2.1 Pengertian Penginderaan Jauh
Pengindraan jauh merupakan suatu pengambilan atau pengukuran data/informasi mengenai sifat dari sebuah fenomena, objek,atau benda dengan menggunakan sebuah perekam tanpa berhubungan langsung dengan objek yang akan dikaji.
Beberapa ahli berpendapat bahwa Pengindraan jauh merupakan suatuteknik yang dikembangkan untuk memperoleh data di permukaan bumi, jadi pengindraan jarak jauh sekedar suatu teknik. Dalam perkembangannya ternyata inderaja seringkali berfungsi sebagai suatu ilmu seperti yang dikemukakan oleh Everett Dan Simonett (1976): Penginderaan jauh merupakan suatu ilmu, karena terdapat suatu sistimatika tertentu untuk dapat menganalisis informasi dari suatu objek atau permukaan bumi yang akan dikaji. Ilmu ini harus dikoordinasi dengan beberapa pakar ilmu lain seperti ilmu geologi, tanah,perkotaan dan lain sebagainya.
Pendapat lain mengenai Penginderaan Jauh adalah ilmu dan seni untuk memperoleh informasi tentang suatu obyek, daerah, atau fenomena melalui analisis data yang diperoleh dengan suatu alat tanpa kontak langsung dengan obyek, daerah, atau fenomena yang dikaji. (Lillesand & Kiefer, 1994)
Penginderaan jauh dalam bahasa Inggris terjemahannya remote sensing, sedangkan di Perancis lebih dikenal dengan istilah teledetection, di Jerman disebut farnerkundung distantsionaya (Rusia), dan perception remota (Spanyol). Meskipun masih tergolong pengetahuan yang baru, pemakaian penginderaan jauh cukup pesat. Pemakaian penginderaan jauh itu antara lain untuk memperoleh informasi yang tepat dari seluruh Indonesia yang luas. Informasi itu dipakai untuk berbagai keperluan, seperti mendeteksi sumber daya alam, daerah banjir,kebakaran hutan, dan sebaran ikan di laut. (lihat gambar 2.1)
Gambar 2.1. Merupakan salah satu contoh hasil penginderaan jauh
dari satelit NOAA.
1. Citra Foto
Dalam penginderaan jauh di dapat masukkan data atau hasil observasi yang disebut citra. Citra dapat diartikan sebagai gambaran yang tampak dari suatu obyek yang sedang diamati, sebagai hasil liputan atau rekaman suatu alat pemantau. Sebagai contoh, memotret bunga di taman. Foto bunga yang berhasil kita buat itu merupakan citra bunga tersebut. Lihat gambar 2.2.
Gambar 2. 2. di potret/ difoto dari arah horizontal
Hasil foto secara horizontal tampak sangat berbeda (lihat gambar 2.2)
dibandingkan dengan hasil pemotretan dari atas atau udara. Lihat gambar 2.3. dibawah ini.
(a) (b)
Gambar 2.3. Perubahan dari foto udara (a) menjadi sebuah peta (b) dengan skala yang tetap.
Menurut Hornby (1974) Citra adalah gambaran yang terekam oleh kamera atau alat sensor lain. Sedangkan menurut Simonett, dkk (1983) Citra adalah gambar rekaman suatu obyek (biasanya berupa gambaran pada foto) yang didapat dengan cara optik, electrooptik, optik-mekanik, atau electromekanik.
Di dalam bahasa Inggris terdapat dua istilah yang berarti citra dalam bahasa Indonesia, yaitu “image” dan “imagery”, akan tetapi imagery dirasa lebih tepat penggunaannya (Sutanto, 1986). Agar dapat dimanfaatkan maka citra tersebut harus diinterprestasikan atau diterjemahkan/ ditafsirkan terlebih dahulu.
2.Jenis Citra
Citra dapat dibedakan atas citra foto (photographyc image) atau foto udara dan citra non foto (non-photograpyc image).
1. Citra Foto
Citra foto adalah gambar yang dihasilkan dengan menggunakan sensor kamera. Citra foto dapat dibedakan atas beberapa dasar yaitu:
a. Spektrum Elektromagnetik yang digunakan
Berdasarkan spektrum elektromagnetik yang digunakan, citra foto dapat dibedakan atas:
1) Foto ultra violet yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan spectrum ultra violet dekat dengan panjang gelombang 0,29 mikrometer. Cirinya tidak banyak informasi yang dapat disadap, tetapi untuk beberapa obyek dari foto ini mudah pengenalannya karena kontrasnya yang besar. Foto ini sangat baik untuk mendeteksi; tumpahan minyak di laut, membedakan atap logam yang tidak dicat, jaringan jalan aspal, batuan kapur.
2) Foto ortokromatik yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum tampak dari saluran biru hingga sebagian hijau (0,4 – 0,56 mikrometer). Cirinya banyak obyek yang tampak jelas. Foto ini bermanfaat untuk studi pantai karena filmnya peka terhadap obyek di bawah permukaan air hingga kedalaman kurang lebih 20 meter. Baik untuk survey vegetasi karena daun hijau tergambar dengan kontras.
3) Foto pankromatik yaitu foto yang menggunakan seluruh spectrum tampak mata mulai dari warna merah hingga ungu. Kepekaan film hampir sama dengan kepekaan mata manusia. Cirinya pada warna obyek sama dengan kesamaan mata manusia. Baik untuk mendeteksi pencemaran air, kerusakan banjir, penyebaran air tanah dan air permukaan.
4) Foto infra merah asli (true infrared photo), yaitu foto yang dibuat dengan menggunakan spektrum infra merah dekat hingga panjang gelombang 0,9 – 1,2 mikrometer yang dibuat secara khusus. Cirinya dapat mencapai bagian dalam daun, sehingga rona pada foto infra merah tidak ditentukan warna daun tetapi oleh sifat jaringannya. Baik untuk mendeteksi berbagai jenis tanaman termasuk tanaman yang sehat atau yang sakit.
5) Foto infra merah modifikasi, yaitu foto yang dibuat dengan infra merah dekat dan sebagian spektrum tampak pada saluran merah dan sebagian saluran hijau. Dalam foto ini obyek tidak segelap dengan film infra merah sebenarnya, sehingga dapat dibedakan dengan air.
3. Wahana
Kendaraan yang membawa alat pemantau dinamakan wahana. Berdasarkan ketinggian peredaran wahana, tempat pemantauan atau pemotretan dari angkasa ini dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok, yaitu:
a. Pesawat terbang rendah sampai medium (Low to medium altitude aircraft),
dengan ketinggian antara 1000 meter sampai 9000 meter dari permukaan
bumi. Citra yang dihasilkan adalah citra foto (foto udara).
b. Pesawat terbang tinggi (high altitude aircraft) dengan ketinggian sekitar
18.000 meter dari permukaan bumi. Citra yang dihasilkan ialah foto udara
dan Multispectral Scanner Data.
c. Satelit, dengan ketinggian antara 400 km sampai 900 km dari permukaan
bumi. Citra yang dihasilkan adalah citra satelit.
2.2 Sistem Penginderaan Jauh
Untuk memudahkan Anda memahami tentang pengertian umum system penginderaan jauh maka sistem penginderaan jauh beserta komponen komponennya disajikan secara skematik pada gambar 2.4. yang ada dibawah ini.
Gambar 2.4. Sistem Penginderaan Jauh
Gambar 2.5. Skema umum sistim penginderaan jauh
Komponen dan interaksi antar komponen dalam sistem penginderaan jauh dapat diuraikan secara ringkas sebagai berikut:
1. Tenaga untuk Penginderaan Jauh
Pengumpulan data dalam penginderaan jauh dilakukan dari jarak jauh dengan menggunakan sensor buatan, untuk itu diperlukan tenaga penghubung yang membawa data tentang obyek ke sensor. Data tersebut dikumpulkan dan direkam dengan 3 cara dengan variasi sebagai berikut:
a. Distribusi daya (force)
Contoh: Gravitometer mengumpulkan data yang berkaitan dengan gaya
tarik bumi.
b. Distribusi gelombang bunyi
Contoh: Sonar digunakan untuk mengumpulkan data gelombang suara
dalam air.
c. Distribusi gelombang electromagnetik
Contoh: Camera untuk mengumpuilkan data yang berkaitan dengan
pantulan sinar.
2.3 Pemotretan udara
Pemotretan udara pada umumnya menggunakan kamera dan film, dan
menghasilkan potret (data analog). Secara garis besar, pemotretan udara dan hasil ikutannya dalam bentuk peta merupakan bidang kegiatan ilmu geodesi yang dikenal dengan bidang fotogrametri. Bidang ini meliputi : (1). Perencanaan pemotretan yang meliputi pemilihan kamera udara, disain pemotretan, pemilihan film dan cara pemotretan. (2). Pemrosesan laboratorium, meliputi pencetakan, penyusunan, pengarsipan potret. (3). Pengolahan dan pemanfaatan seperti penggabungan potret (mosaik), pembuatan peta topografi.
Potret udara tidak seperti potret terestris biasa tetapi harus memenuhi
persyaratan khusus dan baku, antara lain : (1). Dibuat dalam bentuk potret tegak (vertikal). Dalam hal tertentu pemotretan kadang dibuat dalam posisi miring (oblique) yang menghasilkan gambar seperti dapat dilihat pada gambar 2.6. Namun demikian pada umumnya potret udara dibuat dalam bentuk potret tegak (vertikal)
Gambar 2.6. Jenis potret udara tegak dan miring (oblique)
(2). Dibuat dengan sistim tumpang tindih (overlap) antara satu potret dengan potret berikutnya. Cara demikian dilakukan untuk mendapatkan kenampakan 3 dimensi dan untuk keperluan pembuatan peta topografi. Tumpang tindih ke arah samping juga dibuat dalam jarak lebih pendek, sehingga seluruh daerah yang dipotret tidak ada yang terlewat. Gambar 5 memperlihatkan bentuk pemotretan yang biasa dilakukan.
Gambar 2.7. Pelaksanaan pemotretan udara
Kamera udara dapat berupa kamera tunggal atau majemuk, pada umumnya diletakkan di perut pesawat, di masa lalu diletakkan di luar badan pesawat seperti pada gambar 6. Untuk mendapatkan potret yang sesuai dengan keperluan dasar pemotretaan dipertahankan pada posisi mendatar serta diatur selang pengambilannya secara tetap.
Gambar 2.8. Kamera udara dalam pesawat terbang
Pemotretan udara menggunakan jenis kamera tunggal, kadang – kadang kamera ganda atau kamera majemuk dan film yang dipakai dalam pemotretan pada umumnya dari jenis pankromatik hitam putih dan warna, inframerah hitam putih dan warna, namun umumnya adalah film pankromatik hitam putih. Beberapa bentuk potret yang dihasilkan diperlihatkan pada gambar 7 di bawah ini.
Gambar 2.9. Produk potret udara yang dihasilkan
2.4 Unsur-unsur Interpretasi Geologi dan Interprestasi Geomorfologi
Menurut Este dan Simonett, 1975: Interpretasi citra merupakan perbuatan mengkaji foto udara atau citra dengan maksud untuk mengidentifikasi obyek dan menilai arti pentingnya obyek tersebut. Jadi di dalam interpretasi citra, penafsir mengkaji citra dan berupaya mengenali obyek melalui tahapan kegiatan, yaitu:
• deteksi
• identifikasi
• analisis
Setelah mengalami tahapan tersebut, citra dapat diterjemahkan dan digunakan ke dalam berbagai kepentingan seperti dalam: geografi, geologi, lingkungan hidup dan sebagainya.
• Deteksi
Deteksi adalah usaha penyadapan data secara global baik yang tampak maupun yang tidak tampak. Di dalam deteksi ditentukan ada tidaknya suatu obyek. Misalnya obyek berupa savana.
• Identifikasi
Identifikasi adalah kegiatan untuk mengenali obyek yang tergambar pada citra yang dapat dikenali berdasarkan ciri yang terekam oleh sensor dengan alat stereoskop.
a. Unsur dasar Interprestasi Geologi
Unsur-unsur dasar interprestasi geologi tersebut meliputi :
1. Relief atau Topografi
2. Pola penyaluran
3. Bentang alam budaya
4. Tetumbuhan
1. Relief
Relief merupakan beda tingi antara puncak timbulan dan dasar lekukan, juga curam landainya lereng-lereng yang ada didaerah tersebut. Dilihat dari kenampakan foto udara dengan menggunakan stereoskop. Biasanya topografi pada batuan yang lebih keras maka akan tampak batuan yang lebih menonjol daripada batuan yang strukturnya lunak disekitarnya. Beberapa batuan yang memiliki relief tinggi antara lain konglomerat, breksi, batuan beku intrusi, batupasir dan batuan metamorf. Selanjutnya jenis batuan yang berelief rendah yaitu batulempung / clay, dan batulanau / shale.
2. Pola penyaluran
Pola penyaluran dapat dikatakan sebagai gambaran mengenai macam tanah, batuan induk, dan struktur geologi pada setiap daerah. Pola penyaluran ini dapat diklasifikasikan menjadi beberapa bagian pola dasar dan pola termodifikasi (ubahan) yaitu :
a. Pola penyaluran, merupakan suatu kumpulan dari suatu pola pengaliran dan penyaluran, tidak mempertimbangkan permanen atau tidak.
b. Pola dasar, memilki ciri yang dapat dibedakan dengan yang lain.
c. Pola termodifikasi, pola penyaluran yang berbeda dengan tipe pola dasar pada beberapa aspek regional, tetapi masih memiliki ciri-ciri pola dasar tersebut.
3. Bentang Alam Budaya ( Land Use )
Kebudayaan dipakai untuk menafsirkan kondisi geologi suatu daerah, beberapa contoh antara lain :
a. Sawah, biasa dikelola oleh manusia didataran alivial, tanah residual atau didataran gunung api
b. Waduk atau Bendungan, dibuat orang pada batuan kedap air utuk menampung air. Digunakan sebagai irigasi dan sumber mata air
c. Hutan buatan, dibuat oleh manusia untuk mencegah adanya longsor dan gerak tanah pada lereng yang terjal, sehingga dapat mencegah ataupun mengurangi.
d. Pemukiman, biasanya berkembang pada daerah yang mengandung cukup air.
4. Tetumbuhan
Pada setiap foto udara pasti mengandung vegetasi yang dari setiap daerah itu berbeda, walaupun tidak semuanya nampak begitu jelas. Vegetasi dari setiap foto, memberikan kondisi berupa kondisi geologi suatu daerah, misalnya :
a. Tumbuhan berpola sistematik akan memperlihatkan kondisi geologi dari foto udara berupa struktur geologi.
b. Tumbuhan berpola sejajar dan melengkung akan memperlihatkan kondisi geologi dari foto udara berupa antiklin.
c. Tumbuhan yang subur akan mencerminkan bahwa daerah tersebut banyak mengandung air.
b. Unsur dasar Interprestasi Geomorfologi
1. Bentuk Lahan Vulkanik
Bentang alam vulkanik merupakan suatu bentuk lahan yang didefisinikan sebagai kerak bumi yang menonjol ke permukaan lebih dari 600 meter diatas permukaan laut.Bentang alam vulkanik adalah bentuk lahan yang proses pembentukannya dikontrol oleh aktivitas vulakanisme,yaitu proses keluarnya magma dari dalam bumi membentuk suatu lapisan yang nantinya akan menjadi suatu material penyusun kulit bumi,serta tempat munculnya vulkanik lepas sebagai aktivitas magma di dalam bumi.Bentang alam vulkanik selalu dihubungkan dengan adanya gerak-gerak tektonik.Proses-proses yang membentuk system vulkanisme ini disebut Orogenesa. Analisa morfologi dilakukan untuk :
a. Mengenal macam-macam bentuk gunung api
b. Mengetahui hubungan antara satuan morfologi gunung api baik secara individu maupun kelompok.
c. Mengetahui jenjang keaktifan gunung api
d. Menginterprestasikan evolusi atau perkembanagan suatu gunung api.
Morfologi disekitar tubuh gunung api antaralain berbentuk :
a. Kerucut Parasiter, berbentuk kerucut vulkanik. Terjadi akibat magma yang langsung menerobos ke permukaan melalui zona lemah disekitar tubuh gunungapi pada saat terjadi aktifitas vulkanisme.
b. Hillocks, merupakan rangkaian perbukitan dari hasil endapan letusan gunung api.
Antiklinorium, merupakan rangkaian perbukitan hasil longsoran yang dijumpai pada kaki gunung api.
2. Bentuk Lahan Struktural
Bentang alam struktural adalah bentang alam yang pembentukannya dikontrol oleh struktur geologi daerah yang bersangkutan. Struktur geologi yang paling berpengaruh terhadap pembentukan morfologi adalah struktur geologi sekunder, yaitu struktur yang terbentuk setelah batuan itu ada.
Struktur sekunder biasanya terbentuk oleh adanya proses endogen yang bekerja adalah proses tektonik. Proses ini mengakibatkan adanya pengangkatan, pengkekaran, patahan dan lipatan yang tercermin dalam bentuk topografi dan relief yang khas. Bentuk relief ini akan berubah akibat proses eksternal yang berlangsung kemudian. Macam-macam proses eksternal yang terjadi adalah pelapukan (dekomposisi dan disintergrasi), erosi (air, angin atau glasial) serta gerakan massa (longsoran, rayapan, aliran, rebahan atau jatuhan).
Beberapa kenampakan pada peta topografi yang dapat digunakan dalam penafsiran bentang alam struktural adalah :
a. Pola pengaliran. Variasi pola pengaliran biasanya dipengaruhi oleh variasi struktur geologi dan litologi pada daerah tersebut.
b. Kelurusan-kelurusan (lineament) dari punggungan (ridge), puncak bukit, lembah, lereng dan lain-lain.
c. Bentuk-bentuk bukit, lembah dll.
d. Perubahan aliran sungai, misalnya secara tiba-tiba, kemungkinan dikontrol oleh struktur kekar, sesar atau lipatan.
3. Bentuk lahan Fluvial
Bentang alam fluvial merupakan satuan geomorfologi yang erat hubungannya dengan proses fluviatil. Sebelum lebih jauh membahas tentang bentang alam fluviatil lebih dahulu dibahas pengertian tentang proses fluviatil. Proses fluviatil adalah semua proses yang terjadi di alam, baik fisika maupun kimia yang mengakibatkan adanya perubahan bentuk permukaan bumi, yang disebabkan oleh aksi air permukaan. Di sini yang dominan adalah air yang mengalir secara terpadu/terkonsentrasi (sungai) dan air yang tidak terkonsentrasi (sheet water).Tetapi alur-alur ada di lereng bukit atau gunung dan terisi air bila terjadi hujan bukan termasuk bagian dari bentang alam fluviatil, karena alur-alur tersebut berisi air sesaat setelah terjadinya hujan (ephemeral stream). Sebagaimana dengan proses geomorfik yang lain, proses fluviatil akan menghasilkan suatu bentang alam yang khas sebagai tingkah laku air yang mengalir di permukaan. Bentang alam yang dibentuk dapat terjadi karena proses erosi maupun karena proses sedimentasi yang dilakukan oleh air permukaan.
Sungai merupakan aliran air yang dibatasi suatu alur yang mengalir ke tempat / lembah yang lebih rendah karena pengaruh gravitasi. Sungai termasuk sungai besar, sungai kecil maupun anak sungai.
4. Bentuk Lahan Karst
Berdasarkan kedua definisi diatas maka dapat ditetapkan suatu pengertian tentang topografi karst yaitu : “Suatu topografi yang terbentuk pada daerah dengan litologi berupa batuan yang mudah larut, menunjukkan relief yang khas, penyaluran yang tidak teratur, aliran sungainya secara tiba-tiba masuk kedalam tanah dan meninggalkan lembah kering untuk kemudian keluar ditempat lain sebagai mata air yang besar”.
5. Bentuk Lahan Eolian
Bentang alam eolian merupakan bentang alam yang dibentuk karena aktivitas angin. Bentang alam ini banyak dijumpai pada daerah gurun pasir. Gurun pasir sendiri lebih diakibatkan adanya pengaruh iklim. Gurun pasir diartikan sebagai daerah yang mempunyai curah hujan rata-rata kurang dari 26 cm/tahun. Gurun pasir tropik terletak pada daerah antara 350 LU sampai 350 LS, yaitu pada daerah yang mempunyai tekanan udara tinggi dengan udara sangat panas dan kering. Gurun pasir lintang rendah terdapat di tengah-tengah benua yang terletak jauh dari laut atau terlindung oleh gunung-gunung dari tiupan angin laut yang lembab sehingga udar yang melewati gunung dan sampai pada daerah tersebut adalah udara yang kering.
6. Bentuk lahan Denudasional
Denudasi adalah kumpulan proses yang mana, jika dilanjutkan cukup jauh, akan mengurangi semua ketidaksamaan permukaan bumi menjadi tingkat dasar seragam. Dalam hal ini, proses yang utama adalah degradasi, pelapukan, dan pelepasan material, pelapukan material permukaan bumi yang disebabkan oleh berbagai proses erosi dan gerakan tanah. Kebalikan dari degradasi adalah agradasi, yaitu berbagai proses eksogenik yang menyebabkab bertambahnya elevasi permukaan bumi karena proses pengendapan material hasil proses degradasi.
Proses yang mendorong terjadinya degradasi dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu :
1. Pelapukan, produk dari regolith dan saprolite ( bahan rombakan dan tanah)
2. Transport, yaitu proses perpindahan bahan rombakan terlarut dan tidak terlarut karena erosi dan gerakan tanah.
7. Bentuk Lahan Delta dan Pantai
Delta merupakan daerah yang penting untuk penduduk yang berfungsi untuk tempat tinggal, daerah pertanian dan perikanan. Istilah delta pertama kali digunakan oleh Herodotus (sejarawan Yunani) pada 490 SM yang melihat bahwa bentuk endapan Sungai Nil di Mesir menyerupai huruf D (atau Delta dalam bahasa Yunani).Delta berkaitan sekali dengan bencana banjir di pesisir, gelombang air laut, erosi gelombang air laut dan badai angin menuju ke laut. Selain itu ada beberapa faktor yang mempengaruhi terbentuknya delta yaitu : iklim, debit air, produk sedimen, energi gelombang, proses pasang surut, arus pantai, kelerengan paparan dan bentuk cekunan penerima dan proses tektonik.
Gambar 2.2. Sedimen tertransport ke samudra
Pantai adalah jalur atau bidang yang memanjang, tinggi serta lebarnya dipengaruhi oleh pasang surut dari air laut, yang terletak antara daratan dan lautan (Thornbury, 1969). Faktor-faktor yang mempengaruhi bentuk morfologi pantai tersebut antara lain adalah pengaruh diatropisme, tipe batuan, stuktur geologi, pengaruh perubahan naik turunnya muka air laut, serta pengendapan sediment asal daratan / sungai, erosi daratan dan angin.
Pada daerah pantai yang masih mendapat pengaruh air laut dibedakan menjadi 3 (tiga), yaitu :
a. Beach (daerah pantai), yaitu daerah yang langsung mendapat pengaruh air laut dan selalu dapat dicapai oleh pasang naik dan pasang surut.
b. Shore Line (garis pantai), yaitu jalur pemisah yang relative berbentuk baris dan relative merupakan batas antara daerah yang dicapai air laut dan yang tidak bisa.
