rendah. Hal ini dikarenakan hanya sebagian besar energi listrik dkonversikan menjadi energi kalor (panas), dan sebagian kecil energi listrik yang dikonversikan menjadi energi cahaya. Bahasa kasarnya adalah cahaya dari lampu pijar adalah efek samping dari pemanasan kawat wolfram.

Lampu pijar: sumber gambar (Wikipedia)

(Tri Ayodha Ajiwiguna)

Semakin banyak barang dalam satu ruangan, apakah AC akan lebih panas atau dingin?

 Oleh: Tri Ayodha

Tergantung jenis barang, banyak barang dan kapasitas AC yang dipasang. Pertama, kalo barang tersebut adalah barang yang tidak menghasilkan kalor (contoh: kursi, meja, sepatu, dll) maka akan sama saja dinginnya. Paling yang berbeda hanya waktu yang dibutuhkan untuk mendinginkan ruangan saja.

Kedua, kalau barang-barang tersebut menghasilkan kalor (panas), tapi total panas yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan dengan kapasitas AC yang dipasang, maka ruangan akan sama saja dinginnya. Kenapa? karena AC masih bisa menangani beban kalor yang dihasilkan oleh barang-barang tersebut.

Ketiga, kalau barang-barang tersebut menghasilkan kalor dan total kalor yang dihasilkan lebih besar dengan kapasitas AC yang dipasang, maka ruangan ajan jadi lebih panas. Kenapa? ya karena AC tidak mampu menangani beban kalor sebanyak itu.

Soal: Fluida Dinamis (Tanki bocor)

Sebuah tanki silinder vertikal berdiameter 1 m dan tinggi 1.5 m berisi air penuh. Jika terdapat lubang di dasar tanki dengan diameter 2 cm, tentukan berapa lama air akan habis?

Keyword: Mekanika fluida, Hukum Bernoulli, fluida dinamis

Bagaimana cara mengukur arus listrik bolak balik atau pulsa?

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Arus listrik berbeda dengan dengan tegangan listrik. Tegangan listrik bolak-balik atau pulsa dapat dengan mudah diukur dengan menggunakan osiloskop. Akan tetapi, kita tidak bisa secara langsung mengukur arus bolak-balik dengan osiloskop. Beberapa produsen osiloskop menjual current probe untuk mengukur arus dengan osiloskop. Akan tetapi harga current probe tidak murah alias mahal. Lalu bagaimana solusinya?

Sebenarnya masalah ini pernah saya alami pada saat saya ingin mengukur arus dalam bentuk pulsa. Masalah ini dapat diselesaikan dengan harga yang cukup murah atau dapat dikatakan sangat murah, yaitu dengan menggunakan resistor yang hambatannya sudah diketahui. Resistor ini dapat kita pasangkan secara seri pada rangkaian yang ingin kita ukur arusnya. Karena arus pada rangkaian seri adalah sama maka arus yang lewat resistor pun sama. Ketika resistor dialiri arus listrik maka timbullah tegangan listrik antara dua kaki resistor. Berdasarkan hukum Ohm, Arus listrik yang lewat pada sebuah resistor adalah tegangan dibagi dengan hambatannya atau dapat ditulis I=V/R. Karena hambatan sudah diketahui, maka dengan mengukur tegangan pada resistor, arus listrik yang lewat resistor dapat dengan mudah dihitung.

Dengan metode ini, ada beberapa hal yang mesti diperhatkan. Pada saat arus listrik melewati resistor, maka ada daya panas yang dihasilkan sehingga temperatur resistor menjadi naik. Umumnya hambatan sebuah resistor bergantung pada temperatur, sehingga jika kita tidak memperhatikan ini maka hasil pengukuran arus kita menjadi kurang akurat. Di samping itu resistor memiliki daya maksimum, jika daya melebihi yang nilai tersebut, resistor akan rusak dan terbakar. Oleh karena itu pemilihan resistor sangat mempengaruhi pengukuran ini. 

Proses Pengeringan

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna 

Proses pengeringan adalah sebuah proses untuk menghabiskan air/uap air dari objek yang dikeringkan. Udara pada atmosfer bumi terdiri dari berbagai jenis gas, seperti nitrogen, oksigen, argon, termasuk juga uap air. Semakin tinggi kandungan uap air pada udara, maka semakin lembab udara tersebut. Setidaknya ada dua hal utama yang mempengaruhi banyaknya uap air yang dapat ditangkap oleh udara, yaitu: kelembaban dan temperatur.

1. Kelembaban

Kelembaban menunjukkan banyaknya uap air yang terkandung dalam udara. Sedangkan kemampuan udara untuk menampung uap air terbatas. Jika udara sudah menampung uap air hingga titik maksimumnya, udara tersebut dikatakan sudah jenuh dan tidak dapat menampung uap air lagi. 

2. Temperatur

Temperatur sangat erat kaitannya dengan volume. Semakin tinggi temperatur maka volume udara juga akan memuai. Pada saat volume udara memuai maka ruang untuk menangkap uap air juga semakin besar. 

3. Aliran Udara

Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa udara memiliki kapasitas terbatas untuk menampung uap air. Semakin banyak udara yang dialirkan maka uap air yang ditangkap akan semakin banyak

Dengan mengaliri udara ke sesuatu yang basah, maka udara tersebut akan menangkap uap air sehingga jika dialiri terus menerus objek yang basah tersebut akan kering. Contohnya adalah Hair Dryer, alat ini sangat efektif untuk mengeringkan karena dengan alat ini udara hangat akan terus dialiri ke rambut yang basah.

 

Pada dasarnya energi solar thermal (panas surya) sudah digunakan sejak lama untuk berbagai kebutuhan, yang salah satunya adalah pengeringan. Sejak dahulu orang menjemur pakaian yang basah dengan cara membiarkan pakaian tersebut terkena panas matahari. Dengan cara seperti itu, pakaian yang basah menerima kalor dari radiasi matahari sehingga pakaian menjadi panas. Udara yang berdekatan dengan baju pun menjadi lebih hangat sekaligus menangkap uap air yang terevaporasi dari pakaian yang basah. Udara yang lebih tinggi temperaturnya dan mengandung banyak uap air akan menjadi lebih ringan sehingga bergerak ke atas. Daerah yang ditinggalkan udara hangat tersebut akan digantikan dengan udara yang kurang mengandung uap air dan temperaturnya lebih rendah. Udara ini akan menangkap uap air dari pakaian yang basah. Hal ini terus menerus terjadi hingga air yang terdapat pada pakaian basah habis atau kering.

(Tri Ayodha Ajiwiguna)