Gambar 2.3. Santa Barbara Coast
8. Bentang Alam Glasial
Gletser merupakan massa es yang mampu bertahan lama dan mapu bergerak karena pengaruh gravitasi. Gletser terbentuk karena salju yang mengalami kompaksi dan rekristalisasi. Gletser dapat berkembang di suatu tempat setelah melewati beberapa periode tahun dimana es terakumulasi dan tidak melebur atau hilang.
Ada dua tipe bentang alam glasial :
1. Alpine Glaciation → terbentuk pada daerah pegunungan.
2. Continental Glaciation → bila suatu wilayah yang luas tertutup gletser.
Gletser terbentuk di daerah kutub yang tingkat peleburannya pada musim panas sangat kecil. Gletser terbentuk oleh akumulasi es dengan faktor-faktor pendukung sebagai berikut :
1. Tingginya tingkat presipitasi
2. Suhu lingkungan yang sangat rendah
3. Pada musim dingin es terakumulasi dalam jumlah besar
4. Pada musim panas tingkat peleburannya rendah
2.5 Manfaat Penginderaan Jauh
Anda tahu pada saat ini, pemanfaatan penginderaan jauh sebagai salah satu sumber informasi telah menunjukkan peningkatan yang cukup pesat. Beberapa alasan mengapa pemanfaatan penginderaan jauh mengalami peningkatan antara lain:
1. Melalui penggunaan citra akan diperoleh gambaran objek permukaan bumi dengan wujud dan posisi yang mirip dengan kenyataannya, relatif lengkap, dan dapat meliput wilayah yang luas.
2. Dengan adanya teknologi, objek yang terekam dalam foto udara memiliki kesan 3 dimensi.
Gambar 2.13. Pengamatan 3D dengan alat stereoskop
3. Melalui citra, dapat diketahui gejala atau kenampakan di permukaan bumi seperti kandungan sumber daya mineral suatu daerah, jenis batuan, dan lain-lain dengan cepat, yaitu melalui citra yang menggunakan sinar infra merah.
4. Citra dapat dengan cepat menggambarkan objek yang sangat sulit dijangkau oleh pengamatan langsung (lapangan). Contohnya satu lembar foto udara meliputi luas 132 km2 direkam dalam waktu kurang 1 detik.
5. Dapat menggambarkan atau memetakan daerah bencana alam dalam waktu yang cepat seperti daerah yang terkena gempa, wilayah banjir, dan sebagainya.
6. Melalui penginderaan jauh dapat diperoleh data atau informasi yang cepat, tepat dan akurat.
Berbagai Pemanfaatan Penginderaan Jauh dalam berbagai bidang kehidupan, khususnya di bidang kelautan, hidrologi, klimatologi, lingkungan dan kedirgantaraan.
1. Manfaat di bidang kelautan (Seasat, MOSS)
• Pengamatan sifat fisis air laut.
• Pengamatan pasang surut air laut dan gelombang laut.
• Pemetaan perubahan pantai, abrasi, sedimentasi, dan lain-lain.
2. Manfaat di bidang hydrologi (Landsat, SPOT)
• Pengamatan DAS.
• Pengamatan luas daerah dan intensitas banjir.
• Pemetaan pola aliran sungai.
• Studi sedimentasi sungai.
• Dan lain-lain.
3. Manfaat di bidang klimatologi (NOAA, Meteor dan GMS)
• Pengamatan iklim suatu daerah.
• Analisis cuaca.
• Pemetaan iklim dan perubahannya.
• Dan lain-lain.
4. Manfaat dalam bidang sumber daya bumi dan lingkungan (landsat, Soyuz,
SPOT)
• Pemetaan penggunaan lahan.
• Mengumpulkan data kerusakan lingkungan karena berbagai sebab.
• Mendeteksi lahan kritis.
• Pemantauan distribusi sumber daya alam.
• Pemetaan untuk keperluan HANKAMNAS.
• Perencanaan pembangunan wilayah.
• Dan lain-lain.
5. Manfaat di bidang angkasa luar (Ranger, Viking, Luna, Venera)
• Penelitian tentang planet-planet (Jupiter, Mars, dan lain-lain).
• Pengamatan benda-benda angkasa.
• Dan lain-lain.
Minggu, 31 Mei 2009
Rabu, 27 Mei 2009
geologi sejarah
Mei 28, 2009 at 00:07 a.m
Masa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
Masa Arkeozoikum (4,5 - 2,5 milyar tahun lalu)
Arkeozoikum artinya Masa Kehidupan purba
Masa Arkeozoikum (Arkean) merupakan masa awal pembentukan batuan kerak bumi yang kemudian berkembang menjadi protokontinen. Batuan masa ini ditemukan di beberapa bagian dunia yang lazim disebut kraton/perisai benua.Batuan tertua tercatat berumur kira-kira 3.800.000.000 tahun. Masa ini juga merupakan awal terbentuknya Indrorfer dan Atmosfer serta awal muncul kehidupan primitif di dalam samudera berupa mikro-organisma (bakteri dan ganggang). Fosil tertua yang telah ditemukan adalah fosil Stromatolit dan Cyanobacteria dengan umur kira-kira 3.500.000.000 tahun
Masa Proterozoikum (2,5 milyar - 290 juta tahun lalu)
Proterozoikum artinya masa kehidupan awal
Masa Proterozoikum merupakan awal terbentuknya hidrosfer dan atmosfer. Pada masa ini kehidupan mulai berkembang dari organisme bersel tunggal menjadi bersel banyak (enkaryotes dan prokaryotes). Menjelang akhir masa ini organisme lebih kompleks, jenis invertebrata bertubuh lunak seperti ubur-ubur, cacing dan koral mulai muncul di laut-laut dangkal, yang bukti-buktinya dijumpai sebagai fosil sejati pertama.
Masa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
===================================
Jaman Kambrium (590-500 juta tahun lalu)
Kambrium berasal dari kata “Cambria” nama latin untuk daerah Wales, dimana batuan berumur kambrium pertama kali dipelajari.
Banyak hewan invertebrata mulai muncul pada zaman Kambrium. Hampir seluruh kehidupan berada di lautan. Hewan zaman ini mempunyai kerangka luar dan cangkang sebagai pelindung.
Fosil yang umum dijumpai dan penyebarannya luas adalah, Alga, Cacing, Sepon, Koral, Moluska, Ekinodermata, Brakiopoda dan Artropoda (Trilobit)
Sebuah daratan yang disebut Gondwana (sebelumnya pannotia) merupakan cikal bakal Antartika, Afrika, India, Australia, sebagian Asia dan Amerika Selatan. Sedangkan Eropa, Amerika Utara, dan Tanah Hijau masih berupa benua-benua kecil yang terpisah.
Jaman Ordovisium (500 - 440 juta tahun lalu)
Zaman Ordovisium dicirikan oleh munculnya ikan tanpa rahang (hewan bertulang belakang paling tua) dan beberapa hewan bertulang belakang yang muncul pertama kali seperti Tetrakoral, Graptolit, Ekinoid (Landak Laut), Asteroid (Bintang Laut), Krinoid (Lili Laut) dan Bryozona.
Koral dan Alaga berkembang membentuk karang, dimana trilobit dan Brakiopoda mencari mangsa. Graptolit dan Trilobit melimpah, sedangkan Ekinodermata dan Brakiopoda mulai menyebar.
Meluapnya Samudra dari Zaman Es merupakan bagian peristiwa dari zaman ini. Gondwana dan benua-benua lainnya mulai menutup celah samudera yang berada di antaranya.
Jaman Silur (440 - 410 juta tahun lalu)
Zaman silur merupakan waktu peralihan kehidupan dari air ke darat.
Tumbuhan darat mulai muncul pertama kalinya termasuk Pteridofita (tumbuhan paku). Sedangkan Kalajengking raksasa (Eurypterid) hidup berburu di dalam laut. Ikan berahang mulai muncul pada zaman ini dan banyak ikan mempunyai perisai tulang sebagai pelindung.
Selama zaman Silur, deretan pegunungan mulai terbentuk melintasi Skandinavia, Skotlandia dan Pantai Amerika Utara
Jaman Devon (410-360 juta tahun lalu)
Zaman Devon merupakan zaman perkembangan besar-besaran jenis ikan dan tumbuhan darat. Ikan berahang dan ikan hiu semakin aktif sebagai pemangsa di dalam lautan. Serbuan ke daratan masih terus berlanjut selama zaman ini. Hewan Amfibi berkembang dan beranjak menuju daratan.
Tumbuhan darat semakin umum dan muncul serangga untuk pertama kalinya.
Samudera menyempit sementara, benua Gondwana menutupi Eropa, Amerika Utara dan Tanah Hijau.
Jaman Karbon (360 - 290 juta tahun lalu)
Reptilia muncul pertama kalinya dan dapat meletakkan telurnya di luar air. Serangga raksasa muncul dan ampibi meningkat dalam jumlahnya.
Pohon pertama muncul, jamur Klab, tumbuhan ferm dan paku ekor kuda tumbuh di rawa-rawa pembentuk batubara.
Pada zaman ini benua-benua di muka bumi menyatu membentuk satu masa daratan yang disebut Pangea, mengalami perubahan lingkungan untuk berbagai bentuk kehidupan. Di belahan bumi utara, iklim tropis menghasilkan secara besar-besaran, rawa-rawa yang berisi dan sekarang tersimpan sebagai batubara.
Jaman Perm (290 -250 juta tahun lalu)
“Perm” adalah nama sebuah propinsi tua di dekat pegunungan Ural, Rusia.
Reptilia meningkat dan serangga modern muncul, begitu juga tumbuhan konifer dan Grikgo primitif. Hewan Ampibi menjadi kurang begitu berperan. Zaman perm diakhiri dengan kepunahan micsa dalam skala besar, Tribolit, banyak koral dan ikan menjadi punah.
Benua Pangea bergabung bersama dan bergerak sebagai satu massa daratan, Lapisan es menutup Amerika Selatan, Antartika, Australia dan Afrika, membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim yang kering dengan kondisi gurun pasir mulai terbentuk di bagian utara bumi.
Jaman Trias (250-210 juta tahun lalu)
Gastropoda dan Bivalvia meningkat jumlahnya, sementara amonit menjadi umum. Dinosaurus dan reptilia laut berukuran besar mulai muncul pertama kalinya selama zaman ini. Reptilia menyerupai mamalia pemakan daging yang disebut Cynodont mulai berkembang. Mamalia pertamapun mulai muncul saat ini. Dan ada banyak jenis reptilia yang hidup di air, termasuk penyu dan kura-kura. Tumbuhan sikada mirip palem berkembang dan Konifer menyebar.
Benua Pangea bergerak ke utara dan gurun terbentuk. Lembaran es di bagian selatan mencair dan celah-celah mulai terbentuk di Pangea.
Jaman Jura (210-140 juta tahun lalu)
Pada zaman ini, Amonit dan Belemnit sangat umum. Reptilia meningkat jumlahnya. Dinosaurus menguasai daratan, Ichtiyosaurus berburu di dalam lautan dan Pterosaurus merajai angkasa. Banyak dinosaurus tumbuh dalam ukuran yang luar biasa. Burung sejati pertama (Archeopterya) berevolusi dan banyak jenis buaya berkembang. Tumbuhan Konifer menjadi umum, sementara Bennefit dan Sequola melimpah pada waktu ini.
Pangea terpecah dimana Amerika Utara memisahkan diri dari Afrika sedangkan Amerika Selatan melepaskan diri dari Antartika dan Australia.
Jaman Kapur (140-65 juta tahun lalu)
Banyak dinosaurus raksasa dan reptilia terbang hidup pada zaman ini. Mamalia berari-ari muncul pertama kalinya. Pada akhir zaman ini Dinosaurus, Ichtiyosaurus, Pterosaurus, Plesiosaurus, Amonit dan Belemnit punah. Mamalia dan tumbuhan berbunga mulai berkembang menjadi banyak bentuk yang berlainan.
Iklim sedang mulai muncul. India terlepas jauh dari Afrika menuju Asia.
Zaman Tersier (65 - 1,7 juta tahun lalu)
Pada zaman tersier terjadi perkembangan jenis kehidupan seperti munculnya primata dan burung tak bergigi berukuran besar yang menyerupai burung unta, sedangkan fauna laut sepert ikan, moluska dan echinodermata sangat mirip dengan fauna laut yang hidup sekarang. Tumbuhan berbunga pada zaman Tersier terus berevolusi menghasilkan banyak variasi tumbuhan, seperti semak belukar, tumbuhan merambat dan rumput.
Pada zaman Tersier - Kuarter, pemunculan dan kepunahan hewan dan tumbuhan saling berganti seiring dengan perubahan cuaca secara global
Zaman Kuarter (1,7 juta tahun lalu - sekarang)
Zaman Kuarter terdiri dari kala Plistosen dan Kala Holosen.
Kala Plistosen mulai sekitar 1,8 juta tahun yang lalu dan berakhir pada 10.000 tahun yang lalu. Kemudian diikuti oleh Kala Holosen yang berlangsung sampai sekarang.
Pada Kala Plistosen paling sedikit terjadi 5 kali jaman es (jaman glasial). Pada jaman glasial sebagian besar Eropa, Amerika utara dan Asia bagian utara ditutupi es, begitu pula Pegunungan Alpen, Pegunungan Cherpatia dan Pegunungan Himalaya
Di antara 4 jaman es ini terdapat jaman Intra Glasial, dimana iklim bumi lebih hangat.
Manusia purba jawa (Homo erectus yang dulu disebut Pithecanthropus erectus) muncul pada Kala Plistosen. Manusia Modern yang mempunyai peradaban baru muncul pada Kala Holosen.
Flora dan fauna yang hidup pada Kala Plistosen sangat mirip dengan flora dan fauna yang hidup sekarang
—————
Sumber : Museum Geologi BandungMasa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
Masa Arkeozoikum (4,5 - 2,5 milyar tahun lalu)
Arkeozoikum artinya Masa Kehidupan purba
Masa Arkeozoikum (Arkean) merupakan masa awal pembentukan batuan kerak bumi yang kemudian berkembang menjadi protokontinen. Batuan masa ini ditemukan di beberapa bagian dunia yang lazim disebut kraton/perisai benua.Batuan tertua tercatat berumur kira-kira 3.800.000.000 tahun. Masa ini juga merupakan awal terbentuknya Indrorfer dan Atmosfer serta awal muncul kehidupan primitif di dalam samudera berupa mikro-organisma (bakteri dan ganggang). Fosil tertua yang telah ditemukan adalah fosil Stromatolit dan Cyanobacteria dengan umur kira-kira 3.500.000.000 tahun
Masa Proterozoikum (2,5 milyar - 290 juta tahun lalu)
Proterozoikum artinya masa kehidupan awal
Masa Proterozoikum merupakan awal terbentuknya hidrosfer dan atmosfer. Pada masa ini kehidupan mulai berkembang dari organisme bersel tunggal menjadi bersel banyak (enkaryotes dan prokaryotes). Menjelang akhir masa ini organisme lebih kompleks, jenis invertebrata bertubuh lunak seperti ubur-ubur, cacing dan koral mulai muncul di laut-laut dangkal, yang bukti-buktinya dijumpai sebagai fosil sejati pertama.
Masa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
===================================
Jaman Kambrium (590-500 juta tahun lalu)
Kambrium berasal dari kata “Cambria” nama latin untuk daerah Wales, dimana batuan berumur kambrium pertama kali dipelajari.
Banyak hewan invertebrata mulai muncul pada zaman Kambrium. Hampir seluruh kehidupan berada di lautan. Hewan zaman ini mempunyai kerangka luar dan cangkang sebagai pelindung.
Fosil yang umum dijumpai dan penyebarannya luas adalah, Alga, Cacing, Sepon, Koral, Moluska, Ekinodermata, Brakiopoda dan Artropoda (Trilobit)
Sebuah daratan yang disebut Gondwana (sebelumnya pannotia) merupakan cikal bakal Antartika, Afrika, India, Australia, sebagian Asia dan Amerika Selatan. Sedangkan Eropa, Amerika Utara, dan Tanah Hijau masih berupa benua-benua kecil yang terpisah.
Jaman Ordovisium (500 - 440 juta tahun lalu)
Zaman Ordovisium dicirikan oleh munculnya ikan tanpa rahang (hewan bertulang belakang paling tua) dan beberapa hewan bertulang belakang yang muncul pertama kali seperti Tetrakoral, Graptolit, Ekinoid (Landak Laut), Asteroid (Bintang Laut), Krinoid (Lili Laut) dan Bryozona.
Koral dan Alaga berkembang membentuk karang, dimana trilobit dan Brakiopoda mencari mangsa. Graptolit dan Trilobit melimpah, sedangkan Ekinodermata dan Brakiopoda mulai menyebar.
Meluapnya Samudra dari Zaman Es merupakan bagian peristiwa dari zaman ini. Gondwana dan benua-benua lainnya mulai menutup celah samudera yang berada di antaranya.
Jaman Silur (440 - 410 juta tahun lalu)
Zaman silur merupakan waktu peralihan kehidupan dari air ke darat.
Tumbuhan darat mulai muncul pertama kalinya termasuk Pteridofita (tumbuhan paku). Sedangkan Kalajengking raksasa (Eurypterid) hidup berburu di dalam laut. Ikan berahang mulai muncul pada zaman ini dan banyak ikan mempunyai perisai tulang sebagai pelindung.
Selama zaman Silur, deretan pegunungan mulai terbentuk melintasi Skandinavia, Skotlandia dan Pantai Amerika Utara
Jaman Devon (410-360 juta tahun lalu)
Zaman Devon merupakan zaman perkembangan besar-besaran jenis ikan dan tumbuhan darat. Ikan berahang dan ikan hiu semakin aktif sebagai pemangsa di dalam lautan. Serbuan ke daratan masih terus berlanjut selama zaman ini. Hewan Amfibi berkembang dan beranjak menuju daratan.
Tumbuhan darat semakin umum dan muncul serangga untuk pertama kalinya.
Samudera menyempit sementara, benua Gondwana menutupi Eropa, Amerika Utara dan Tanah Hijau.
Jaman Karbon (360 - 290 juta tahun lalu)
Reptilia muncul pertama kalinya dan dapat meletakkan telurnya di luar air. Serangga raksasa muncul dan ampibi meningkat dalam jumlahnya.
Pohon pertama muncul, jamur Klab, tumbuhan ferm dan paku ekor kuda tumbuh di rawa-rawa pembentuk batubara.
Pada zaman ini benua-benua di muka bumi menyatu membentuk satu masa daratan yang disebut Pangea, mengalami perubahan lingkungan untuk berbagai bentuk kehidupan. Di belahan bumi utara, iklim tropis menghasilkan secara besar-besaran, rawa-rawa yang berisi dan sekarang tersimpan sebagai batubara.
Jaman Perm (290 -250 juta tahun lalu)
“Perm” adalah nama sebuah propinsi tua di dekat pegunungan Ural, Rusia.
Reptilia meningkat dan serangga modern muncul, begitu juga tumbuhan konifer dan Grikgo primitif. Hewan Ampibi menjadi kurang begitu berperan. Zaman perm diakhiri dengan kepunahan micsa dalam skala besar, Tribolit, banyak koral dan ikan menjadi punah.
Benua Pangea bergabung bersama dan bergerak sebagai satu massa daratan, Lapisan es menutup Amerika Selatan, Antartika, Australia dan Afrika, membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim yang kering dengan kondisi gurun pasir mulai terbentuk di bagian utara bumi.
Jaman Trias (250-210 juta tahun lalu)
Gastropoda dan Bivalvia meningkat jumlahnya, sementara amonit menjadi umum. Dinosaurus dan reptilia laut berukuran besar mulai muncul pertama kalinya selama zaman ini. Reptilia menyerupai mamalia pemakan daging yang disebut Cynodont mulai berkembang. Mamalia pertamapun mulai muncul saat ini. Dan ada banyak jenis reptilia yang hidup di air, termasuk penyu dan kura-kura. Tumbuhan sikada mirip palem berkembang dan Konifer menyebar.
Benua Pangea bergerak ke utara dan gurun terbentuk. Lembaran es di bagian selatan mencair dan celah-celah mulai terbentuk di Pangea.
Jaman Jura (210-140 juta tahun lalu)
Pada zaman ini, Amonit dan Belemnit sangat umum. Reptilia meningkat jumlahnya. Dinosaurus menguasai daratan, Ichtiyosaurus berburu di dalam lautan dan Pterosaurus merajai angkasa. Banyak dinosaurus tumbuh dalam ukuran yang luar biasa. Burung sejati pertama (Archeopterya) berevolusi dan banyak jenis buaya berkembang. Tumbuhan Konifer menjadi umum, sementara Bennefit dan Sequola melimpah pada waktu ini.
Pangea terpecah dimana Amerika Utara memisahkan diri dari Afrika sedangkan Amerika Selatan melepaskan diri dari Antartika dan Australia.
Jaman Kapur (140-65 juta tahun lalu)
Banyak dinosaurus raksasa dan reptilia terbang hidup pada zaman ini. Mamalia berari-ari muncul pertama kalinya. Pada akhir zaman ini Dinosaurus, Ichtiyosaurus, Pterosaurus, Plesiosaurus, Amonit dan Belemnit punah. Mamalia dan tumbuhan berbunga mulai berkembang menjadi banyak bentuk yang berlainan.
Iklim sedang mulai muncul. India terlepas jauh dari Afrika menuju Asia.
Zaman Tersier (65 - 1,7 juta tahun lalu)
Pada zaman tersier terjadi perkembangan jenis kehidupan seperti munculnya primata dan burung tak bergigi berukuran besar yang menyerupai burung unta, sedangkan fauna laut sepert ikan, moluska dan echinodermata sangat mirip dengan fauna laut yang hidup sekarang. Tumbuhan berbunga pada zaman Tersier terus berevolusi menghasilkan banyak variasi tumbuhan, seperti semak belukar, tumbuhan merambat dan rumput.
Pada zaman Tersier - Kuarter, pemunculan dan kepunahan hewan dan tumbuhan saling berganti seiring dengan perubahan cuaca secara global
Zaman Kuarter (1,7 juta tahun lalu - sekarang)
Zaman Kuarter terdiri dari kala Plistosen dan Kala Holosen.
Kala Plistosen mulai sekitar 1,8 juta tahun yang lalu dan berakhir pada 10.000 tahun yang lalu. Kemudian diikuti oleh Kala Holosen yang berlangsung sampai sekarang.
Pada Kala Plistosen paling sedikit terjadi 5 kali jaman es (jaman glasial). Pada jaman glasial sebagian besar Eropa, Amerika utara dan Asia bagian utara ditutupi es, begitu pula Pegunungan Alpen, Pegunungan Cherpatia dan Pegunungan Himalaya
Di antara 4 jaman es ini terdapat jaman Intra Glasial, dimana iklim bumi lebih hangat.
Manusia purba jawa (Homo erectus yang dulu disebut Pithecanthropus erectus) muncul pada Kala Plistosen. Manusia Modern yang mempunyai peradaban baru muncul pada Kala Holosen.
Flora dan fauna yang hidup pada Kala Plistosen sangat mirip dengan flora dan fauna yang hidup sekarang
—————
Sumber : Museum Geologi Bandung
source : http://www.iagi.or.id/index.php?name=News&file=article&sid=105
Masa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
Masa Arkeozoikum (4,5 - 2,5 milyar tahun lalu)
Arkeozoikum artinya Masa Kehidupan purba
Masa Arkeozoikum (Arkean) merupakan masa awal pembentukan batuan kerak bumi yang kemudian berkembang menjadi protokontinen. Batuan masa ini ditemukan di beberapa bagian dunia yang lazim disebut kraton/perisai benua.Batuan tertua tercatat berumur kira-kira 3.800.000.000 tahun. Masa ini juga merupakan awal terbentuknya Indrorfer dan Atmosfer serta awal muncul kehidupan primitif di dalam samudera berupa mikro-organisma (bakteri dan ganggang). Fosil tertua yang telah ditemukan adalah fosil Stromatolit dan Cyanobacteria dengan umur kira-kira 3.500.000.000 tahun
Masa Proterozoikum (2,5 milyar - 290 juta tahun lalu)
Proterozoikum artinya masa kehidupan awal
Masa Proterozoikum merupakan awal terbentuknya hidrosfer dan atmosfer. Pada masa ini kehidupan mulai berkembang dari organisme bersel tunggal menjadi bersel banyak (enkaryotes dan prokaryotes). Menjelang akhir masa ini organisme lebih kompleks, jenis invertebrata bertubuh lunak seperti ubur-ubur, cacing dan koral mulai muncul di laut-laut dangkal, yang bukti-buktinya dijumpai sebagai fosil sejati pertama.
Masa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
===================================
Jaman Kambrium (590-500 juta tahun lalu)
Kambrium berasal dari kata “Cambria” nama latin untuk daerah Wales, dimana batuan berumur kambrium pertama kali dipelajari.
Banyak hewan invertebrata mulai muncul pada zaman Kambrium. Hampir seluruh kehidupan berada di lautan. Hewan zaman ini mempunyai kerangka luar dan cangkang sebagai pelindung.
Fosil yang umum dijumpai dan penyebarannya luas adalah, Alga, Cacing, Sepon, Koral, Moluska, Ekinodermata, Brakiopoda dan Artropoda (Trilobit)
Sebuah daratan yang disebut Gondwana (sebelumnya pannotia) merupakan cikal bakal Antartika, Afrika, India, Australia, sebagian Asia dan Amerika Selatan. Sedangkan Eropa, Amerika Utara, dan Tanah Hijau masih berupa benua-benua kecil yang terpisah.
Jaman Ordovisium (500 - 440 juta tahun lalu)
Zaman Ordovisium dicirikan oleh munculnya ikan tanpa rahang (hewan bertulang belakang paling tua) dan beberapa hewan bertulang belakang yang muncul pertama kali seperti Tetrakoral, Graptolit, Ekinoid (Landak Laut), Asteroid (Bintang Laut), Krinoid (Lili Laut) dan Bryozona.
Koral dan Alaga berkembang membentuk karang, dimana trilobit dan Brakiopoda mencari mangsa. Graptolit dan Trilobit melimpah, sedangkan Ekinodermata dan Brakiopoda mulai menyebar.
Meluapnya Samudra dari Zaman Es merupakan bagian peristiwa dari zaman ini. Gondwana dan benua-benua lainnya mulai menutup celah samudera yang berada di antaranya.
Jaman Silur (440 - 410 juta tahun lalu)
Zaman silur merupakan waktu peralihan kehidupan dari air ke darat.
Tumbuhan darat mulai muncul pertama kalinya termasuk Pteridofita (tumbuhan paku). Sedangkan Kalajengking raksasa (Eurypterid) hidup berburu di dalam laut. Ikan berahang mulai muncul pada zaman ini dan banyak ikan mempunyai perisai tulang sebagai pelindung.
Selama zaman Silur, deretan pegunungan mulai terbentuk melintasi Skandinavia, Skotlandia dan Pantai Amerika Utara
Jaman Devon (410-360 juta tahun lalu)
Zaman Devon merupakan zaman perkembangan besar-besaran jenis ikan dan tumbuhan darat. Ikan berahang dan ikan hiu semakin aktif sebagai pemangsa di dalam lautan. Serbuan ke daratan masih terus berlanjut selama zaman ini. Hewan Amfibi berkembang dan beranjak menuju daratan.
Tumbuhan darat semakin umum dan muncul serangga untuk pertama kalinya.
Samudera menyempit sementara, benua Gondwana menutupi Eropa, Amerika Utara dan Tanah Hijau.
Jaman Karbon (360 - 290 juta tahun lalu)
Reptilia muncul pertama kalinya dan dapat meletakkan telurnya di luar air. Serangga raksasa muncul dan ampibi meningkat dalam jumlahnya.
Pohon pertama muncul, jamur Klab, tumbuhan ferm dan paku ekor kuda tumbuh di rawa-rawa pembentuk batubara.
Pada zaman ini benua-benua di muka bumi menyatu membentuk satu masa daratan yang disebut Pangea, mengalami perubahan lingkungan untuk berbagai bentuk kehidupan. Di belahan bumi utara, iklim tropis menghasilkan secara besar-besaran, rawa-rawa yang berisi dan sekarang tersimpan sebagai batubara.
Jaman Perm (290 -250 juta tahun lalu)
“Perm” adalah nama sebuah propinsi tua di dekat pegunungan Ural, Rusia.
Reptilia meningkat dan serangga modern muncul, begitu juga tumbuhan konifer dan Grikgo primitif. Hewan Ampibi menjadi kurang begitu berperan. Zaman perm diakhiri dengan kepunahan micsa dalam skala besar, Tribolit, banyak koral dan ikan menjadi punah.
Benua Pangea bergabung bersama dan bergerak sebagai satu massa daratan, Lapisan es menutup Amerika Selatan, Antartika, Australia dan Afrika, membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim yang kering dengan kondisi gurun pasir mulai terbentuk di bagian utara bumi.
Jaman Trias (250-210 juta tahun lalu)
Gastropoda dan Bivalvia meningkat jumlahnya, sementara amonit menjadi umum. Dinosaurus dan reptilia laut berukuran besar mulai muncul pertama kalinya selama zaman ini. Reptilia menyerupai mamalia pemakan daging yang disebut Cynodont mulai berkembang. Mamalia pertamapun mulai muncul saat ini. Dan ada banyak jenis reptilia yang hidup di air, termasuk penyu dan kura-kura. Tumbuhan sikada mirip palem berkembang dan Konifer menyebar.
Benua Pangea bergerak ke utara dan gurun terbentuk. Lembaran es di bagian selatan mencair dan celah-celah mulai terbentuk di Pangea.
Jaman Jura (210-140 juta tahun lalu)
Pada zaman ini, Amonit dan Belemnit sangat umum. Reptilia meningkat jumlahnya. Dinosaurus menguasai daratan, Ichtiyosaurus berburu di dalam lautan dan Pterosaurus merajai angkasa. Banyak dinosaurus tumbuh dalam ukuran yang luar biasa. Burung sejati pertama (Archeopterya) berevolusi dan banyak jenis buaya berkembang. Tumbuhan Konifer menjadi umum, sementara Bennefit dan Sequola melimpah pada waktu ini.
Pangea terpecah dimana Amerika Utara memisahkan diri dari Afrika sedangkan Amerika Selatan melepaskan diri dari Antartika dan Australia.
Jaman Kapur (140-65 juta tahun lalu)
Banyak dinosaurus raksasa dan reptilia terbang hidup pada zaman ini. Mamalia berari-ari muncul pertama kalinya. Pada akhir zaman ini Dinosaurus, Ichtiyosaurus, Pterosaurus, Plesiosaurus, Amonit dan Belemnit punah. Mamalia dan tumbuhan berbunga mulai berkembang menjadi banyak bentuk yang berlainan.
Iklim sedang mulai muncul. India terlepas jauh dari Afrika menuju Asia.
Zaman Tersier (65 - 1,7 juta tahun lalu)
Pada zaman tersier terjadi perkembangan jenis kehidupan seperti munculnya primata dan burung tak bergigi berukuran besar yang menyerupai burung unta, sedangkan fauna laut sepert ikan, moluska dan echinodermata sangat mirip dengan fauna laut yang hidup sekarang. Tumbuhan berbunga pada zaman Tersier terus berevolusi menghasilkan banyak variasi tumbuhan, seperti semak belukar, tumbuhan merambat dan rumput.
Pada zaman Tersier - Kuarter, pemunculan dan kepunahan hewan dan tumbuhan saling berganti seiring dengan perubahan cuaca secara global
Zaman Kuarter (1,7 juta tahun lalu - sekarang)
Zaman Kuarter terdiri dari kala Plistosen dan Kala Holosen.
Kala Plistosen mulai sekitar 1,8 juta tahun yang lalu dan berakhir pada 10.000 tahun yang lalu. Kemudian diikuti oleh Kala Holosen yang berlangsung sampai sekarang.
Pada Kala Plistosen paling sedikit terjadi 5 kali jaman es (jaman glasial). Pada jaman glasial sebagian besar Eropa, Amerika utara dan Asia bagian utara ditutupi es, begitu pula Pegunungan Alpen, Pegunungan Cherpatia dan Pegunungan Himalaya
Di antara 4 jaman es ini terdapat jaman Intra Glasial, dimana iklim bumi lebih hangat.
Manusia purba jawa (Homo erectus yang dulu disebut Pithecanthropus erectus) muncul pada Kala Plistosen. Manusia Modern yang mempunyai peradaban baru muncul pada Kala Holosen.
Flora dan fauna yang hidup pada Kala Plistosen sangat mirip dengan flora dan fauna yang hidup sekarang
—————
Sumber : Museum Geologi BandungMasa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
Masa Arkeozoikum (4,5 - 2,5 milyar tahun lalu)
Arkeozoikum artinya Masa Kehidupan purba
Masa Arkeozoikum (Arkean) merupakan masa awal pembentukan batuan kerak bumi yang kemudian berkembang menjadi protokontinen. Batuan masa ini ditemukan di beberapa bagian dunia yang lazim disebut kraton/perisai benua.Batuan tertua tercatat berumur kira-kira 3.800.000.000 tahun. Masa ini juga merupakan awal terbentuknya Indrorfer dan Atmosfer serta awal muncul kehidupan primitif di dalam samudera berupa mikro-organisma (bakteri dan ganggang). Fosil tertua yang telah ditemukan adalah fosil Stromatolit dan Cyanobacteria dengan umur kira-kira 3.500.000.000 tahun
Masa Proterozoikum (2,5 milyar - 290 juta tahun lalu)
Proterozoikum artinya masa kehidupan awal
Masa Proterozoikum merupakan awal terbentuknya hidrosfer dan atmosfer. Pada masa ini kehidupan mulai berkembang dari organisme bersel tunggal menjadi bersel banyak (enkaryotes dan prokaryotes). Menjelang akhir masa ini organisme lebih kompleks, jenis invertebrata bertubuh lunak seperti ubur-ubur, cacing dan koral mulai muncul di laut-laut dangkal, yang bukti-buktinya dijumpai sebagai fosil sejati pertama.
Masa Arkeozoikum dan Proterozoikum bersama-sama dikenal sebagai masa pra-kambrium.
===================================
Jaman Kambrium (590-500 juta tahun lalu)
Kambrium berasal dari kata “Cambria” nama latin untuk daerah Wales, dimana batuan berumur kambrium pertama kali dipelajari.
Banyak hewan invertebrata mulai muncul pada zaman Kambrium. Hampir seluruh kehidupan berada di lautan. Hewan zaman ini mempunyai kerangka luar dan cangkang sebagai pelindung.
Fosil yang umum dijumpai dan penyebarannya luas adalah, Alga, Cacing, Sepon, Koral, Moluska, Ekinodermata, Brakiopoda dan Artropoda (Trilobit)
Sebuah daratan yang disebut Gondwana (sebelumnya pannotia) merupakan cikal bakal Antartika, Afrika, India, Australia, sebagian Asia dan Amerika Selatan. Sedangkan Eropa, Amerika Utara, dan Tanah Hijau masih berupa benua-benua kecil yang terpisah.
Jaman Ordovisium (500 - 440 juta tahun lalu)
Zaman Ordovisium dicirikan oleh munculnya ikan tanpa rahang (hewan bertulang belakang paling tua) dan beberapa hewan bertulang belakang yang muncul pertama kali seperti Tetrakoral, Graptolit, Ekinoid (Landak Laut), Asteroid (Bintang Laut), Krinoid (Lili Laut) dan Bryozona.
Koral dan Alaga berkembang membentuk karang, dimana trilobit dan Brakiopoda mencari mangsa. Graptolit dan Trilobit melimpah, sedangkan Ekinodermata dan Brakiopoda mulai menyebar.
Meluapnya Samudra dari Zaman Es merupakan bagian peristiwa dari zaman ini. Gondwana dan benua-benua lainnya mulai menutup celah samudera yang berada di antaranya.
Jaman Silur (440 - 410 juta tahun lalu)
Zaman silur merupakan waktu peralihan kehidupan dari air ke darat.
Tumbuhan darat mulai muncul pertama kalinya termasuk Pteridofita (tumbuhan paku). Sedangkan Kalajengking raksasa (Eurypterid) hidup berburu di dalam laut. Ikan berahang mulai muncul pada zaman ini dan banyak ikan mempunyai perisai tulang sebagai pelindung.
Selama zaman Silur, deretan pegunungan mulai terbentuk melintasi Skandinavia, Skotlandia dan Pantai Amerika Utara
Jaman Devon (410-360 juta tahun lalu)
Zaman Devon merupakan zaman perkembangan besar-besaran jenis ikan dan tumbuhan darat. Ikan berahang dan ikan hiu semakin aktif sebagai pemangsa di dalam lautan. Serbuan ke daratan masih terus berlanjut selama zaman ini. Hewan Amfibi berkembang dan beranjak menuju daratan.
Tumbuhan darat semakin umum dan muncul serangga untuk pertama kalinya.
Samudera menyempit sementara, benua Gondwana menutupi Eropa, Amerika Utara dan Tanah Hijau.
Jaman Karbon (360 - 290 juta tahun lalu)
Reptilia muncul pertama kalinya dan dapat meletakkan telurnya di luar air. Serangga raksasa muncul dan ampibi meningkat dalam jumlahnya.
Pohon pertama muncul, jamur Klab, tumbuhan ferm dan paku ekor kuda tumbuh di rawa-rawa pembentuk batubara.
Pada zaman ini benua-benua di muka bumi menyatu membentuk satu masa daratan yang disebut Pangea, mengalami perubahan lingkungan untuk berbagai bentuk kehidupan. Di belahan bumi utara, iklim tropis menghasilkan secara besar-besaran, rawa-rawa yang berisi dan sekarang tersimpan sebagai batubara.
Jaman Perm (290 -250 juta tahun lalu)
“Perm” adalah nama sebuah propinsi tua di dekat pegunungan Ural, Rusia.
Reptilia meningkat dan serangga modern muncul, begitu juga tumbuhan konifer dan Grikgo primitif. Hewan Ampibi menjadi kurang begitu berperan. Zaman perm diakhiri dengan kepunahan micsa dalam skala besar, Tribolit, banyak koral dan ikan menjadi punah.
Benua Pangea bergabung bersama dan bergerak sebagai satu massa daratan, Lapisan es menutup Amerika Selatan, Antartika, Australia dan Afrika, membendung air dan menurunkan muka air laut. Iklim yang kering dengan kondisi gurun pasir mulai terbentuk di bagian utara bumi.
Jaman Trias (250-210 juta tahun lalu)
Gastropoda dan Bivalvia meningkat jumlahnya, sementara amonit menjadi umum. Dinosaurus dan reptilia laut berukuran besar mulai muncul pertama kalinya selama zaman ini. Reptilia menyerupai mamalia pemakan daging yang disebut Cynodont mulai berkembang. Mamalia pertamapun mulai muncul saat ini. Dan ada banyak jenis reptilia yang hidup di air, termasuk penyu dan kura-kura. Tumbuhan sikada mirip palem berkembang dan Konifer menyebar.
Benua Pangea bergerak ke utara dan gurun terbentuk. Lembaran es di bagian selatan mencair dan celah-celah mulai terbentuk di Pangea.
Jaman Jura (210-140 juta tahun lalu)
Pada zaman ini, Amonit dan Belemnit sangat umum. Reptilia meningkat jumlahnya. Dinosaurus menguasai daratan, Ichtiyosaurus berburu di dalam lautan dan Pterosaurus merajai angkasa. Banyak dinosaurus tumbuh dalam ukuran yang luar biasa. Burung sejati pertama (Archeopterya) berevolusi dan banyak jenis buaya berkembang. Tumbuhan Konifer menjadi umum, sementara Bennefit dan Sequola melimpah pada waktu ini.
Pangea terpecah dimana Amerika Utara memisahkan diri dari Afrika sedangkan Amerika Selatan melepaskan diri dari Antartika dan Australia.
Jaman Kapur (140-65 juta tahun lalu)
Banyak dinosaurus raksasa dan reptilia terbang hidup pada zaman ini. Mamalia berari-ari muncul pertama kalinya. Pada akhir zaman ini Dinosaurus, Ichtiyosaurus, Pterosaurus, Plesiosaurus, Amonit dan Belemnit punah. Mamalia dan tumbuhan berbunga mulai berkembang menjadi banyak bentuk yang berlainan.
Iklim sedang mulai muncul. India terlepas jauh dari Afrika menuju Asia.
Zaman Tersier (65 - 1,7 juta tahun lalu)
Pada zaman tersier terjadi perkembangan jenis kehidupan seperti munculnya primata dan burung tak bergigi berukuran besar yang menyerupai burung unta, sedangkan fauna laut sepert ikan, moluska dan echinodermata sangat mirip dengan fauna laut yang hidup sekarang. Tumbuhan berbunga pada zaman Tersier terus berevolusi menghasilkan banyak variasi tumbuhan, seperti semak belukar, tumbuhan merambat dan rumput.
Pada zaman Tersier - Kuarter, pemunculan dan kepunahan hewan dan tumbuhan saling berganti seiring dengan perubahan cuaca secara global
Zaman Kuarter (1,7 juta tahun lalu - sekarang)
Zaman Kuarter terdiri dari kala Plistosen dan Kala Holosen.
Kala Plistosen mulai sekitar 1,8 juta tahun yang lalu dan berakhir pada 10.000 tahun yang lalu. Kemudian diikuti oleh Kala Holosen yang berlangsung sampai sekarang.
Pada Kala Plistosen paling sedikit terjadi 5 kali jaman es (jaman glasial). Pada jaman glasial sebagian besar Eropa, Amerika utara dan Asia bagian utara ditutupi es, begitu pula Pegunungan Alpen, Pegunungan Cherpatia dan Pegunungan Himalaya
Di antara 4 jaman es ini terdapat jaman Intra Glasial, dimana iklim bumi lebih hangat.
Manusia purba jawa (Homo erectus yang dulu disebut Pithecanthropus erectus) muncul pada Kala Plistosen. Manusia Modern yang mempunyai peradaban baru muncul pada Kala Holosen.
Flora dan fauna yang hidup pada Kala Plistosen sangat mirip dengan flora dan fauna yang hidup sekarang
—————
Sumber : Museum Geologi Bandung
source : http://www.iagi.or.id/index.php?name=News&file=article&sid=105
mikroskop elektron
Mikroskop elektron
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu untuk melakukan pembesaran objek sampai 2 juta kali, yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Mikroskop elektron ini menggunakan jauh lebih banyak energi dan radiasi elektromagnetik yang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya.
Daftar isi
[sembunyikan] [sembunyikan]
* 1 Fenomena elektron
* 2 Jenis-jenis mikroskop elektron
o 2.1 Mikroskop transmisi elektron (TEM)
+ 2.1.1 Sejarah penemuan
+ 2.1.2 Cara kerja
+ 2.1.3 Preparasi sediaan
o 2.2 Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM)
o 2.3 Mikroskop pemindai elektron (SEM)
+ 2.3.1 Sejarah penemuan
+ 2.3.2 Cara kerja
+ 2.3.3 Preparasi sediaan
o 2.4 Mikroskop pemindai lingkungan elektron (ESEM)
+ 2.4.1 Sejarah penemuan
+ 2.4.2 Cara kerja
o 2.5 Tipe-tipe pengembangan
+ 2.5.1 Mikroskop refleksi elektron (REM)
+ 2.5.2 Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM)
* 3 Teknik pembuatan preparat yang digunakan pada mikroskop elektron
* 4 Pembuatan film dengan mikroskop ESEM
* 5 Catatan
* 6 Pranala luar
[sunting] Fenomena elektron
Pada tahun 1920 ditemukan suatu fenomena di mana elektron yang dipercepat dalam suatu kolom elektromagnet, dalam suasana hampa udara (vakum) berkarakter seperti cahaya, dengan panjang gelombang yang 100.000 kali lebih kecil dari cahaya. Selanjutnya ditemukan juga bahwa medan listrik dan medan magnet dapat berperan sebagai lensa dan cermin seperti pada lensa gelas dalam mikroskop cahaya.
[sunting] Jenis-jenis mikroskop elektron
[sunting] Mikroskop transmisi elektron (TEM)
Mikroskop transmisi elektron (Transmission electron microscope-TEM)adalah sebuah mikroskop elektron yang cara kerjanya mirip dengan cara kerja proyektor slide, di mana elektron ditembuskan ke dalam obyek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layar.
[sunting] Sejarah penemuan
Seorang ilmuwan dari universitas Berlin yaitu Dr. Ernst Ruska [1] menggabungkan penemuan ini dan membangun mikroskop transmisi elektron (TEM) yang pertama pada tahun 1931. Untuk hasil karyanya ini maka dunia ilmu pengetahuan menganugerahinya hadiah Penghargaan Nobel dalam fisika pada tahun 1986. Mikroskop yang pertama kali diciptakannya adalah dengan menggunakan dua lensa medan magnet, namun tiga tahun kemudian ia menyempurnakan karyanya tersebut dengan menambahkan lensa ketiga dan mendemonstrasikan kinerjanya yang menghasilkan resolusi hingga 100 nanometer (nm) (dua kali lebih baik dari mikroskop cahaya pada masa itu).
[sunting] Cara kerja
Mikroskop transmisi eletron saat ini telah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 nm (atau 1 angstrom) atau sama dengan pembesaran sampai satu juta kali. Meskipun banyak bidang-bidang ilmu pengetahuan yang berkembang pesat dengan bantuan mikroskop transmisi elektron ini.
Adanya persyaratan bahwa "obyek pengamatan harus setipis mungkin" ini kembali membuat sebagian peneliti tidak terpuaskan, terutama yang memiliki obyek yang tidak dapat dengan serta merta dipertipis. Karena itu pengembangan metode baru mikroskop elektron terus dilakukan.
[sunting] Preparasi sediaan
Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut : 1. melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. 2. pembuatan sayatan, yang bertujuan untuk memotong sayatan hingga setipis mungkin agar mudah diamati di bawah mikroskop. Preparat dilapisi dengan monomer resin melalui proses pemanasan, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan menggunakan mikrotom. Umumnya mata pisau mikrotom terbuat dari berlian karena berlian tersusun dari atom karbon yang padat. Oleh karena itu, sayatan yang terbentuk lebih rapi. Sayatan yang telah terbentuk diletakkan di atas cincin berpetak untuk diamati. 3. pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam berat seperti uranium dan timbal.
[sunting] Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM)
Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM)adalah merupakan salah satu tipe yang merupakan hasil pengembangan dari mikroskop transmisi elektron (TEM).
Pada sistem STEM ini, electron menembus spesimen namun sebagaimana halnya dengan cara kerja SEM, optik elektron terfokus langsung pada sudut yang sempit dengan memindai obyek menggunakan pola pemindaian dimana obyek tersebut dipindai dari satu sisi ke sisi lainnya (raster) yang menghasilkan lajur-lajur titik (dots)yang membentuk gambar seperti yang dihasilkan oleh CRT pada televisi / monitor.
[sunting] Mikroskop pemindai elektron (SEM)
Mikroskop pemindai elektron (SEM) yang digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.
[sunting] Sejarah penemuan
Tidak diketahui secara persis siapa sebenarnya penemu Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscope-SEM) ini. Publikasi pertama kali yang mendiskripsikan teori SEM dilakukan oleh fisikawan Jerman dR. Max Knoll pada 1935, meskipun fisikawan Jerman lainnya Dr. Manfred von Ardenne mengklaim dirinya telah melakukan penelitian suatu fenomena yang kemudian disebut SEM hingga tahun 1937. Mungkin karena itu, tidak satu pun dari keduanya mendapatkan hadiah nobel untuk penemuan itu.
Pada 1942 tiga orang ilmuwan Amerika yaitu Dr. Vladimir Kosma Zworykin[2], Dr. James Hillier, dan Dr. Snijder, benar-benar membangun sebuah mikroskop elektron metode pemindaian (SEM) dengan resolusi hingga 50 nm atau magnifikasi 8.000 kali. Sebagai perbandingan SEM modern sekarang ini mempunyai resolusi hingga 1 nm atau pembesaran 400.000 kali. Mikroskop elektron cara ini memfokuskan sinar elektron (electron beam) di permukaan obyek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan obyek.
[sunting] Cara kerja
Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optic dan TEM. Pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron baru (elektron sekunder) atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut dipindai dengan sinar elektron. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor CRT (cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.
[sunting] Preparasi sediaan
Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut : 1. melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. 2. dehidrasi, yang bertujuan untuk memperendah kadar air dalam sayatan sehingga tidak mengganggu proses pengamatan. 3. pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam mulia seperti emas dan platina.
[sunting] Mikroskop pemindai lingkungan elektron (ESEM)
Mikroskop ini adalah merupakan pengembangan dari SEM, yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Environmental SEM (ESEM) yang dikembangkan guna mengatasi obyek pengamatan yang tidak memenuhi syarat sebagai obyek TEM maupun SEM.
Obyek yang tidak memenuhi syarat seperti ini biasanya adalah bahan alami yang ingin diamati secara detil tanpa merusak atau menambah perlakuan yang tidak perlu terhadap obyek yang apabila menggunakat alat SEM konvensional perlu ditambahkan beberapa trik yang memungkinkan hal tersebut bisa terlaksana.
[sunting] Sejarah penemuan
Teknologi ESEM ini dirintis oleh Gerasimos D. Danilatos, seorang kelahiran Yunani yang bermigrasi ke Australia pada akhir tahun 1972 dan memperoleh gelar Ph.D dari Universitas New South Wales (UNSW) pada tahun 1977 dengan judul disertasi Dynamic Mechanical Properties of Keratin Fibres .
Dr. Danilatos ini dikenal sebagai pionir dari teknologi ESEM, yang merupakan suatu inovasi besar bagi dunia mikroskop elektron serta merupakan kemajuan fundamental dari ilmu mikroskopi.
Deengan teknologi ESEM ini maka dimungkinkan bagi seorang peneliti untuk meneliti sebuah objek yang berada pada lingkungan yang menyerupai gas yang betekanan rendah (low-pressure gaseous environments) misalnya pada 10-50 Torr serta tingkat humiditas diatas 100%. Dalam arti kata lain ESEM ini memungkinkan dilakukannya penelitian obyek baik dalam keadaan kering maupun basah.
Sebuah perusahaan di Boston yaitu Electro Scan Corporation pada tahun 1988 ( perusahaan ini diambil alih oleh Philips pada tahun 1996- sekarang bernama FEI Company [3] telah menemukan suatu cara guna menangkap elektron dari obyek untuk mendapatkan gambar dan memproduksi muatan positif dengan cara mendesain sebuah detektor yang dapat menangkap elektron dari suatu obyek dalam suasana tidak vakum sekaligus menjadi produsen ion positif yang akan dihantarkan oleh gas dalam ruang obyek ke permukaan obyek. Beberapa jenis gas telah dicoba untuk menguji teori ini, di antaranya adalah beberapa gas ideal, gas , dan lain lain. Namun, yang memberikan hasil gambar yang terbaik hanyalah uap air. Untuk sample dengan karakteristik tertentu uap air kadang kurang memberikan hasil yang maksimum.
Pada beberapa tahun terakhir ini peralatan ESEM mulai dipasarkan oleh para produsennya dengan mengiklankan gambar-gambar jasad renik dalam keadaan hidup yang selama ini tidak dapat terlihat dengan mikroskop elektron.
[sunting] Cara kerja
Pertama-tama dilakukan suatu upaya untuk menghilangkan penumpukan elektron (charging) di permukaan obyek, dengan membuat suasana dalam ruang sample tidak vakum tetapi diisi dengan sedikit gas yang akan mengantarkan muatan positif ke permukaan obyek, sehingga penumpukan elektron dapat dihindari.
Hal ini menimbulkan masalah karena kolom tempat elektron dipercepat dan ruang filamen di mana elektron yang dihasilkan memerlukan tingkat vakum yang tinggi. Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan memisahkan sistem pompa vakum ruang obyek dan ruang kolom serta filamen, dengan menggunakan sistem pompa untuk masing-masing ruang. Di antaranya kemudian dipasang satu atau lebih piringan logam platina yang biasa disebut (aperture) berlubang dengan diameter antara 200 hingga 500 mikrometer yang digunakan hanya untuk melewatkan elektron , sementara tingkat kevakuman yang berbeda dari tiap ruangan tetap terjaga.
[sunting] Tipe-tipe pengembangan
[sunting] Mikroskop refleksi elektron (REM)
Yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Reflection electron microscope (REM), adalah mikroskop elektron yang memiliki cara kerja yang serupa sebagaimana halnya dengan cara kerja TEM namun sistem ini menggunakan deteksi pantulan elektron pada permukaan objek. Tehnik ini secara khusus digunakan dengan menggabungkannya dengan tehnik Refleksi difraksi elektron energi tinggi (Reflection High Energy Electron Diffraction) dan tehnik Refleksi pelepasan spektrum energi tinggi (reflection high-energy loss spectrum - RHELS)
[sunting] Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM)
Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM) ini adalah merupakan Variasi lain yang dikembangkan dari teknik yang sudah ada sebelumnya, yang digunakan untuk melihat struktur mikro dari medan magnet (en:magnetic domains).
[sunting] Teknik pembuatan preparat yang digunakan pada mikroskop elektron
Materi yang akan dijadikan objek pemantauan dengan menggunakan mikroskop elektron ini harus diproses sedemikian rupa sehingga menghasilkan suatu sampel yang memenuhi syarat untuk dapat digunakan sebagai preparat pada mikroskop elektron.
Teknik yang digunakan dalam pembuatan preparat ada berbagai macam tergantung pada spesimen dan penelitian yang dibutuhkan, antara lain :
* Kriofiksasi yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan teknik pembekuan spesimen dengan cepat yang menggunakan nitrogen cair ataupun helium cair, dimana air yang ada akan membentuk kristal-kristal yang menyerupai kaca. Suatu bidang ilmu yang disebut mikroskopi cryo-elektron (cryo-electron microscopy) telah dikembangkan berdasarkan tehnik ini. Dengan pengembangan dari Mikroskopi cryo-elektron dari potongan menyerupai kaca (vitreous) atau disebut cryo-electron microscopy of vitreous sections (CEMOVIS), maka sekarang telah dimungkinkan untuk melakukan penelitian secara virtual terhadap specimen biologi dalam keadaan aslinya.
* Fiksasi - yaitu suatu metode persiapan untuk menyiapkan suatu sampel agar tampak realistik (seperti kenyataannya ) dengan menggunakan glutaraldehid dan osmium tetroksida.
* Dehidrasi - yaitu suatu metode persiapan dengan cara menggantikan air dengan bahan pelarut organik seperti misalnya ethanol atau aceton.
* Penanaman (Embedding) - yaitu suatu metode persiapan dengan cara menginfiltrasi jaringan dengan resin seperti misalnya araldit atau epoksi untuk pemisahan bagian.
* Pembelahan (Sectioning)- yaitu suatu metode persiapan untuk mendapatkan potongan tipis dari spesimen sehingga menjadikannya semi transparan terhadap elektron. Pemotongan ini bisa dilakukan dengan ultramicrotome dengan menggunakan pisau berlian untuk menghasilkan potongan yang tipis sekali. Pisau kaca juga biasa digunakan oleh karena harganya lebih murah.
* Pewarnaan (Staining) - yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan metal berat seperti timah, uranium, atau tungsten untuk menguraikan elektron gambar sehingga menghasilkan kontras antara struktur yang berlainan di mana khususnya materi biologikal banyak yang warnanya nyaris transparan terhadap elektron (objek fase lemah).
* Pembekuan fraktur (Freeze-fracture) - yaitu suatu metode persiapan yang biasanya digunakan untuk menguji membran lipid. Jaringan atau sel segar didinginkan dengan cepat (cryofixed) kemudian dipatah-patahkan atau dengan menggunakan microtome sewaktu masih berada dalam keadaan suhu nitrogen ( hingga mencapai -100% Celsius).
Patahan beku tersebut lalu diuapi dengan uap platinum atau emas dengan sudut 45 derajat pada sebuah alat evaporator en:evaporator tekanan tinggi.
* Ion Beam Milling - yaitu suatu metode mempersiapkan sebuah sampel hingga menjadi transparan terhadap elektron dengan menggunakan cara pembakaran ion( biasanya digunakan argon) pada permukaan dari suatu sudut hingga memercikkan material dari permukaannya. Kategori yang lebih rendah dari metode Ion Beam Milling ini adalah metode berikutnya adalah metode Focused ion beam milling, dimana galium ion digunakan untuk menghasilkan selaput elektron transparan pada suatu bagian spesifik pada sampel.
* Pelapisan konduktif (Conductive Coating) - yaitu suatu metode mempersiapkan lapisan ultra tipis dari suatu material electrically-conducting . Ini dilakukan untuk mencegah terjadinya akumulasi dari medan elektrik statis pada spesimen sehubungan dengan elektron irradiasi sewaktu proses penggambaran sampel. Beberapa bahan pelapis termasuk emas, palladium (emas putih), platinum, tungsten, graphite dan lain-lain, secara khusus sangatlah penting bagi penelitian spesimen dengan SEM.
[sunting] Pembuatan film dengan mikroskop ESEM
Dengan melakukan penambahan peralatan video maka pengamat dapat melakukan pengamatan secara terus menerus pada obyek yang hidup.
Sebuah perusahaan film dari Perancis bahkan berhasil merekam kehidupan makhluk kecil dan memfilmkannya secara nyata. Dari beberapa film yang dibuat, film berjudul Cannibal Mites[4] memenangkan beberapa penghargaan di antaranya Edutainment award (Jepang 1999), Best scientific photography award (Perancis 1999), dan Grand prix-best popular and informative scientific film (Perancis 1999). Film ini ditayangkan juga di stasiun televisi Zweites Deutsches Fernsehen (en:ZDF) Jerman, Discovery Channel di AS dan Britania Raya. Kini perusahaan yang sama tengah menggarap film seri berjudul "Fly Wars"[5] yang rata-rata memakai sekitar lima menit pengambilan gambar dengan ESEM, pada film tersebut dapat dilihat dengan detail setiap lembar bulu yang dimiliki lalat dalam pertempurannya.
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu untuk melakukan pembesaran objek sampai 2 juta kali, yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Mikroskop elektron ini menggunakan jauh lebih banyak energi dan radiasi elektromagnetik yang lebih pendek dibandingkan mikroskop cahaya.
Daftar isi
[sembunyikan] [sembunyikan]
* 1 Fenomena elektron
* 2 Jenis-jenis mikroskop elektron
o 2.1 Mikroskop transmisi elektron (TEM)
+ 2.1.1 Sejarah penemuan
+ 2.1.2 Cara kerja
+ 2.1.3 Preparasi sediaan
o 2.2 Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM)
o 2.3 Mikroskop pemindai elektron (SEM)
+ 2.3.1 Sejarah penemuan
+ 2.3.2 Cara kerja
+ 2.3.3 Preparasi sediaan
o 2.4 Mikroskop pemindai lingkungan elektron (ESEM)
+ 2.4.1 Sejarah penemuan
+ 2.4.2 Cara kerja
o 2.5 Tipe-tipe pengembangan
+ 2.5.1 Mikroskop refleksi elektron (REM)
+ 2.5.2 Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM)
* 3 Teknik pembuatan preparat yang digunakan pada mikroskop elektron
* 4 Pembuatan film dengan mikroskop ESEM
* 5 Catatan
* 6 Pranala luar
[sunting] Fenomena elektron
Pada tahun 1920 ditemukan suatu fenomena di mana elektron yang dipercepat dalam suatu kolom elektromagnet, dalam suasana hampa udara (vakum) berkarakter seperti cahaya, dengan panjang gelombang yang 100.000 kali lebih kecil dari cahaya. Selanjutnya ditemukan juga bahwa medan listrik dan medan magnet dapat berperan sebagai lensa dan cermin seperti pada lensa gelas dalam mikroskop cahaya.
[sunting] Jenis-jenis mikroskop elektron
[sunting] Mikroskop transmisi elektron (TEM)
Mikroskop transmisi elektron (Transmission electron microscope-TEM)adalah sebuah mikroskop elektron yang cara kerjanya mirip dengan cara kerja proyektor slide, di mana elektron ditembuskan ke dalam obyek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layar.
[sunting] Sejarah penemuan
Seorang ilmuwan dari universitas Berlin yaitu Dr. Ernst Ruska [1] menggabungkan penemuan ini dan membangun mikroskop transmisi elektron (TEM) yang pertama pada tahun 1931. Untuk hasil karyanya ini maka dunia ilmu pengetahuan menganugerahinya hadiah Penghargaan Nobel dalam fisika pada tahun 1986. Mikroskop yang pertama kali diciptakannya adalah dengan menggunakan dua lensa medan magnet, namun tiga tahun kemudian ia menyempurnakan karyanya tersebut dengan menambahkan lensa ketiga dan mendemonstrasikan kinerjanya yang menghasilkan resolusi hingga 100 nanometer (nm) (dua kali lebih baik dari mikroskop cahaya pada masa itu).
[sunting] Cara kerja
Mikroskop transmisi eletron saat ini telah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 nm (atau 1 angstrom) atau sama dengan pembesaran sampai satu juta kali. Meskipun banyak bidang-bidang ilmu pengetahuan yang berkembang pesat dengan bantuan mikroskop transmisi elektron ini.
Adanya persyaratan bahwa "obyek pengamatan harus setipis mungkin" ini kembali membuat sebagian peneliti tidak terpuaskan, terutama yang memiliki obyek yang tidak dapat dengan serta merta dipertipis. Karena itu pengembangan metode baru mikroskop elektron terus dilakukan.
[sunting] Preparasi sediaan
Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut : 1. melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. 2. pembuatan sayatan, yang bertujuan untuk memotong sayatan hingga setipis mungkin agar mudah diamati di bawah mikroskop. Preparat dilapisi dengan monomer resin melalui proses pemanasan, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan menggunakan mikrotom. Umumnya mata pisau mikrotom terbuat dari berlian karena berlian tersusun dari atom karbon yang padat. Oleh karena itu, sayatan yang terbentuk lebih rapi. Sayatan yang telah terbentuk diletakkan di atas cincin berpetak untuk diamati. 3. pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam berat seperti uranium dan timbal.
[sunting] Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM)
Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM)adalah merupakan salah satu tipe yang merupakan hasil pengembangan dari mikroskop transmisi elektron (TEM).
Pada sistem STEM ini, electron menembus spesimen namun sebagaimana halnya dengan cara kerja SEM, optik elektron terfokus langsung pada sudut yang sempit dengan memindai obyek menggunakan pola pemindaian dimana obyek tersebut dipindai dari satu sisi ke sisi lainnya (raster) yang menghasilkan lajur-lajur titik (dots)yang membentuk gambar seperti yang dihasilkan oleh CRT pada televisi / monitor.
[sunting] Mikroskop pemindai elektron (SEM)
Mikroskop pemindai elektron (SEM) yang digunakan untuk studi detil arsitektur permukaan sel (atau struktur jasad renik lainnya), dan obyek diamati secara tiga dimensi.
[sunting] Sejarah penemuan
Tidak diketahui secara persis siapa sebenarnya penemu Mikroskop pemindai elektron (Scanning Electron Microscope-SEM) ini. Publikasi pertama kali yang mendiskripsikan teori SEM dilakukan oleh fisikawan Jerman dR. Max Knoll pada 1935, meskipun fisikawan Jerman lainnya Dr. Manfred von Ardenne mengklaim dirinya telah melakukan penelitian suatu fenomena yang kemudian disebut SEM hingga tahun 1937. Mungkin karena itu, tidak satu pun dari keduanya mendapatkan hadiah nobel untuk penemuan itu.
Pada 1942 tiga orang ilmuwan Amerika yaitu Dr. Vladimir Kosma Zworykin[2], Dr. James Hillier, dan Dr. Snijder, benar-benar membangun sebuah mikroskop elektron metode pemindaian (SEM) dengan resolusi hingga 50 nm atau magnifikasi 8.000 kali. Sebagai perbandingan SEM modern sekarang ini mempunyai resolusi hingga 1 nm atau pembesaran 400.000 kali. Mikroskop elektron cara ini memfokuskan sinar elektron (electron beam) di permukaan obyek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan obyek.
[sunting] Cara kerja
Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada mikroskop optic dan TEM. Pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron baru (elektron sekunder) atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut dipindai dengan sinar elektron. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor CRT (cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.
[sunting] Preparasi sediaan
Agar pengamat dapat mengamati preparat dengan baik, diperlukan persiapan sediaan dengan tahap sebagai berikut : 1. melakukan fiksasi, yang bertujuan untuk mematikan sel tanpa mengubah struktur sel yang akan diamati. fiksasi dapat dilakukan dengan menggunakan senyawa glutaraldehida atau osmium tetroksida. 2. dehidrasi, yang bertujuan untuk memperendah kadar air dalam sayatan sehingga tidak mengganggu proses pengamatan. 3. pelapisan/pewarnaan, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan logam mulia seperti emas dan platina.
[sunting] Mikroskop pemindai lingkungan elektron (ESEM)
Mikroskop ini adalah merupakan pengembangan dari SEM, yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Environmental SEM (ESEM) yang dikembangkan guna mengatasi obyek pengamatan yang tidak memenuhi syarat sebagai obyek TEM maupun SEM.
Obyek yang tidak memenuhi syarat seperti ini biasanya adalah bahan alami yang ingin diamati secara detil tanpa merusak atau menambah perlakuan yang tidak perlu terhadap obyek yang apabila menggunakat alat SEM konvensional perlu ditambahkan beberapa trik yang memungkinkan hal tersebut bisa terlaksana.
[sunting] Sejarah penemuan
Teknologi ESEM ini dirintis oleh Gerasimos D. Danilatos, seorang kelahiran Yunani yang bermigrasi ke Australia pada akhir tahun 1972 dan memperoleh gelar Ph.D dari Universitas New South Wales (UNSW) pada tahun 1977 dengan judul disertasi Dynamic Mechanical Properties of Keratin Fibres .
Dr. Danilatos ini dikenal sebagai pionir dari teknologi ESEM, yang merupakan suatu inovasi besar bagi dunia mikroskop elektron serta merupakan kemajuan fundamental dari ilmu mikroskopi.
Deengan teknologi ESEM ini maka dimungkinkan bagi seorang peneliti untuk meneliti sebuah objek yang berada pada lingkungan yang menyerupai gas yang betekanan rendah (low-pressure gaseous environments) misalnya pada 10-50 Torr serta tingkat humiditas diatas 100%. Dalam arti kata lain ESEM ini memungkinkan dilakukannya penelitian obyek baik dalam keadaan kering maupun basah.
Sebuah perusahaan di Boston yaitu Electro Scan Corporation pada tahun 1988 ( perusahaan ini diambil alih oleh Philips pada tahun 1996- sekarang bernama FEI Company [3] telah menemukan suatu cara guna menangkap elektron dari obyek untuk mendapatkan gambar dan memproduksi muatan positif dengan cara mendesain sebuah detektor yang dapat menangkap elektron dari suatu obyek dalam suasana tidak vakum sekaligus menjadi produsen ion positif yang akan dihantarkan oleh gas dalam ruang obyek ke permukaan obyek. Beberapa jenis gas telah dicoba untuk menguji teori ini, di antaranya adalah beberapa gas ideal, gas , dan lain lain. Namun, yang memberikan hasil gambar yang terbaik hanyalah uap air. Untuk sample dengan karakteristik tertentu uap air kadang kurang memberikan hasil yang maksimum.
Pada beberapa tahun terakhir ini peralatan ESEM mulai dipasarkan oleh para produsennya dengan mengiklankan gambar-gambar jasad renik dalam keadaan hidup yang selama ini tidak dapat terlihat dengan mikroskop elektron.
[sunting] Cara kerja
Pertama-tama dilakukan suatu upaya untuk menghilangkan penumpukan elektron (charging) di permukaan obyek, dengan membuat suasana dalam ruang sample tidak vakum tetapi diisi dengan sedikit gas yang akan mengantarkan muatan positif ke permukaan obyek, sehingga penumpukan elektron dapat dihindari.
Hal ini menimbulkan masalah karena kolom tempat elektron dipercepat dan ruang filamen di mana elektron yang dihasilkan memerlukan tingkat vakum yang tinggi. Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan memisahkan sistem pompa vakum ruang obyek dan ruang kolom serta filamen, dengan menggunakan sistem pompa untuk masing-masing ruang. Di antaranya kemudian dipasang satu atau lebih piringan logam platina yang biasa disebut (aperture) berlubang dengan diameter antara 200 hingga 500 mikrometer yang digunakan hanya untuk melewatkan elektron , sementara tingkat kevakuman yang berbeda dari tiap ruangan tetap terjaga.
[sunting] Tipe-tipe pengembangan
[sunting] Mikroskop refleksi elektron (REM)
Yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Reflection electron microscope (REM), adalah mikroskop elektron yang memiliki cara kerja yang serupa sebagaimana halnya dengan cara kerja TEM namun sistem ini menggunakan deteksi pantulan elektron pada permukaan objek. Tehnik ini secara khusus digunakan dengan menggabungkannya dengan tehnik Refleksi difraksi elektron energi tinggi (Reflection High Energy Electron Diffraction) dan tehnik Refleksi pelepasan spektrum energi tinggi (reflection high-energy loss spectrum - RHELS)
[sunting] Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM)
Spin-Polarized Low-Energy Electron Microscopy (SPLEEM) ini adalah merupakan Variasi lain yang dikembangkan dari teknik yang sudah ada sebelumnya, yang digunakan untuk melihat struktur mikro dari medan magnet (en:magnetic domains).
[sunting] Teknik pembuatan preparat yang digunakan pada mikroskop elektron
Materi yang akan dijadikan objek pemantauan dengan menggunakan mikroskop elektron ini harus diproses sedemikian rupa sehingga menghasilkan suatu sampel yang memenuhi syarat untuk dapat digunakan sebagai preparat pada mikroskop elektron.
Teknik yang digunakan dalam pembuatan preparat ada berbagai macam tergantung pada spesimen dan penelitian yang dibutuhkan, antara lain :
* Kriofiksasi yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan teknik pembekuan spesimen dengan cepat yang menggunakan nitrogen cair ataupun helium cair, dimana air yang ada akan membentuk kristal-kristal yang menyerupai kaca. Suatu bidang ilmu yang disebut mikroskopi cryo-elektron (cryo-electron microscopy) telah dikembangkan berdasarkan tehnik ini. Dengan pengembangan dari Mikroskopi cryo-elektron dari potongan menyerupai kaca (vitreous) atau disebut cryo-electron microscopy of vitreous sections (CEMOVIS), maka sekarang telah dimungkinkan untuk melakukan penelitian secara virtual terhadap specimen biologi dalam keadaan aslinya.
* Fiksasi - yaitu suatu metode persiapan untuk menyiapkan suatu sampel agar tampak realistik (seperti kenyataannya ) dengan menggunakan glutaraldehid dan osmium tetroksida.
* Dehidrasi - yaitu suatu metode persiapan dengan cara menggantikan air dengan bahan pelarut organik seperti misalnya ethanol atau aceton.
* Penanaman (Embedding) - yaitu suatu metode persiapan dengan cara menginfiltrasi jaringan dengan resin seperti misalnya araldit atau epoksi untuk pemisahan bagian.
* Pembelahan (Sectioning)- yaitu suatu metode persiapan untuk mendapatkan potongan tipis dari spesimen sehingga menjadikannya semi transparan terhadap elektron. Pemotongan ini bisa dilakukan dengan ultramicrotome dengan menggunakan pisau berlian untuk menghasilkan potongan yang tipis sekali. Pisau kaca juga biasa digunakan oleh karena harganya lebih murah.
* Pewarnaan (Staining) - yaitu suatu metode persiapan dengan menggunakan metal berat seperti timah, uranium, atau tungsten untuk menguraikan elektron gambar sehingga menghasilkan kontras antara struktur yang berlainan di mana khususnya materi biologikal banyak yang warnanya nyaris transparan terhadap elektron (objek fase lemah).
* Pembekuan fraktur (Freeze-fracture) - yaitu suatu metode persiapan yang biasanya digunakan untuk menguji membran lipid. Jaringan atau sel segar didinginkan dengan cepat (cryofixed) kemudian dipatah-patahkan atau dengan menggunakan microtome sewaktu masih berada dalam keadaan suhu nitrogen ( hingga mencapai -100% Celsius).
Patahan beku tersebut lalu diuapi dengan uap platinum atau emas dengan sudut 45 derajat pada sebuah alat evaporator en:evaporator tekanan tinggi.
* Ion Beam Milling - yaitu suatu metode mempersiapkan sebuah sampel hingga menjadi transparan terhadap elektron dengan menggunakan cara pembakaran ion( biasanya digunakan argon) pada permukaan dari suatu sudut hingga memercikkan material dari permukaannya. Kategori yang lebih rendah dari metode Ion Beam Milling ini adalah metode berikutnya adalah metode Focused ion beam milling, dimana galium ion digunakan untuk menghasilkan selaput elektron transparan pada suatu bagian spesifik pada sampel.
* Pelapisan konduktif (Conductive Coating) - yaitu suatu metode mempersiapkan lapisan ultra tipis dari suatu material electrically-conducting . Ini dilakukan untuk mencegah terjadinya akumulasi dari medan elektrik statis pada spesimen sehubungan dengan elektron irradiasi sewaktu proses penggambaran sampel. Beberapa bahan pelapis termasuk emas, palladium (emas putih), platinum, tungsten, graphite dan lain-lain, secara khusus sangatlah penting bagi penelitian spesimen dengan SEM.
[sunting] Pembuatan film dengan mikroskop ESEM
Dengan melakukan penambahan peralatan video maka pengamat dapat melakukan pengamatan secara terus menerus pada obyek yang hidup.
Sebuah perusahaan film dari Perancis bahkan berhasil merekam kehidupan makhluk kecil dan memfilmkannya secara nyata. Dari beberapa film yang dibuat, film berjudul Cannibal Mites[4] memenangkan beberapa penghargaan di antaranya Edutainment award (Jepang 1999), Best scientific photography award (Perancis 1999), dan Grand prix-best popular and informative scientific film (Perancis 1999). Film ini ditayangkan juga di stasiun televisi Zweites Deutsches Fernsehen (en:ZDF) Jerman, Discovery Channel di AS dan Britania Raya. Kini perusahaan yang sama tengah menggarap film seri berjudul "Fly Wars"[5] yang rata-rata memakai sekitar lima menit pengambilan gambar dengan ESEM, pada film tersebut dapat dilihat dengan detail setiap lembar bulu yang dimiliki lalat dalam pertempurannya.
rangkaian listrik
HUKUM KIRCHOFF I : jumlah arus menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.
Iin = Iout
HUKUM KIRCHOFF II : dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL () dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.
= IR = 0
ALAT UKUR LISTRIK TERDIRI DARI
1. JEMBATAN WHEATSTONE
digunakan untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara mengusahakan arus yang mengalir pada galvanometer = nol (karena potensial di ujung-ujung galvanometer sama besar). Jadi berlaku rumus perkalian silang hambatan :
R1 R3 = R2 Rx
2. AMPERMETER
untuk memperbesar batas ukur ampermeter dapat digunakan hambatan Shunt (Rs) yang dipasang sejajar/paralel pada suatu rangkaian.
Rs = rd 1/(n-1)
n = pembesaran pengukuran
3. VOLTMETER
untuk memperbesar batas ukur voltmeter dapat digunakan hambatan multiplier (R-) yang dipasang seri pada suatu rangkaian. Dalam hal ini R. harus dipasang di depan voltmeter dipandang dari datangnya arus listrik.
Rm = (n-1) rd
n = pembesaran pengukuran
TEGANGAN JEPIT (V.b) :
adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber atau antara dua titik yang diukur.
1. Bila batere mengalirkan arus maka tegangan jepitnya adalah:
Vab = - I rd
2. Bila batere menerima arus maka tegangan jepitnya adalah:
Vab = + I rd
3. Bila batere tidak mengalirkan atau tidak menerima arus maka
tegangan jepitnya adalah .
Vab =
Dalam menyelesaian soal rangkaian listrik, perlu diperhatikan :
1. Hambatan R yang dialiri arus listrik. Hambatan R diabaikan jika tidak
dilalui arus listrik.
2. Hambatan R umumnya tetap, sehingga lebih cepat menggunakan
rumus yang berhubungan dengan hambatan R tersebut.
3. Rumus yang sering digunakan: hukum Ohm, hukum Kirchoff, sifat
rangkaian, energi dan daya listrik.
Contoh 1 :
Untuk rangkaian seperti pada gambar, bila saklar S1 dan S2 ditutup maka hitunglah penunjukkan jarum voltmeter !
Jawab :
Karena saklar S1 dan S2 ditutup maka R1, R2, dan R3 dilalui arus listrik, sehingga :
1 = 1 + 1
Rp R2 R3
Rp = R2 R3 = 2
R2 + R1
V = I R = I (R1 + Rp)
I = 24/(3+2) = 4.8 A
Voltmeter mengukur tegangan di R2 di R3, dan di gabungkan R2 // R3, jadi :
V = I2 R2 = I3 R3 = I Rp
V = I Rp = 0,8 V
Contoh 2:
Pada lampu A dan B masing-masing tertulis 100 watt, 100 volt. Mula-mula lampu A den B dihubungkan seri dan dipasang pada tegangan 100 volt, kemudian kedua lampu dihubungkan paralel dan dipasang pada tegangan 100 volt. Tentukan perbandingan daya yang dipakai pada hubungan paralel terhadap seri !
Hambatan lampu dapat dihitung dari data yang tertulis dilampu :
RA = RB = V²/P = 100²/100 = 100
Untuk lampu seri : RS = RA + RB = 200
Untuk lampu paralel : Rp = RA × RB = 50
RA + RB
Karena tegangan yang terpasang pada masing-masing rangkaian sama maka gunakan rumus : P = V²/R
Jadi perbandingan daya paralel terhadap seri adalah :
Pp = V² : V² = Rs = 4
Ps Rp Rs Rp 1
Contoh 3:
Dua buah batere ujung-ujungnya yang sejenis dihubungkan, sehingga membentuik hubungan paralel. Masing-masing batere memiliki GGL 1,5 V; 0,3 ohm dan 1 V; 0,3 ohm.Hitunglah tegangan bersama kedua batere tersebut !
Jawab :
Tentakan arah loop dan arah arus listrik (lihat gambar), dan terapkan hukum Kirchoff II,
+ I R = 0
1 + 2 = I (r1 + r2)
I = (1,5 - 1) = 5 A
0,3 + 0,3 6
Tegangan bersama kedua batere adalah tegangan jepit a - b, jadi :
Vab = 1 - I r1 = 1,5 - 0,3 5/6 = 1,25 V
1= 2 + I R2 = 1 + 0,3 5/6 = 1,25 V
Contoh 4:
Sebuah sumber dengan ggl = E den hambatan dalam r dihubungkan ke sebuah potensiometer yang hambatannya R. Buktikan bahwa daya disipasi pada potensiometer mencapai maksimum jika R = r.
Jawab :
Dari Hukum Ohm : I = V/R =
R+r
Daya disipasi pada R : P = I²R = ²R
(R+r)²
Agar P maks maka turunan pertama dari P harus nol: dP/dR = 0 (diferensial parsial)
Jadi ² (R+r)² - E² R.2(R+r) = 0
(R+r)4
² (R+r)² = ² 2R (R+r) R + r = 2R
R = r (terbukti)
Iin = Iout
HUKUM KIRCHOFF II : dalam rangkaian tertutup, jumlah aljabar GGL () dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.
= IR = 0
ALAT UKUR LISTRIK TERDIRI DARI
1. JEMBATAN WHEATSTONE
digunakan untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara mengusahakan arus yang mengalir pada galvanometer = nol (karena potensial di ujung-ujung galvanometer sama besar). Jadi berlaku rumus perkalian silang hambatan :
R1 R3 = R2 Rx
2. AMPERMETER
untuk memperbesar batas ukur ampermeter dapat digunakan hambatan Shunt (Rs) yang dipasang sejajar/paralel pada suatu rangkaian.
Rs = rd 1/(n-1)
n = pembesaran pengukuran
3. VOLTMETER
untuk memperbesar batas ukur voltmeter dapat digunakan hambatan multiplier (R-) yang dipasang seri pada suatu rangkaian. Dalam hal ini R. harus dipasang di depan voltmeter dipandang dari datangnya arus listrik.
Rm = (n-1) rd
n = pembesaran pengukuran
TEGANGAN JEPIT (V.b) :
adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber atau antara dua titik yang diukur.
1. Bila batere mengalirkan arus maka tegangan jepitnya adalah:
Vab = - I rd
2. Bila batere menerima arus maka tegangan jepitnya adalah:
Vab = + I rd
3. Bila batere tidak mengalirkan atau tidak menerima arus maka
tegangan jepitnya adalah .
Vab =
Dalam menyelesaian soal rangkaian listrik, perlu diperhatikan :
1. Hambatan R yang dialiri arus listrik. Hambatan R diabaikan jika tidak
dilalui arus listrik.
2. Hambatan R umumnya tetap, sehingga lebih cepat menggunakan
rumus yang berhubungan dengan hambatan R tersebut.
3. Rumus yang sering digunakan: hukum Ohm, hukum Kirchoff, sifat
rangkaian, energi dan daya listrik.
Contoh 1 :
Untuk rangkaian seperti pada gambar, bila saklar S1 dan S2 ditutup maka hitunglah penunjukkan jarum voltmeter !
Jawab :
Karena saklar S1 dan S2 ditutup maka R1, R2, dan R3 dilalui arus listrik, sehingga :
1 = 1 + 1
Rp R2 R3
Rp = R2 R3 = 2
R2 + R1
V = I R = I (R1 + Rp)
I = 24/(3+2) = 4.8 A
Voltmeter mengukur tegangan di R2 di R3, dan di gabungkan R2 // R3, jadi :
V = I2 R2 = I3 R3 = I Rp
V = I Rp = 0,8 V
Contoh 2:
Pada lampu A dan B masing-masing tertulis 100 watt, 100 volt. Mula-mula lampu A den B dihubungkan seri dan dipasang pada tegangan 100 volt, kemudian kedua lampu dihubungkan paralel dan dipasang pada tegangan 100 volt. Tentukan perbandingan daya yang dipakai pada hubungan paralel terhadap seri !
Hambatan lampu dapat dihitung dari data yang tertulis dilampu :
RA = RB = V²/P = 100²/100 = 100
Untuk lampu seri : RS = RA + RB = 200
Untuk lampu paralel : Rp = RA × RB = 50
RA + RB
Karena tegangan yang terpasang pada masing-masing rangkaian sama maka gunakan rumus : P = V²/R
Jadi perbandingan daya paralel terhadap seri adalah :
Pp = V² : V² = Rs = 4
Ps Rp Rs Rp 1
Contoh 3:
Dua buah batere ujung-ujungnya yang sejenis dihubungkan, sehingga membentuik hubungan paralel. Masing-masing batere memiliki GGL 1,5 V; 0,3 ohm dan 1 V; 0,3 ohm.Hitunglah tegangan bersama kedua batere tersebut !
Jawab :
Tentakan arah loop dan arah arus listrik (lihat gambar), dan terapkan hukum Kirchoff II,
+ I R = 0
1 + 2 = I (r1 + r2)
I = (1,5 - 1) = 5 A
0,3 + 0,3 6
Tegangan bersama kedua batere adalah tegangan jepit a - b, jadi :
Vab = 1 - I r1 = 1,5 - 0,3 5/6 = 1,25 V
1= 2 + I R2 = 1 + 0,3 5/6 = 1,25 V
Contoh 4:
Sebuah sumber dengan ggl = E den hambatan dalam r dihubungkan ke sebuah potensiometer yang hambatannya R. Buktikan bahwa daya disipasi pada potensiometer mencapai maksimum jika R = r.
Jawab :
Dari Hukum Ohm : I = V/R =
R+r
Daya disipasi pada R : P = I²R = ²R
(R+r)²
Agar P maks maka turunan pertama dari P harus nol: dP/dR = 0 (diferensial parsial)
Jadi ² (R+r)² - E² R.2(R+r) = 0
(R+r)4
² (R+r)² = ² 2R (R+r) R + r = 2R
R = r (terbukti)
jembatan wheatstone
II. Dasar Teori
hambatan listrik merupakan karakteristik suatu bahan pengantar listrik/ konduktor,yang dapat di gunakan untukmengatur besarnya arus listrik yang melewati suatu rangkaian.
Hambatan sebuah konduktor di antara dua titik diukur dengan memasang sebuah beda potensial diantara titik-titik tersebut dan membandingkannya dengan arus listrik yang terukur. ( R=V/ I ). Cara pengukuran hambatan listrik dengan voltmeter dan ampermeter dapat menggunakan rangkain sperti gambar (1) dan gambar (2).
Gambar 1. Pengukuran Hambatan cara pertama
1. Buktikan pengukuran gambar 1 menghasilkan harga R dalam persamaan (1)
(1)
Gambar 2. Pengukuran hambatan cara kedua
2. Buktikan pengukuran gambar 2 menghasilkan harga R dalam persamaan (2) !
(2)
Metode jembatan Wheatstone dapat di gunakan untuk mengukur hambatan listrik. Cara ini tidak memerlukan alat ukur voltmeter dan amperemater,cukup satu Galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui suatu rangkaian. Prinsip dari rangkaian jembatan Wheatstone di perlihatkan pada gambar (3).
Gambar 3. Rangkaian Jembatan Wheatstone
Keterangan Gambar :
S: Saklar penghubung
G:Galvanometer
E: Sumber tegangan arus
Rs:Hambatan geser
Ra dan Rb:Hambatan yang sudah di ketahui nilainya.
Rx: Hambatan yang akan di tentukan nilainya.
Saat saklar S di tutup,maka arus akan melewati rangkaian.Jika jarum Galvanometer menyimpang artinya ada arus yang melewatinya,yaitu antara titik C dan D ada beda potensial.Dengan mengatur besarnya Ra dan Rb juga hambatan geser Rs akan dapat di capai galvanometer G tak teraliri arus,artinya tak ada beda potensial antara titik C dan D. Dengan demikian akan berlaku persamaan :
(3)
Untuk menyederhanakan rangkaian dan untuk menghubungkan besarnya R bergantung pada panjang penghantar, maka rangkaian jembatan Wheatstone dapat di ubah menggunakan kawat penghantar seperti gambar (4 ) di bawah ini:
Gambar 4. Rangkaian Jembatan Wheatstone menggunakan kontak geser di atas kawat penghantar
Pada kawat penghantar AB di berikan suatu kontak geser yang berasl dari ujung Galvanometer. Gunanya untuk mengatur agar tercapai pengukuran panjang L1dan L2 yang akan menghasilkan arus di Galvanometer sama dengan NOL. Oleh karena itu pada kawat AB perlu di lengkapi skala ukuran panjang.
Dengan menghubungkan persamaan (3) dengan persamaan (4) diperoleh hasil sebagai berikut:
………………………………………………………… (5)
Peralatan yang diperlukan :
a. Satu set Rangakaian Jembatan Wheatstone, yang terdiri dari :
1. DC Power Supply
2. Galvanometer
3. 2 Hambatan Pembanding ( Ra )
4. Hambatan yang akan diukur ( tertutup gelangnya )
III. Metode Percobaan
Prosedur Percobaan
1. Susun rangkaian seperti pada gambar (4). Setelah rangkaian yang anda susun di setujui assisten, hubungkan catu daya ke jaringan PLN.
2. Tempatkan kotak geser di tengah-tengah kawat hambatan.
3. ON kan posisi saklar catu daya.
4. Geser kotak gesernya sehingga arus yang melalui Galvanometer menjadi Nol.
5. Catat harga L1 dan L2 (sertakan ketidakpastiannya).
6. Ulangi langkah nomor 3-5 untuk harga Rx yang lain.
7. Ulangi langkah nomor 1-5 untuk Rx yang di hubungkan seri (gunakan hambatan di atas ).
8. Ulangi langkah nomor 1-5 untuk hambatan Rx yang di hubungkan paralel ( gunakan hambatan di atas).
IV. Buku Acuan
Serway, R. “Physics for scientist & Engineers With Modern Physics” , James Madison University Harrison burg, Virginia, 1989 Bab 28.
Resnick & Haliday, “ Fisika Jilid 2 ” (terjemahan) Bab 32.
hambatan listrik merupakan karakteristik suatu bahan pengantar listrik/ konduktor,yang dapat di gunakan untukmengatur besarnya arus listrik yang melewati suatu rangkaian.
Hambatan sebuah konduktor di antara dua titik diukur dengan memasang sebuah beda potensial diantara titik-titik tersebut dan membandingkannya dengan arus listrik yang terukur. ( R=V/ I ). Cara pengukuran hambatan listrik dengan voltmeter dan ampermeter dapat menggunakan rangkain sperti gambar (1) dan gambar (2).
Gambar 1. Pengukuran Hambatan cara pertama
1. Buktikan pengukuran gambar 1 menghasilkan harga R dalam persamaan (1)
(1)
Gambar 2. Pengukuran hambatan cara kedua
2. Buktikan pengukuran gambar 2 menghasilkan harga R dalam persamaan (2) !
(2)
Metode jembatan Wheatstone dapat di gunakan untuk mengukur hambatan listrik. Cara ini tidak memerlukan alat ukur voltmeter dan amperemater,cukup satu Galvanometer untuk melihat apakah ada arus listrik yang melalui suatu rangkaian. Prinsip dari rangkaian jembatan Wheatstone di perlihatkan pada gambar (3).
Gambar 3. Rangkaian Jembatan Wheatstone
Keterangan Gambar :
S: Saklar penghubung
G:Galvanometer
E: Sumber tegangan arus
Rs:Hambatan geser
Ra dan Rb:Hambatan yang sudah di ketahui nilainya.
Rx: Hambatan yang akan di tentukan nilainya.
Saat saklar S di tutup,maka arus akan melewati rangkaian.Jika jarum Galvanometer menyimpang artinya ada arus yang melewatinya,yaitu antara titik C dan D ada beda potensial.Dengan mengatur besarnya Ra dan Rb juga hambatan geser Rs akan dapat di capai galvanometer G tak teraliri arus,artinya tak ada beda potensial antara titik C dan D. Dengan demikian akan berlaku persamaan :
(3)
Untuk menyederhanakan rangkaian dan untuk menghubungkan besarnya R bergantung pada panjang penghantar, maka rangkaian jembatan Wheatstone dapat di ubah menggunakan kawat penghantar seperti gambar (4 ) di bawah ini:
Gambar 4. Rangkaian Jembatan Wheatstone menggunakan kontak geser di atas kawat penghantar
Pada kawat penghantar AB di berikan suatu kontak geser yang berasl dari ujung Galvanometer. Gunanya untuk mengatur agar tercapai pengukuran panjang L1dan L2 yang akan menghasilkan arus di Galvanometer sama dengan NOL. Oleh karena itu pada kawat AB perlu di lengkapi skala ukuran panjang.
Dengan menghubungkan persamaan (3) dengan persamaan (4) diperoleh hasil sebagai berikut:
………………………………………………………… (5)
Peralatan yang diperlukan :
a. Satu set Rangakaian Jembatan Wheatstone, yang terdiri dari :
1. DC Power Supply
2. Galvanometer
3. 2 Hambatan Pembanding ( Ra )
4. Hambatan yang akan diukur ( tertutup gelangnya )
III. Metode Percobaan
Prosedur Percobaan
1. Susun rangkaian seperti pada gambar (4). Setelah rangkaian yang anda susun di setujui assisten, hubungkan catu daya ke jaringan PLN.
2. Tempatkan kotak geser di tengah-tengah kawat hambatan.
3. ON kan posisi saklar catu daya.
4. Geser kotak gesernya sehingga arus yang melalui Galvanometer menjadi Nol.
5. Catat harga L1 dan L2 (sertakan ketidakpastiannya).
6. Ulangi langkah nomor 3-5 untuk harga Rx yang lain.
7. Ulangi langkah nomor 1-5 untuk Rx yang di hubungkan seri (gunakan hambatan di atas ).
8. Ulangi langkah nomor 1-5 untuk hambatan Rx yang di hubungkan paralel ( gunakan hambatan di atas).
IV. Buku Acuan
Serway, R. “Physics for scientist & Engineers With Modern Physics” , James Madison University Harrison burg, Virginia, 1989 Bab 28.
Resnick & Haliday, “ Fisika Jilid 2 ” (terjemahan) Bab 32.
daya listrik
Daya listrik
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt
Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dengan hambatan listrik menimbulkan kerja. Peranti mengkonversi kerja ini ke dalam berbagai bentuk yang berguna, seperti panas (seperti pada pemanas listrik), cahaya (seperti pada bola lampu), energi kinetik (motor listrik), dan suara (loudspeaker). Listrik dapat diperoleh dari pembangkit listrik atau penyimpan energi seperti baterai.
•
[
Dalam rangkaian listrik
Daya listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung menggunakan Hukum Joule, sesuai nama fisikawan Britania James Joule, yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik dapat berubah menjadi energi mekanik, dan sebaliknya.
di mana
P adalah daya (watt atau W)
I adalah arus (ampere atau A)
V adalah perbedaan potensial (volt atau V)
Sebagai contoh:
.
Hukum Joule dapat digabungkan dengan hukum Ohm untuk menghasilkan dua persamaan tambahan
di mana
R adalah hambatan listrik (Ohm atau Ω).
sebagai contoh:
dan
Daya listrik mengalir di manapun medan listrik dan magnet berada di tempat yang sama. Contoh paling sederhana adalah rangkaian listrik, yang sudah dibahas sebelumnya. Dalam kasus umum persamaan P = VI harus diganti dengan perhitungan yang lebih rumit, yaitu integral hasil kali vektor medan listrik dan medan magnet dalam ruang tertentu:
Hasilnya adalah skalar, karena ini adalah integral permukaan dari vektor Poynting
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Langsung ke: navigasi, cari
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt
Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dengan hambatan listrik menimbulkan kerja. Peranti mengkonversi kerja ini ke dalam berbagai bentuk yang berguna, seperti panas (seperti pada pemanas listrik), cahaya (seperti pada bola lampu), energi kinetik (motor listrik), dan suara (loudspeaker). Listrik dapat diperoleh dari pembangkit listrik atau penyimpan energi seperti baterai.
•
[
Dalam rangkaian listrik
Daya listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung menggunakan Hukum Joule, sesuai nama fisikawan Britania James Joule, yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik dapat berubah menjadi energi mekanik, dan sebaliknya.
di mana
P adalah daya (watt atau W)
I adalah arus (ampere atau A)
V adalah perbedaan potensial (volt atau V)
Sebagai contoh:
.
Hukum Joule dapat digabungkan dengan hukum Ohm untuk menghasilkan dua persamaan tambahan
di mana
R adalah hambatan listrik (Ohm atau Ω).
sebagai contoh:
dan
Daya listrik mengalir di manapun medan listrik dan magnet berada di tempat yang sama. Contoh paling sederhana adalah rangkaian listrik, yang sudah dibahas sebelumnya. Dalam kasus umum persamaan P = VI harus diganti dengan perhitungan yang lebih rumit, yaitu integral hasil kali vektor medan listrik dan medan magnet dalam ruang tertentu:
Hasilnya adalah skalar, karena ini adalah integral permukaan dari vektor Poynting
SIifat Gas Sempurna
SIFAT-SIFAT GAS SEMPURNA
Gas sempurna (atau gas ideal) bisa didefinisikan sebagai suatu keadaan zat, yang
penguapannya dari kondisi cair berlangsung sempurna. Oksigen, nitrogen, hidrogen dan
udara, pada batas temperatur tertentu, bisa juga disebut sebagai gas sempurna.
Hukum Gas Sempurna
Sifat fisik gas dikontrol oleh tiga variabel berikut:
1. Tekanan yang digunakan oleh gas.
2. Volume yang ditempati oleh gas.
3. Temperatur gas.
Sifat-sifat gas sempurna sempurna, yang mengalami perubahan pada variabel-
variabel yang disebutkan di atas, akan mengikuti hukum-hukum berikut (diperoleh dari
eksperimen):
1. Hukum Boyle.
2. Hukum Charles, dan
3. Hukum Gay-Lussac.
Hukum Boyle
Hukum ini diformulasikan oleh Robert Boyle pada tahun 1662. Hukum ini berbunyi,
”Tekanan mutlak suatu massa dari gas sempurna berubah secara berbanding terbalik
terhadap volumenya, jika temperaturnya tetap”. Secara matematik bisa ditulis:
v
p
1
∝ atau pv = konstan
Bentuk yang lebih berguna dari persamaan di atas adalah:
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
14p1v1 = p2v2 = p3v3 = .... = konstan
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
Hukum Charles
Hukum ini dirumuskan oleh warga negara Perancis bernama Jacques A.C. Charles
pada tahun 1787. Hukum ini dinyatakan dalam dua bentuk:
1. “Volume suatu massa gas sempurna berubah dengan berbanding langsung dengan
temperatur mutlak, jika tekanan mutlaknya konstan” . Secara matematik:
v ∝ T atau v/T = konstan
atau: ===
3
3
2
2
1
1
T
v
T
v
T
v
.... = konstan
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
2. ”Semua gas sempurna akan menagalami perubahan volume sebesar 1/273 dari
volume awalnya pada 0 0
C untuk setiap perubahan temperatur sebesar 1 0
C, jika
tekanan konstan”.
Misalkan, v0 = volume massa gas pada 00
C, dan
vt = volume massa gas yang sama pada t
0
C
maka, sesuai dengan pernyataan di atas,
0
0 00 0 .
273
273
.
273
1
T
T
v
t
vtvvvt
= ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=+=
atau:
0
0
T
v
T
vt
=
dimana, T = temperatur mutlak dari t
0
C
T0 = temperatur mutlak dari 00
C
Terlihat bahwa volume gas akan mengalami penurunan sebesar 1/273 dari volume
awalnya pada setiap penurunan temperatur 10
C. Maka pada temperatur -2730
C, volume
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
15gas akan nol.
1
Temperatur pada volume gas nol disebut temperatur nol mutlak.
Hukum Gay-Lussac
Hukum ini berbunyi: ”Tekanan mutlak dari suatu massa gas sempurna berubah
berbanding langsung dengan temperatur, jika volumenya konstan”. Secara matematik:
p ∝ T atau p/T = konstan
atau: ===
3
3
2
2
1
1
T
p
T
p
T
p
.... = konstan
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
Persamaan Gas Umum
Pada bagian sebelumnya, telah dibicarakan tentang hukum gas dimana
memberikan kita hubungan antara dua variabel, ketika variabel ketiga konstan. Dalam
kondisi sebenarnya, ketiga variabel yaitu: tekanan, volume dan temperatur, berubah
secara bersamaan. Untuk menyatakan kondisi ini, kedua hukum Boyle dan Charles
digabung, dan memberikan persamaan gas umum.
Berdasarkan hukum Boyle:
v
p
1
∝
atau:
p
v
1
∝
dan berdasarkan hukum Charles:
v ∝ T
Terlihat bahwa
p
T
v ∝
∴ pv ∝ T atau pv = CT
dimana C adalah konstanta, yang harganya tergantung pada massa dan sifat dari gas
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
16
1
Ini secara teoritis. Nilai pastinya adalah -273,160
C. Tetapi untuk praktisnya, nilainya diambil -2730
C saja. yang bersangkutan.
Bentuk yang lebih berguna dari persamaan di atas adalah:
Konstan
3
33
2
22
1
11
K ===
T
vp
T
vp
T
vp
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
Hukum Joule
Berbunyi ”Perubahan energi dalam dari gas sempurna berbanding langsung dengan
temperatur.” Secara matematik:
dU ∝ dT = m. C dT
dimana, m = massa gas
C = konstanta proporsionalitas, dikenal dengan kalor/panas spesifik.
Persamaan Karakteristik Gas
Adalah modifikasi dari persamaan gas umum. Jika volume (v) pada persamaan gas
umum dinyatakan dalam per 1 kg gas (disebut dengan volume spesifik, dan
dilambangkan dengan vs) maka konstanta C (pada persamaan gas umum) bisa diwakili
dengan konstanta lain R ( pada persamaan karakteristik gas). Sehingga persamaan gas
umum bisa ditulis ulang sebagai:
p.vs = RT
disini R disebut konstanta gas karakteristik atau secara sederhana disebut konstanta gas.
Untuk sembarang massa m kg, persamaan gas karakteristik menjadi:
m.p.vs = mRT
p.v = mRT (Q m.vs = v)
Catatan:
1. Satuan konstanta gas (R) bisa diperoleh sebagai berikut:
Kkg per m kg
KkgX
Xmkg/m 0
0
32
= ==
mT
pv
R
2. Pada satuan S.I., tekanan dalam N/m2
, sehingga:
R = Nm per kg
0
K = J/kg
0
K (Q Nm = J)
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
173. Harga konstanta gas (R) berbeda untuk gas yang berbeda. Harganya pada udara atmosfir diambil
29,27 kgm/kg
0
K (atau 287 J/kg
0
K atau 0,287 kJ/kg
0
K).
4. Persamaan pv = mRT bisa juga dinyatakan dalam bentuk lain, yaitu:
RTRT
v
m p ρ == (Q m/v = ρ)
dimana ρ adalah kerapatan gas yang bersangkutan.
Hukum Avogadro
Hukum ini berbunyi: ”volume yang sama dari gas-gas, pada temperatur dan
tekanan yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama”.
Maka, sesuai dengan hukum Avogadro, 1 m3
oksigen (O2) akan mempunyai jumlah
molekul yang sama dengan 1 m3
hidrogen (H2) jika temperatur dan tekanannya sama.
Pembuktian menunjukkan bahwa karena berat molekul hidrogen adalah 2 dan oksigen
adalah 16, sehingga molekul oksigen mempunyai berat 32/2 = 16 kali berat molekul
hidrogen. Karena 1 m3
kedua gas ini mempunyai jumlah molekul yang sama, dan berat
molekul oksigen 16 kali dari berat molekul hidrogen, kerapatan (atau berat spesifik)
oksigen adalah 16 kali dari kerapatan hidrogen. Maka, hukum Avogadro menunjukkan
bahwa kerapatan dua gas berbanding lurus dengan berat molekulnya, jika gas berada
pada temperatur dan tekanan yang sama.
Berat spesifik oksigen pada Normal Temperature and Pressure (disingkat N.T.P)
yaitu pada 00
C dan 1,0332 kg/cm2
absolut adalah 1,429 kg/m3
.
∴ Volume spesifik oksigen (pada 1 kg) pada NTP,
/kgm
429,1
1 3
= s
v
dan volume 32 kg (atau 1 kg molekul,1 kg mol) :
3
m 4,2232 x
429,1
1
= =
Dengan cara yang sama bisa dibuktikan bahwa volume 1 kg mol sembarang gas
pada NTP adalah 22,4 m3
.
Catatan: 1 gm mol (berat molekul dinyatakan dalam gm) dari semua gas akan menempati volume 22,4
liter pada NTP.
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
18Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
19
Harga berat molekul dari beberapa gas diberikan berikut ini:
No. Gas Berat
molekul
No. Gas Berat
Molekul
1.
2.
3.
4.
Hidrogen (H2)
Oksigen (O2)
Nitrogen (N2)
Karbon monoksida (CO)
2
32
28
28
5.
6.
7.
8.
Karbon dioksida (CO2)
Metana (CH4)
Asetilen (C2H3)
Sulfur dioksida (SO2)
44
16
26
64
Konstanta Gas Universal atau Konstanta Molar
Konstanta gas universal atau konstanta molar dari gas (biasanya dilambangkan
dengan Ru) adalah produk konstanta gas dan berat molekul gas. Secara matematik:
Ru = M R
Dimana, M = berat molekul gas yang dinyatakan dengan gm (yaitu gm-mol) atau
kg (yaitu kg-mol)*
R = konstanta gas
Secara umum, jika M1, M2, M3 dst, adalah berat molekul dari gas yang berbeda
dan R1, R2, R3 dst, masing-masing adalah konstanta gas tersebut, maka:
M1R1 = M2R2 = M3R3 ... = Ru
Catatan: 1. Harga Ru sama untuk semua gas.
2. Harganya adalah 848 kg-m/kg mol/K dalam MKS atau 8314 J/kg mol/K dalam SI.
3. Persamaan karakteristik gas (yaitu: pv = RT) bisa ditulis dalam bentuk berat molekul yaitu:
pv = MRT
Kalor Spesifik Gas
Kalor spesaifik suatu zat secara umum didefinisikan sebagai jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur per satuan massanya sebesar 10
C. Semua
cairan dan padatan hanya mempunyai satu harga kalor spesifik. Tetapi gas bisa
mempunyai banyak kalor spesifik. (antara nol sampai tak berhingga) tergantung pada
kondisi, dimana ia dipanaskan. Dua kalor spesifik berikut adalah yang penting di dalam
termodinamika:
1. Kalor spesifik pada volume konstan. 2. Kalor spesifik pada tekanan konstan.
Kalor Spesifik pada Volume Konstan
Adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu satuan
massa gas sebesar 10
C, jika dipanaskan pada volume konstan. Umumnya dilambangkan
dengan Cv atau Kv.
Gb.1. Kalor diberikan pada
volume tetap.
Misalkan sebuah gas diisikan pada sebuah kotak
dengan tutup yang tetap seperti ditunjukkan gambar.
Jika sekarang kotak dipanaskan, maka temperatur dan
tekanan gas dalam kotak akan naik. Karena tutup kotak
tetap, maka volume gas tidak berubah.
Kalor total yang diberikan ke gas pada volume tetap
adalah:
Q = massa X kalor spesifik pada vol. Konstan X
kenaikan teperatur
= m Cv (T2 – T1)
dimana, m = massa gas
T1 = temperatur awal gas
T2 = temperatur akhir gas
Jika gas dipanaskan pada volume konstan, tidak ada kerja yang dilakukan. Semua
energi kalor digunakan untuk menaikkan temperatur dan tekanan gas. Dengan kata lain,
semua kalor yang diberikan ada pada gas, dan menaikkan energi dalam gas.
Kalor Spesifik pada Tekanan Konstan
Adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatursatu satuan
massa gas sebesar 10
C, jika dipanaskan pada tekanan konstan. Biasanya dilambangkan
dengan Cp atau Kp.
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
20
Gb.2. Kalor diberikan pada
tekanan tetap.
Misalkan sebuah gas diisikan pada sebuah kotak
dengan tutup yang bergerak seperti ditunjukkan
gambar.
Jika sekarang kotak dipanaskan, maka temperatur dan
tekanan gas dalam kotak akan naik. Karena tutup kotak
bisa bergerak, maka ia akan naik ke atas, untuk
mengatasi kenaikan tekanan.
Kalor total yang diberikan ke gas pada tekanan
tetap adalah:
Q = massa X kalor spesifik pada tekanan konstan X kenaikan teperatur
= m Cp (T2 – T1)
dimana, m = massa gas
T1 = temperatur awal gas
T2 = temperatur akhir gas
Jika gas dipanaskan pada tekanan konstan, kalor yang diberikan ke gas
dimanfaatkan untuk dua hal berikut:
1. Untuk menaikkan temperatur gas. Kalor ini berada pada gas, dan
mengakibatkan kenaikan energi dalam. Secara matematis, bagian kalor ini
dirumuskan:
Q1 = m.Cv.(T2 – T1)
2. Untuk melakukan kerja luar/eksternal selama ekspansi. Secara matematis,
ditulis:
Q2 = p(v2 – v1) (dalam kalor mekanik)
J
vvp )( 12 −
= (dalam satuan kalor)
Terlihat bahwa kalor spesifik pada tekanan konstan lebih tinggi dari pada kalor
spesifik pada volume konstan.
Catatan: 1. kerja luar yang dilakukan bisa juga dinyatakan dengan :
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
21J
pvpv
J
vvp
W 12 12 )( −
=
−
= (dalam satuan kalor)
J
TTmR
J
mRT mRT )( 12 1 2 −
=
−
=
2. Dalam satuan S.I., persamaan di atas menjadi:
)()( 12 12 TTmRvvpW − = −=
Hubungan Antar Kalor Spesifik
Misalkan sebuah kotak dipanaskan pada tekanan konstan. Dan notasi sebagai
berikut:
m = massa gas
T1 = temperatur mutlak awal gas
T2 = temperatur absolut akhir gas
v1 = volume awal gas
v2 = volume akhir gas
Cp = kalor spesifik pada tekanan konstan
Cv = kalor spesifik pada volume konstan
p = tekanan konstan
Kita tahu bahwa kalor yang diberikan ke gas pada tekanan konstan:
Q = m Cp (T2 – T1)
• Kalor yang digunakan untuk kerja luar:
J
vvp
W )( 12 −
= ... (i)
dan kenaikan energi dalam:
ΔU = m Cv (T2 – T1) ... (ii)
Kita tahu bahwa:
Q = W + ΔU ... (iii)
Sehingga:
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
22m Cp (T2 – T1) =
J
vvp )( 12 −
+ m Cv (T2 – T1) …(iv)
Dengan menggunakan persamaan gas (pv = mRT), maka:
pv1 = mRT1
pv2 = mRT2
∴ p(v1-v2) = mR (T2 – T1)
Substitusikan harga p(v2 – v1) pada persamaan (iv):
)(.
)(
)(.
12
12
12 TTCm
J
TTmR
TTCm v p −+
−
=−
∴ v p C
J
R
C += ...(v)
atau
J
R
CC vp =− ...(vi)
Persamaan di atas bisa ditulis dengan:
J
R
CC vp =−
J
R
Cv =− )1 γ ( (dimana γ = Cp/Cv)
)1 γ ( −
=
J
R
Cv ...(vii)
Catatan: 1. Adalah hasil penting, membuktikan bahwa karakteristik konstanta gas adalah sama dengan
perbedaan kedua kalor spesifik.
2. Dalam S.I. persamaan di atas menjadi:
)1 γ ( −
=
R
Cv
dimana R adalah konstanta gas, dan nilainya diambil 0,287 kJ/kg
0
K.
Rasio Kalor Spesifik
Rasio dua kalor spesifik (yaitu Cp/Cv) dari gas adalah konstanta penting di dalam
termodinamika dan dilambangkan dengan γ. Rasio ini dikenal juga dengan indeks
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
23adiabatis. Karena Cp selalu lebih besar dari Cv , harga γ selalu lebih besar dari satu.
Seperti telah ditulis sebelumnya bahwa:
v p C
J
R
C +=
v v
p
JC
R
C
C
+= 1
v CJ
R
.
1 γ +=
Dalam satuan SI ditulis:
v C
R
+= 1 γ
Harga Cv dan Cp untuk beberapa gas pada temperatur antara 150
sampai 200
diberikan oleh tabel berikut:
Cp Cv
No. Nama gas
Satuan
MKS
Kcal/kg
0
K
Satuan SI
kJ/kg
0
K
Satuan
MKS
Kcal/kg
0
K
Satuan SI
kJ/kg
0
K
γ = Cp/Cv
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Udara
Karbon dioksida (CO2)
Oksigen (O2)
Nitrogen (N2)
Amonia (NH3)
Karbon monoksida (CO)
Hidrogen (H2)
Argon (A)
Helium (He)
Metana (CH4)
0,240
0,202
0,218
0,249
0,520
0,250
3,405
0,125
1,250
0,518
1,005
0,846
0,913
1,043
2,177
1,047
14,257
0,523
5,234
2,169
0,172
0,157
0,156
0,178
0,404
0,179
2,420
0,075
0,753
0,394
0,720
0,657
0,653
0,745
1,692
0,749
10,133
0,314
3,153
1,650
1,40
1,29
1,39
1,40
1,29
1,40
1,40
1,67
1,66
1,31
25
Enthalpi
Fungsi termodnamika khusus diperkenalkan untuk kemudahan. Fungsi tersebut
yang paling sederhana adalah enthalpi, H, dan didefinisikan dengan:
H = U + PV
Jika terjadi perubahan pada sistem, perubahan enthalpi:
dH = dU + d(PV)
Gas sempurna (atau gas ideal) bisa didefinisikan sebagai suatu keadaan zat, yang
penguapannya dari kondisi cair berlangsung sempurna. Oksigen, nitrogen, hidrogen dan
udara, pada batas temperatur tertentu, bisa juga disebut sebagai gas sempurna.
Hukum Gas Sempurna
Sifat fisik gas dikontrol oleh tiga variabel berikut:
1. Tekanan yang digunakan oleh gas.
2. Volume yang ditempati oleh gas.
3. Temperatur gas.
Sifat-sifat gas sempurna sempurna, yang mengalami perubahan pada variabel-
variabel yang disebutkan di atas, akan mengikuti hukum-hukum berikut (diperoleh dari
eksperimen):
1. Hukum Boyle.
2. Hukum Charles, dan
3. Hukum Gay-Lussac.
Hukum Boyle
Hukum ini diformulasikan oleh Robert Boyle pada tahun 1662. Hukum ini berbunyi,
”Tekanan mutlak suatu massa dari gas sempurna berubah secara berbanding terbalik
terhadap volumenya, jika temperaturnya tetap”. Secara matematik bisa ditulis:
v
p
1
∝ atau pv = konstan
Bentuk yang lebih berguna dari persamaan di atas adalah:
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
14p1v1 = p2v2 = p3v3 = .... = konstan
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
Hukum Charles
Hukum ini dirumuskan oleh warga negara Perancis bernama Jacques A.C. Charles
pada tahun 1787. Hukum ini dinyatakan dalam dua bentuk:
1. “Volume suatu massa gas sempurna berubah dengan berbanding langsung dengan
temperatur mutlak, jika tekanan mutlaknya konstan” . Secara matematik:
v ∝ T atau v/T = konstan
atau: ===
3
3
2
2
1
1
T
v
T
v
T
v
.... = konstan
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
2. ”Semua gas sempurna akan menagalami perubahan volume sebesar 1/273 dari
volume awalnya pada 0 0
C untuk setiap perubahan temperatur sebesar 1 0
C, jika
tekanan konstan”.
Misalkan, v0 = volume massa gas pada 00
C, dan
vt = volume massa gas yang sama pada t
0
C
maka, sesuai dengan pernyataan di atas,
0
0 00 0 .
273
273
.
273
1
T
T
v
t
vtvvvt
= ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
=+=
atau:
0
0
T
v
T
vt
=
dimana, T = temperatur mutlak dari t
0
C
T0 = temperatur mutlak dari 00
C
Terlihat bahwa volume gas akan mengalami penurunan sebesar 1/273 dari volume
awalnya pada setiap penurunan temperatur 10
C. Maka pada temperatur -2730
C, volume
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
15gas akan nol.
1
Temperatur pada volume gas nol disebut temperatur nol mutlak.
Hukum Gay-Lussac
Hukum ini berbunyi: ”Tekanan mutlak dari suatu massa gas sempurna berubah
berbanding langsung dengan temperatur, jika volumenya konstan”. Secara matematik:
p ∝ T atau p/T = konstan
atau: ===
3
3
2
2
1
1
T
p
T
p
T
p
.... = konstan
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
Persamaan Gas Umum
Pada bagian sebelumnya, telah dibicarakan tentang hukum gas dimana
memberikan kita hubungan antara dua variabel, ketika variabel ketiga konstan. Dalam
kondisi sebenarnya, ketiga variabel yaitu: tekanan, volume dan temperatur, berubah
secara bersamaan. Untuk menyatakan kondisi ini, kedua hukum Boyle dan Charles
digabung, dan memberikan persamaan gas umum.
Berdasarkan hukum Boyle:
v
p
1
∝
atau:
p
v
1
∝
dan berdasarkan hukum Charles:
v ∝ T
Terlihat bahwa
p
T
v ∝
∴ pv ∝ T atau pv = CT
dimana C adalah konstanta, yang harganya tergantung pada massa dan sifat dari gas
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
16
1
Ini secara teoritis. Nilai pastinya adalah -273,160
C. Tetapi untuk praktisnya, nilainya diambil -2730
C saja. yang bersangkutan.
Bentuk yang lebih berguna dari persamaan di atas adalah:
Konstan
3
33
2
22
1
11
K ===
T
vp
T
vp
T
vp
dimana notasi 1, 2 dan 3 mengacu kepada kondisi yang berbeda.
Hukum Joule
Berbunyi ”Perubahan energi dalam dari gas sempurna berbanding langsung dengan
temperatur.” Secara matematik:
dU ∝ dT = m. C dT
dimana, m = massa gas
C = konstanta proporsionalitas, dikenal dengan kalor/panas spesifik.
Persamaan Karakteristik Gas
Adalah modifikasi dari persamaan gas umum. Jika volume (v) pada persamaan gas
umum dinyatakan dalam per 1 kg gas (disebut dengan volume spesifik, dan
dilambangkan dengan vs) maka konstanta C (pada persamaan gas umum) bisa diwakili
dengan konstanta lain R ( pada persamaan karakteristik gas). Sehingga persamaan gas
umum bisa ditulis ulang sebagai:
p.vs = RT
disini R disebut konstanta gas karakteristik atau secara sederhana disebut konstanta gas.
Untuk sembarang massa m kg, persamaan gas karakteristik menjadi:
m.p.vs = mRT
p.v = mRT (Q m.vs = v)
Catatan:
1. Satuan konstanta gas (R) bisa diperoleh sebagai berikut:
Kkg per m kg
KkgX
Xmkg/m 0
0
32
= ==
mT
pv
R
2. Pada satuan S.I., tekanan dalam N/m2
, sehingga:
R = Nm per kg
0
K = J/kg
0
K (Q Nm = J)
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
173. Harga konstanta gas (R) berbeda untuk gas yang berbeda. Harganya pada udara atmosfir diambil
29,27 kgm/kg
0
K (atau 287 J/kg
0
K atau 0,287 kJ/kg
0
K).
4. Persamaan pv = mRT bisa juga dinyatakan dalam bentuk lain, yaitu:
RTRT
v
m p ρ == (Q m/v = ρ)
dimana ρ adalah kerapatan gas yang bersangkutan.
Hukum Avogadro
Hukum ini berbunyi: ”volume yang sama dari gas-gas, pada temperatur dan
tekanan yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama”.
Maka, sesuai dengan hukum Avogadro, 1 m3
oksigen (O2) akan mempunyai jumlah
molekul yang sama dengan 1 m3
hidrogen (H2) jika temperatur dan tekanannya sama.
Pembuktian menunjukkan bahwa karena berat molekul hidrogen adalah 2 dan oksigen
adalah 16, sehingga molekul oksigen mempunyai berat 32/2 = 16 kali berat molekul
hidrogen. Karena 1 m3
kedua gas ini mempunyai jumlah molekul yang sama, dan berat
molekul oksigen 16 kali dari berat molekul hidrogen, kerapatan (atau berat spesifik)
oksigen adalah 16 kali dari kerapatan hidrogen. Maka, hukum Avogadro menunjukkan
bahwa kerapatan dua gas berbanding lurus dengan berat molekulnya, jika gas berada
pada temperatur dan tekanan yang sama.
Berat spesifik oksigen pada Normal Temperature and Pressure (disingkat N.T.P)
yaitu pada 00
C dan 1,0332 kg/cm2
absolut adalah 1,429 kg/m3
.
∴ Volume spesifik oksigen (pada 1 kg) pada NTP,
/kgm
429,1
1 3
= s
v
dan volume 32 kg (atau 1 kg molekul,1 kg mol) :
3
m 4,2232 x
429,1
1
= =
Dengan cara yang sama bisa dibuktikan bahwa volume 1 kg mol sembarang gas
pada NTP adalah 22,4 m3
.
Catatan: 1 gm mol (berat molekul dinyatakan dalam gm) dari semua gas akan menempati volume 22,4
liter pada NTP.
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
18Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
19
Harga berat molekul dari beberapa gas diberikan berikut ini:
No. Gas Berat
molekul
No. Gas Berat
Molekul
1.
2.
3.
4.
Hidrogen (H2)
Oksigen (O2)
Nitrogen (N2)
Karbon monoksida (CO)
2
32
28
28
5.
6.
7.
8.
Karbon dioksida (CO2)
Metana (CH4)
Asetilen (C2H3)
Sulfur dioksida (SO2)
44
16
26
64
Konstanta Gas Universal atau Konstanta Molar
Konstanta gas universal atau konstanta molar dari gas (biasanya dilambangkan
dengan Ru) adalah produk konstanta gas dan berat molekul gas. Secara matematik:
Ru = M R
Dimana, M = berat molekul gas yang dinyatakan dengan gm (yaitu gm-mol) atau
kg (yaitu kg-mol)*
R = konstanta gas
Secara umum, jika M1, M2, M3 dst, adalah berat molekul dari gas yang berbeda
dan R1, R2, R3 dst, masing-masing adalah konstanta gas tersebut, maka:
M1R1 = M2R2 = M3R3 ... = Ru
Catatan: 1. Harga Ru sama untuk semua gas.
2. Harganya adalah 848 kg-m/kg mol/K dalam MKS atau 8314 J/kg mol/K dalam SI.
3. Persamaan karakteristik gas (yaitu: pv = RT) bisa ditulis dalam bentuk berat molekul yaitu:
pv = MRT
Kalor Spesifik Gas
Kalor spesaifik suatu zat secara umum didefinisikan sebagai jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur per satuan massanya sebesar 10
C. Semua
cairan dan padatan hanya mempunyai satu harga kalor spesifik. Tetapi gas bisa
mempunyai banyak kalor spesifik. (antara nol sampai tak berhingga) tergantung pada
kondisi, dimana ia dipanaskan. Dua kalor spesifik berikut adalah yang penting di dalam
termodinamika:
1. Kalor spesifik pada volume konstan. 2. Kalor spesifik pada tekanan konstan.
Kalor Spesifik pada Volume Konstan
Adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu satuan
massa gas sebesar 10
C, jika dipanaskan pada volume konstan. Umumnya dilambangkan
dengan Cv atau Kv.
Gb.1. Kalor diberikan pada
volume tetap.
Misalkan sebuah gas diisikan pada sebuah kotak
dengan tutup yang tetap seperti ditunjukkan gambar.
Jika sekarang kotak dipanaskan, maka temperatur dan
tekanan gas dalam kotak akan naik. Karena tutup kotak
tetap, maka volume gas tidak berubah.
Kalor total yang diberikan ke gas pada volume tetap
adalah:
Q = massa X kalor spesifik pada vol. Konstan X
kenaikan teperatur
= m Cv (T2 – T1)
dimana, m = massa gas
T1 = temperatur awal gas
T2 = temperatur akhir gas
Jika gas dipanaskan pada volume konstan, tidak ada kerja yang dilakukan. Semua
energi kalor digunakan untuk menaikkan temperatur dan tekanan gas. Dengan kata lain,
semua kalor yang diberikan ada pada gas, dan menaikkan energi dalam gas.
Kalor Spesifik pada Tekanan Konstan
Adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatursatu satuan
massa gas sebesar 10
C, jika dipanaskan pada tekanan konstan. Biasanya dilambangkan
dengan Cp atau Kp.
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
20
Gb.2. Kalor diberikan pada
tekanan tetap.
Misalkan sebuah gas diisikan pada sebuah kotak
dengan tutup yang bergerak seperti ditunjukkan
gambar.
Jika sekarang kotak dipanaskan, maka temperatur dan
tekanan gas dalam kotak akan naik. Karena tutup kotak
bisa bergerak, maka ia akan naik ke atas, untuk
mengatasi kenaikan tekanan.
Kalor total yang diberikan ke gas pada tekanan
tetap adalah:
Q = massa X kalor spesifik pada tekanan konstan X kenaikan teperatur
= m Cp (T2 – T1)
dimana, m = massa gas
T1 = temperatur awal gas
T2 = temperatur akhir gas
Jika gas dipanaskan pada tekanan konstan, kalor yang diberikan ke gas
dimanfaatkan untuk dua hal berikut:
1. Untuk menaikkan temperatur gas. Kalor ini berada pada gas, dan
mengakibatkan kenaikan energi dalam. Secara matematis, bagian kalor ini
dirumuskan:
Q1 = m.Cv.(T2 – T1)
2. Untuk melakukan kerja luar/eksternal selama ekspansi. Secara matematis,
ditulis:
Q2 = p(v2 – v1) (dalam kalor mekanik)
J
vvp )( 12 −
= (dalam satuan kalor)
Terlihat bahwa kalor spesifik pada tekanan konstan lebih tinggi dari pada kalor
spesifik pada volume konstan.
Catatan: 1. kerja luar yang dilakukan bisa juga dinyatakan dengan :
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
21J
pvpv
J
vvp
W 12 12 )( −
=
−
= (dalam satuan kalor)
J
TTmR
J
mRT mRT )( 12 1 2 −
=
−
=
2. Dalam satuan S.I., persamaan di atas menjadi:
)()( 12 12 TTmRvvpW − = −=
Hubungan Antar Kalor Spesifik
Misalkan sebuah kotak dipanaskan pada tekanan konstan. Dan notasi sebagai
berikut:
m = massa gas
T1 = temperatur mutlak awal gas
T2 = temperatur absolut akhir gas
v1 = volume awal gas
v2 = volume akhir gas
Cp = kalor spesifik pada tekanan konstan
Cv = kalor spesifik pada volume konstan
p = tekanan konstan
Kita tahu bahwa kalor yang diberikan ke gas pada tekanan konstan:
Q = m Cp (T2 – T1)
• Kalor yang digunakan untuk kerja luar:
J
vvp
W )( 12 −
= ... (i)
dan kenaikan energi dalam:
ΔU = m Cv (T2 – T1) ... (ii)
Kita tahu bahwa:
Q = W + ΔU ... (iii)
Sehingga:
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
22m Cp (T2 – T1) =
J
vvp )( 12 −
+ m Cv (T2 – T1) …(iv)
Dengan menggunakan persamaan gas (pv = mRT), maka:
pv1 = mRT1
pv2 = mRT2
∴ p(v1-v2) = mR (T2 – T1)
Substitusikan harga p(v2 – v1) pada persamaan (iv):
)(.
)(
)(.
12
12
12 TTCm
J
TTmR
TTCm v p −+
−
=−
∴ v p C
J
R
C += ...(v)
atau
J
R
CC vp =− ...(vi)
Persamaan di atas bisa ditulis dengan:
J
R
CC vp =−
J
R
Cv =− )1 γ ( (dimana γ = Cp/Cv)
)1 γ ( −
=
J
R
Cv ...(vii)
Catatan: 1. Adalah hasil penting, membuktikan bahwa karakteristik konstanta gas adalah sama dengan
perbedaan kedua kalor spesifik.
2. Dalam S.I. persamaan di atas menjadi:
)1 γ ( −
=
R
Cv
dimana R adalah konstanta gas, dan nilainya diambil 0,287 kJ/kg
0
K.
Rasio Kalor Spesifik
Rasio dua kalor spesifik (yaitu Cp/Cv) dari gas adalah konstanta penting di dalam
termodinamika dan dilambangkan dengan γ. Rasio ini dikenal juga dengan indeks
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
23adiabatis. Karena Cp selalu lebih besar dari Cv , harga γ selalu lebih besar dari satu.
Seperti telah ditulis sebelumnya bahwa:
v p C
J
R
C +=
v v
p
JC
R
C
C
+= 1
v CJ
R
.
1 γ +=
Dalam satuan SI ditulis:
v C
R
+= 1 γ
Harga Cv dan Cp untuk beberapa gas pada temperatur antara 150
sampai 200
diberikan oleh tabel berikut:
Cp Cv
No. Nama gas
Satuan
MKS
Kcal/kg
0
K
Satuan SI
kJ/kg
0
K
Satuan
MKS
Kcal/kg
0
K
Satuan SI
kJ/kg
0
K
γ = Cp/Cv
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Udara
Karbon dioksida (CO2)
Oksigen (O2)
Nitrogen (N2)
Amonia (NH3)
Karbon monoksida (CO)
Hidrogen (H2)
Argon (A)
Helium (He)
Metana (CH4)
0,240
0,202
0,218
0,249
0,520
0,250
3,405
0,125
1,250
0,518
1,005
0,846
0,913
1,043
2,177
1,047
14,257
0,523
5,234
2,169
0,172
0,157
0,156
0,178
0,404
0,179
2,420
0,075
0,753
0,394
0,720
0,657
0,653
0,745
1,692
0,749
10,133
0,314
3,153
1,650
1,40
1,29
1,39
1,40
1,29
1,40
1,40
1,67
1,66
1,31
25
Enthalpi
Fungsi termodnamika khusus diperkenalkan untuk kemudahan. Fungsi tersebut
yang paling sederhana adalah enthalpi, H, dan didefinisikan dengan:
H = U + PV
Jika terjadi perubahan pada sistem, perubahan enthalpi:
dH = dU + d(PV)
Termodinamika
Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika secara luas bisa didefinisikan sebagai luas atau ruang
tertentu dimana proses termodinamika terjadi. Atau adalah suatu daerah dimana
perhatian kita difokuskan dalam mempelajari proses termodinamika. Sedikit observasi
akan memperlihatkan bahwa sistem termodinamika mempunyai batas sistem, dan segala
sesuatu yang ada di luar batas sistem disebut lingkungan. Batas sistem ini bisa saja
berupa batas tetap seperti pada tangki yang berisi gas yang terkompresi, atau batas
bergerak seperti yang dijumpai pada sejumlah volume cairan di dalam saluran pipa.
Klasifikasi Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika bisa diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok:
1. Sistem tertutup; 2. Sistem terbuka; dan 3. Sistem terisolasi.
1. Sistem tertutup.
Merupakan sistem massa tetap dan identitas batas sistem ditentukan oleh ruang zat
yang menempatinya. Sistem tertutup ditunjukkan oleh gambar 1. Gas di dalam silinder
dianggap sebagai suatu sistem. Jika panas diberikan ke silinder dari sumber luar,
temperatur gas akan naik dan piston bergerak ke atas.
Gambar 1. Sistem termodinamika tertutup.
Ketika piston naik, batas sistem bergerak. Dengan kata lain, panas dan kerja
melewati batas sistem selama proses, tetapi tidak ada terjadi penambahan atau
pengurangan massa zat.
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
92. Sistem terbuka
Pada sistem ini, zat melewati batas sistem. Panas dan kerja bisa juga melewati
batas sistem. Gambar 2 menunjukkan diagram sebuah kompresor udara yang
menggambarkan sistem terbuka ini.
Gambar 2. Sistem termodinamika terbuka.
Zat yang melewati batas sistem adalah udara bertekanan rendah (L.P) yang
memasuki kompresor dan udara bertekanan tinggi (H.P) yang meninggalkan kompresor.
Kerja melewati batas sistem melalui poros penggerak dan panas ditransfer melewati
batas sistem melalui dinding silinder.
3. Sistem terisolasi
Adalah sebuah sistem yang sama sekali tidak dipengaruhi oleh lingkungannya.
Sistem ini massanya tetap dan tidak ada panas atau kerja yang melewati batas sistem.
Sifat-sifat Sistem
Keadaan sistem bisa diidentifikasi atau diterangkan dengan besaran yang bisa
diobservasi seperti volume, temperatur, tekanan, kerapatan dan sebagainya. Semua
besaran yang mengidentifikasi keadaan sistem disebut sifat-sifat sistem.
Klasifikasi Sifat-sifat Sistem
Sifat-sifat termodinamika bisa dibagi atas dua kelompok umum:
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
10Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
11
1. Sifat ekstensif, dan 2. Sifat intensif.
1. Sifat ekstensif
Besaran sifat dari sistem dibagi ke dalam beberapa bagian. Sifat sistem, yang harga
untuk keseluruhan sistem merupakan jumlah dari harga komponen-komponen
individu sistem tersebut, disebut sifat ekstensif. Contohnya, volume total, massa
total, dan energi total sistem adalah sifat-sifat ekstensif.
2. Sifat intensif
Perhatikan bahwa temperatur sistem bukanlah jumlah dari temperatur-temperatur
bagian sistem. Begitu juga dengan tekanan dan kerapatan sistem. Sifat-sifat seperti
temperatur, tekanan dan kerapatan ini disebut sifat intensif.
Kesetimbangan Termal
Misalkan dua benda yang berasal dari material yang sama atau berbeda, yang satu
panas, dan lainnya dingin. Ketika benda ini ditemukan, benda yang panas menjadi lebih
dingin dan benda yang dingin menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan
bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan dimana tidak ada
perubahan yang bisa diamati terhadap sifat-sifat kedua benda tersebut. Keadaan ini
disebut keadaan kesetimbangan termal, dan kedua benda akan mempunyai temperatur
yang sama.
Hukum Termodinamika
Berikut ini ada tiga hukum termodinamika yang penting untuk diketahui:
1. Hukum termodinamika ke-nol;
2. Hukum termodinamika kesatu dan
3. Hukum termodinamika kedua.
Hukum Ke-nol Termodinamika
Hukum ini berbunyi: “Jika dua benda berada dalam kondisi kesetimbangan termal
dengan benda ketiga, maka benda-benda tersebut berada dalam kesetimbangan termal
satu sama lainnya”.
Hukum Kesatu Termodinamika
Hukum ini berbunyi: “Kalor dan kerja mekanik adalah bisa saling tukar”. Sesuai
dengan hukum ini, maka sejumlah kerja mekanik dibutuhkan untuk menghasilkan
sejumlah kalor, dan sebaliknya.
Hukum ini bisa juga dinyatakan sebagai: “Energi tidak bisa dibuat atau
dimusnahkan, namun bisa dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”. Sesuai dengan
hukum ini, energi yang diberikan oleh kalor mesti sama dengan kerja eksternal yang
dilakukan ditambah dengan perolehan energi dalam karena kenaikan temperatur.
Secara matematik:
Q = ΔU +W
dimana, Q = kalor yang dipindahkan
ΔU = perubahan energi dalam
W = kerja yang dilakukan dalam satuan kalor
Persamaan di atas bisa juga ditulis dalam bentuk diferensial:
dQ = dU + dW
Hukum Kedua Termodinamika
Hukum ini berbunyi: “Ada batas tertentu dari jumlah energi mekanik, yang diperoleh
dari sejumlah energi panas”.
Hukum termodinamika ini telah dinyatakan oleh Claussius dalam bentuk yang sedikit
berbeda: “adalah tidak mungkin bagi mesin yang bekerja sendiri bekerja dalam proses
siklik, untuk mentransfer panas dari benda dengan temperatur lebih rendah ke benda
dengan temperatur yang lebih tinggi, tanpa adanya bantuan pihak luar”. Atau dengan
kata lain, panas tidak bisa mengalir dengan sendirinya dari benda dingin ke benda panas
tanpa bantuan pihak eksternal.
Hukum ini juga dinyatakan oleh Kelvin-Planck sebagai: “adalah tidak mungkin
membuat mesin yang bekerja dalam proses siklik yang tujuan tunggalnya untuk
mengkonversi energi panas ke energi kerja”. Dengan kata lain, tidak ada mesin panas
sebenarnya, bekerja dalam proses siklik, bisa merubah energi panas yang diberikan
menjadi kerja mekanik. Artinya terjadi penurunan energi dalam proses menghasilkan
kerja mekanik dari panas. Berdasarkan pernyataan ini, hukum kedua termodinamika
kadang-kadang disebut sebagai hukum degradasi energi.
Sistem termodinamika secara luas bisa didefinisikan sebagai luas atau ruang
tertentu dimana proses termodinamika terjadi. Atau adalah suatu daerah dimana
perhatian kita difokuskan dalam mempelajari proses termodinamika. Sedikit observasi
akan memperlihatkan bahwa sistem termodinamika mempunyai batas sistem, dan segala
sesuatu yang ada di luar batas sistem disebut lingkungan. Batas sistem ini bisa saja
berupa batas tetap seperti pada tangki yang berisi gas yang terkompresi, atau batas
bergerak seperti yang dijumpai pada sejumlah volume cairan di dalam saluran pipa.
Klasifikasi Sistem Termodinamika
Sistem termodinamika bisa diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok:
1. Sistem tertutup; 2. Sistem terbuka; dan 3. Sistem terisolasi.
1. Sistem tertutup.
Merupakan sistem massa tetap dan identitas batas sistem ditentukan oleh ruang zat
yang menempatinya. Sistem tertutup ditunjukkan oleh gambar 1. Gas di dalam silinder
dianggap sebagai suatu sistem. Jika panas diberikan ke silinder dari sumber luar,
temperatur gas akan naik dan piston bergerak ke atas.
Gambar 1. Sistem termodinamika tertutup.
Ketika piston naik, batas sistem bergerak. Dengan kata lain, panas dan kerja
melewati batas sistem selama proses, tetapi tidak ada terjadi penambahan atau
pengurangan massa zat.
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
92. Sistem terbuka
Pada sistem ini, zat melewati batas sistem. Panas dan kerja bisa juga melewati
batas sistem. Gambar 2 menunjukkan diagram sebuah kompresor udara yang
menggambarkan sistem terbuka ini.
Gambar 2. Sistem termodinamika terbuka.
Zat yang melewati batas sistem adalah udara bertekanan rendah (L.P) yang
memasuki kompresor dan udara bertekanan tinggi (H.P) yang meninggalkan kompresor.
Kerja melewati batas sistem melalui poros penggerak dan panas ditransfer melewati
batas sistem melalui dinding silinder.
3. Sistem terisolasi
Adalah sebuah sistem yang sama sekali tidak dipengaruhi oleh lingkungannya.
Sistem ini massanya tetap dan tidak ada panas atau kerja yang melewati batas sistem.
Sifat-sifat Sistem
Keadaan sistem bisa diidentifikasi atau diterangkan dengan besaran yang bisa
diobservasi seperti volume, temperatur, tekanan, kerapatan dan sebagainya. Semua
besaran yang mengidentifikasi keadaan sistem disebut sifat-sifat sistem.
Klasifikasi Sifat-sifat Sistem
Sifat-sifat termodinamika bisa dibagi atas dua kelompok umum:
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
10Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
11
1. Sifat ekstensif, dan 2. Sifat intensif.
1. Sifat ekstensif
Besaran sifat dari sistem dibagi ke dalam beberapa bagian. Sifat sistem, yang harga
untuk keseluruhan sistem merupakan jumlah dari harga komponen-komponen
individu sistem tersebut, disebut sifat ekstensif. Contohnya, volume total, massa
total, dan energi total sistem adalah sifat-sifat ekstensif.
2. Sifat intensif
Perhatikan bahwa temperatur sistem bukanlah jumlah dari temperatur-temperatur
bagian sistem. Begitu juga dengan tekanan dan kerapatan sistem. Sifat-sifat seperti
temperatur, tekanan dan kerapatan ini disebut sifat intensif.
Kesetimbangan Termal
Misalkan dua benda yang berasal dari material yang sama atau berbeda, yang satu
panas, dan lainnya dingin. Ketika benda ini ditemukan, benda yang panas menjadi lebih
dingin dan benda yang dingin menjadi lebih panas. Jika kedua benda ini dibiarkan
bersinggungan untuk beberapa lama, akan tercapai keadaan dimana tidak ada
perubahan yang bisa diamati terhadap sifat-sifat kedua benda tersebut. Keadaan ini
disebut keadaan kesetimbangan termal, dan kedua benda akan mempunyai temperatur
yang sama.
Hukum Termodinamika
Berikut ini ada tiga hukum termodinamika yang penting untuk diketahui:
1. Hukum termodinamika ke-nol;
2. Hukum termodinamika kesatu dan
3. Hukum termodinamika kedua.
Hukum Ke-nol Termodinamika
Hukum ini berbunyi: “Jika dua benda berada dalam kondisi kesetimbangan termal
dengan benda ketiga, maka benda-benda tersebut berada dalam kesetimbangan termal
satu sama lainnya”.
Hukum Kesatu Termodinamika
Hukum ini berbunyi: “Kalor dan kerja mekanik adalah bisa saling tukar”. Sesuai
dengan hukum ini, maka sejumlah kerja mekanik dibutuhkan untuk menghasilkan
sejumlah kalor, dan sebaliknya.
Hukum ini bisa juga dinyatakan sebagai: “Energi tidak bisa dibuat atau
dimusnahkan, namun bisa dirubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya”. Sesuai dengan
hukum ini, energi yang diberikan oleh kalor mesti sama dengan kerja eksternal yang
dilakukan ditambah dengan perolehan energi dalam karena kenaikan temperatur.
Secara matematik:
Q = ΔU +W
dimana, Q = kalor yang dipindahkan
ΔU = perubahan energi dalam
W = kerja yang dilakukan dalam satuan kalor
Persamaan di atas bisa juga ditulis dalam bentuk diferensial:
dQ = dU + dW
Hukum Kedua Termodinamika
Hukum ini berbunyi: “Ada batas tertentu dari jumlah energi mekanik, yang diperoleh
dari sejumlah energi panas”.
Hukum termodinamika ini telah dinyatakan oleh Claussius dalam bentuk yang sedikit
berbeda: “adalah tidak mungkin bagi mesin yang bekerja sendiri bekerja dalam proses
siklik, untuk mentransfer panas dari benda dengan temperatur lebih rendah ke benda
dengan temperatur yang lebih tinggi, tanpa adanya bantuan pihak luar”. Atau dengan
kata lain, panas tidak bisa mengalir dengan sendirinya dari benda dingin ke benda panas
tanpa bantuan pihak eksternal.
Hukum ini juga dinyatakan oleh Kelvin-Planck sebagai: “adalah tidak mungkin
membuat mesin yang bekerja dalam proses siklik yang tujuan tunggalnya untuk
mengkonversi energi panas ke energi kerja”. Dengan kata lain, tidak ada mesin panas
sebenarnya, bekerja dalam proses siklik, bisa merubah energi panas yang diberikan
menjadi kerja mekanik. Artinya terjadi penurunan energi dalam proses menghasilkan
kerja mekanik dari panas. Berdasarkan pernyataan ini, hukum kedua termodinamika
kadang-kadang disebut sebagai hukum degradasi energi.
Hukum Newton
Hukum Gerak
Newton telah merumuskan tiga hukum tentang gerak, dimana merupakan dasar
asumsi untuk sebuah sistem dinamis. Ketiga hukum tentang gerak ini dikenal sebagai:
1. Hukum pertama Newton tentang gerak.
2. Hukum kedua Newton tentang gerak.
3. Hukum ketiga Newton tentang gerak.
Hukum Pertama Newton
Menyatakan : Setiap benda akan tetap diam atau bergerak secara teratur dalam
sebuah garis lurus, kecuali ada gaya yang bekerja padanya.
Hukum Kedua Newton
menyatakan: Laju perubahan momentum secara langsung berbanding lurus
dengan gaya yang bekerja dan terjadi pada arah yang sama dengan arah gaya yang
bekerja.
Misalkan sebuah gaya bekerja pada sebuah benda yang membuat benda itu
bergerak. Katakan:
m = massa benda
F = gaya yang bekerja
u = kecepatan awal benda
v = kecepatan akhir benda
t = waktu benda tersebut merubah kecepatannya dari u ke v dalam detik.
Menurut hukum kedua Newton tentang gerak:
t
uvm
t
mumv
F
)( −
∝ −
∝
F ma kma dimana a =percepatan= (v-u)/t
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
1Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
2
k adalah konstanta.
Massa dan Berat
a. Massa
Adalah jumlah materi yang terkandung pada suatu benda, dan tidak berubah karena
perubahan posisinya di permukaan bumi. Massa benda diukur dengan perbandingan
langsung dengan massa standar dengan menggunakan timbangan.
b. Berat
Adalah jumlah tarikan, dari bumi terhadap suatu benda. Karena besar tarikan berubah
karena perbedaan jarak benda terhadap pusat bumi, maka berat benda juga akan
berubah karena perubahan posisinya di permukaan bumi. Jadi jelas bahwa berat
adalah sebuah gaya.
Besar tarikan bumi dalam satuan Metriks, pada level permukaan laut dan lintang
450
, telah diambil sebagai satu satuan gaya dan disebut satu kilogram gaya.
Sayangnya satuannya sama dengan satuan massa.
Berat benda diukur dengan menggunakan timbangan pegas, yang akan
menunjukkan variasi tarikan pegas jika benda dipindahkan dari satu tempat ke tempat
lain.
Pada satuan CGS, satuan gaya adalah dyne. Satu dyne didefinisikan sebagai
gaya, ketika bekerja pada massa satu gram, akan menghasilkan percepatan sebesar 1
cm/sec2
pada arah gaya yang bekerja tersebut.
Demikian pula dalam satuan MKS atau SI, satuan gaya disebut Newton
(disingkat N). Satu Newton didefinisikan sebagai gaya, ketika bekerja pada massa
satu kilogram, akan menghasilkan percepatan 1 m/sec2
pada arah gaya yang bekerja
tersebut.
Satuan Absolut dan Gravitasi dari Gaya
Dari penjelasan diatas, jika sebuah benda bergerak dengan percepatan 9,81 m/sec2
,
gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah 9,81 N. Tetapi kita tahu bahwa massa 1
kg yang mengalami tarikan bumi dengan percepatan 9,81 m/sec2
adalah 1 kg-berat.
Sehingga:
1 kg-berat = 9,81 N
dengan cara yang sama: Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
3
1 gm-berat = 981 dyne
Satuan gaya diatas yaitu kg-berat dan gm-berat (untuk kemudahan biasanya ditulis
hanya kg dan gm) disebut gravitasi atau satuan ahli teknik tentang gaya, sedangkan
Newton dan dyne disebut satuan absolut atau satuan saintific gaya.
Untuk membedakan satuan massa dengan berat, diperkenalkan massa benda dalam
satuan yang baru yaitu Khurmi, dimana 1 Khurmi adalah massa benda dalam kg dibagi
dengan percepatan gravitasi (g=9,81).
Hukum Newton Ketiga Tentang Gerak
Menyatakan bahwa “setiap aksi, selalu ada reaksi yang sama besarnya dan
berlawanan arah”.
Kerja
Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah benda dan benda mengalami perpindahan,
dikatakan bahwa telah dilakukan kerja. Contohnya, jika sebuah gaya F bekerja pada
sebuah benda sehingga menghasilkan perpindahan x pada arah gaya, kemudian kerja
yang dilakukan oleh gaya:
W = F . x
Satuan kerja bergantung pada satuan gaya dan perpindahan. Pada sistem MKS, satuan
kerja adalah kilogram-meter (kg-m). Dalam sistem SI, satuan kerja adalah Newton-
meter (N-m).
Daya
Adalah laju kerja atau kerja per satuan waktu. Daya adalah pengukuran kinerja
suatu mesin, misalnya: sebuah mesin melakukan sejumlah kerja dalam satu detik akan
dua kali lebih bertenaga dari pada mesin yang mengerjakan kerja yang sama dalam dua
detik. Secara matematik Daya:
Daya = Kerja yang dilakukan
Waktu yang digunakan
Dalam sistem Metrik, satuan daya adalah daya kuda yang sama dengan 4500 kg-m per
menit atau 75 kg-m per detik. Dalam sistem SI, satuan daya adalah Watt, yaitu sama Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
4
dengan 1 N-m/s atau 1 J/s. Umumnya satuan daya yang lebih besar digunakan kilowatt
(kW) yaitu sama dengan 1000 W.
Energi
Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja. Energi dijumpai dalam
berbagai bentuk, yaitu: mekanik, listrik, kimia, panas, cahaya dsb. Energi mekanik terdiri
dari:
1. Energi potensial.
2. Energi kinetik.
Energi potensial dipunyai oleh benda untuk melakukan kerja karena letaknya,
sedangkan energi kinetik ada karena massa dan kecepatan.
Hukum Kekekalan Energi
Menyatakan bahwa “energi tidak bisa dibuat atau dimusnahkan, namun bisa dirubah
dari satu bentuk ke bentuk lainnya”.
Tekanan
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Satuan tekanan bergantung
pada satuan gaya dan luas. Pada sistem MKS, satuan tekanan yang digunakan adalah
kg/cm2
dan kg/m2
. Kadang-kadang tekanan digunakan dengan satuan atmosfir dan
ditulis dengan ata. Dimana 1 ata = 1 kg/cm2
.
Pada sistem SI, satuan tekanan yang digunakan adalah N/mm2
, N/m2
, kN/m2
,
MN/m2
dsb. Tetapi kadang-kadang satuan tekanan yang lebih besar (bar) digunakan
dimana:
1 bar = 1 X 105
N/m2
Kadang-kadang tekanan dinyatakan dengan satuan lain yang disebut Pa (Pascal)
dan kPa, dimana
1 Pa = 1 N/m2
dan 1 kPa = 1 kN/m2
Tekanan Gauge dan Tekanan Mutlak
Semua pengukur tekanan (pressure gauge) akan membaca perbedaan antara Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
5
tekanan aktual pada suatu sistem dengan tekanan atmosfir. Bacaan yang diperoleh dari
pengukur tekanan dikenal sebagai tekanan gauge, sedangkan tekanan aktual disebut
tekanan absolut. Secara matematik:
Tekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfir.
Harga tekanan atmosfir diambil 1,033 kg/cm2
atau 1,01 bar absolut pada
permukaan laut.
Temperatur
Temperatur adalah istilah yang penting dan didefinisikan sebagai derjat panas atau
tingkat intensitas panas suatu benda. Benda yang panas disebut mempunyai temperatur
yang lebih tinggi, sedangkan benda dingin mempunyai temperatur yang lebih rendah.
Pengukuran Temperatur
Temperatur suatu benda diukur dengan termometer. Berikut ini adalah dua skala
yang umum digunakan dalam mengukur temperatur suatu benda yaitu:
1. Skala Centigrade atau Celsius; dan
2. Skala Fahrenheit.
Masing-masing skala ini didasarkan atas dua titik tetap yang dikenal dengan titik
beku air atau titik es, dan titik didih air atau titik uap.
1. Skala Centigrade
Skala ini umumnya digunakan oleh ahli teknik dan ilmuwan. Titik beku air pada
skala ini ditandai dengan nol, dan titik didih air ditandai dengan 100. Jarak antara
titik ini dibagi dengan 100 sehingga tiap satu jarak/garis skala adalah satu derjat
centigrade (ditulis dengan
0
C).
2. Skala Fahrenheit
Pada skala ini, titik beku air ditandai dengan 32 dan titik didih ditandai dengan
212. Jarak antaranya dibagi 180 dan setiap jarak/garis skala mewakili satu derjat
Fahrenheit (ditulis dengan
0
F).
Hubungan antara skala Centigrade dengan Fahrenheit diberikan oleh rumus: C
100
F 32
180
Temperatur Absolut
Jika harga temperatur digunakan dalam persamaan yang berhubungan dengan
hukum-hukum fundamental, maka harga temperatur yang digunakan sebagai rujukan
adalah nol sebenarnya atau nol mutlak.
Temperatur nol mutlak/absolut diambil pada harga -273
0
C atau -460
0
F.
Temperatur yang diukur dari nol absolut ini disebut dengan temperatur mutlak. Skala
celsius mutlak disebut dengan derjat Kelvin (disingkat dengan
0
K); sehingga
0
K =
0
C +
273. Skala absolut Fahrenheit disebut derjat Rankine (disingkat dengan
0
R); dan
0
R =
0
F
+ 460.
Satuan Kalor
Jumlah panas/kalor diukur berdasarkan kuantitas untuk menaikkan temperatur dari
massa air yang diketahui sebesar temperatur tertentu. Satuan-satuan berikut ini
biasanya digunakan untuk mengukur jumlah kalor:
1. Calori
Adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu gram air
sebesar 1
0
C. Satuan yang lebih besar dari calori adalah kilokalori (kcal), yaitu jumlah
kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu kilogram air sebesar 1
0
C.
Catatan : 1 kilocalori (kcal) = 1000 calori
2. Satuan kalor centigrade
Secara singkat ditulis C.H U. (Centigrade Heat Unit), adalah jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur satu pound air sebesar 1
0
C. Kita tahu
bahwa:
1 pound = 453,6 gm
sehingga : 1 C.H.U = 453,6 calori
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
6Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
7
3. British Thermal Unit
Atau disingkat dengan B.Th.U. atau B.T.U., adalah jumlah kalor yang diperlukan
untuk menaikkan temperatur satu pound air sebesar 1
0
F.
Catatan : 1. Satuan calori kadang-kadang disebut gram calori (gm-cal) dan satuan kalor centigrade
disebut pound calori.
2. Pada sistem MKS, satuan kalor digunakan calori atau kilocalori (ditulis cal atau kcal).
Secara matematik, kalor yang diperlukan untuk menaikkan m kg air sebesar T derjat
kelvin jika kalor spesifik adalah c (dalam kcal/kg
0
K):
Q = mcT kcal
3. Pada sistem SI, satuan kalor digunakan joule atau kilojoule (ditulis J atau kJ). Secara
matematik, kalor yang diperlukan untuk menaikkan m kg air sebesar T derjat kelvin
jika kalor spesifik adalah c (dalam kJ/kg
0
K):
Q = mcT kJ
Ekivalen Mekanik dari kalor
Telah dibuktikan oleh Joule bahwa kalor dan energi mekanik bisa saling berpindah.
Ia mendapatkan dari eksperimen bahwa terdapat persamaan numerik antara satuan
kalor dan satuan kerja. Hubungan ini dituliskan dengan J (diambil dari nama Joule) dan
dikenal sebagai ekivalen Joule atau ekivalen mekanik kalor.
Sesuai dengan persamaan ini:
1 kcal = 427 kg-m (dalam satuan MKS)
Pada sistem SI, satuan kerja adalah Joule atau kiloJoule, dan satuan kalor juga
Joule atau kiloJoule, sehingga kita bisa secara langsung mengkonversikan satuan kalor
ke satuan mekanikal dan sebaliknya.
Kalor Spesifik
Kalor spesifik suatu zat secara luas didefinisikan sebagai jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur satu satuan massa suatu zat sebesar 10
.
Biasanya dinotasikan dengan c. Jika m kg suatu zat dengan kalor spesifikc diperlukan Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
8
untuk menaikkan temperatur sebesar t
0
C, maka:
Kalor yang diperlukan = m.c.t kcal
Nilai rata-rata kalor spesifik beberapa zat diberikan oleh tabel 1.
Tabel 1. Harga kalor spesifik beberapa zat.
Padatan Kalor
Spesifik
Cairan Kalors
Spesifik
Gas pada tekanan
atmosfir
Kalor
spesisifik
Baja
Tembaga
Seng
Mercury
Batubara
Arang
0,117
0,097
0,093
0,033
0,241
0,200
Air
Es
Uap
Minyak Bensin
Alkohol
Minyak parafin
1,000
0,594
0,500
0,434
0,600
0,511
Udara
Karbon Dioksida
Nitrogen
Oksigen
0,237
0,198
0,241
0,221
Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor sebuah zat bisa didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk
menaikkan seluruh massa zat sebesar 10
. Secara matematik:
Kapasitas kalor = m.c kalori
dimana, m = massa zat dalam gram
c = kalor spesifik zat
Ekivalensi Air
Ekivalensi air suatu zat bisa didefinisikan sebagai jumlah air, yang memerlukan
jumlah kalor yang sama ketika suatu zat dinaikkan temperaturnya sebesar 10
. Secara
matematik:
Ekivalensi air suatu zat = m.s gram
dimana, m = massa zat
s = kalor spesifik zat S
Newton telah merumuskan tiga hukum tentang gerak, dimana merupakan dasar
asumsi untuk sebuah sistem dinamis. Ketiga hukum tentang gerak ini dikenal sebagai:
1. Hukum pertama Newton tentang gerak.
2. Hukum kedua Newton tentang gerak.
3. Hukum ketiga Newton tentang gerak.
Hukum Pertama Newton
Menyatakan : Setiap benda akan tetap diam atau bergerak secara teratur dalam
sebuah garis lurus, kecuali ada gaya yang bekerja padanya.
Hukum Kedua Newton
menyatakan: Laju perubahan momentum secara langsung berbanding lurus
dengan gaya yang bekerja dan terjadi pada arah yang sama dengan arah gaya yang
bekerja.
Misalkan sebuah gaya bekerja pada sebuah benda yang membuat benda itu
bergerak. Katakan:
m = massa benda
F = gaya yang bekerja
u = kecepatan awal benda
v = kecepatan akhir benda
t = waktu benda tersebut merubah kecepatannya dari u ke v dalam detik.
Menurut hukum kedua Newton tentang gerak:
t
uvm
t
mumv
F
)( −
∝ −
∝
F ma kma dimana a =percepatan= (v-u)/t
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
1Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
2
k adalah konstanta.
Massa dan Berat
a. Massa
Adalah jumlah materi yang terkandung pada suatu benda, dan tidak berubah karena
perubahan posisinya di permukaan bumi. Massa benda diukur dengan perbandingan
langsung dengan massa standar dengan menggunakan timbangan.
b. Berat
Adalah jumlah tarikan, dari bumi terhadap suatu benda. Karena besar tarikan berubah
karena perbedaan jarak benda terhadap pusat bumi, maka berat benda juga akan
berubah karena perubahan posisinya di permukaan bumi. Jadi jelas bahwa berat
adalah sebuah gaya.
Besar tarikan bumi dalam satuan Metriks, pada level permukaan laut dan lintang
450
, telah diambil sebagai satu satuan gaya dan disebut satu kilogram gaya.
Sayangnya satuannya sama dengan satuan massa.
Berat benda diukur dengan menggunakan timbangan pegas, yang akan
menunjukkan variasi tarikan pegas jika benda dipindahkan dari satu tempat ke tempat
lain.
Pada satuan CGS, satuan gaya adalah dyne. Satu dyne didefinisikan sebagai
gaya, ketika bekerja pada massa satu gram, akan menghasilkan percepatan sebesar 1
cm/sec2
pada arah gaya yang bekerja tersebut.
Demikian pula dalam satuan MKS atau SI, satuan gaya disebut Newton
(disingkat N). Satu Newton didefinisikan sebagai gaya, ketika bekerja pada massa
satu kilogram, akan menghasilkan percepatan 1 m/sec2
pada arah gaya yang bekerja
tersebut.
Satuan Absolut dan Gravitasi dari Gaya
Dari penjelasan diatas, jika sebuah benda bergerak dengan percepatan 9,81 m/sec2
,
gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah 9,81 N. Tetapi kita tahu bahwa massa 1
kg yang mengalami tarikan bumi dengan percepatan 9,81 m/sec2
adalah 1 kg-berat.
Sehingga:
1 kg-berat = 9,81 N
dengan cara yang sama: Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
3
1 gm-berat = 981 dyne
Satuan gaya diatas yaitu kg-berat dan gm-berat (untuk kemudahan biasanya ditulis
hanya kg dan gm) disebut gravitasi atau satuan ahli teknik tentang gaya, sedangkan
Newton dan dyne disebut satuan absolut atau satuan saintific gaya.
Untuk membedakan satuan massa dengan berat, diperkenalkan massa benda dalam
satuan yang baru yaitu Khurmi, dimana 1 Khurmi adalah massa benda dalam kg dibagi
dengan percepatan gravitasi (g=9,81).
Hukum Newton Ketiga Tentang Gerak
Menyatakan bahwa “setiap aksi, selalu ada reaksi yang sama besarnya dan
berlawanan arah”.
Kerja
Jika sebuah gaya bekerja pada sebuah benda dan benda mengalami perpindahan,
dikatakan bahwa telah dilakukan kerja. Contohnya, jika sebuah gaya F bekerja pada
sebuah benda sehingga menghasilkan perpindahan x pada arah gaya, kemudian kerja
yang dilakukan oleh gaya:
W = F . x
Satuan kerja bergantung pada satuan gaya dan perpindahan. Pada sistem MKS, satuan
kerja adalah kilogram-meter (kg-m). Dalam sistem SI, satuan kerja adalah Newton-
meter (N-m).
Daya
Adalah laju kerja atau kerja per satuan waktu. Daya adalah pengukuran kinerja
suatu mesin, misalnya: sebuah mesin melakukan sejumlah kerja dalam satu detik akan
dua kali lebih bertenaga dari pada mesin yang mengerjakan kerja yang sama dalam dua
detik. Secara matematik Daya:
Daya = Kerja yang dilakukan
Waktu yang digunakan
Dalam sistem Metrik, satuan daya adalah daya kuda yang sama dengan 4500 kg-m per
menit atau 75 kg-m per detik. Dalam sistem SI, satuan daya adalah Watt, yaitu sama Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
4
dengan 1 N-m/s atau 1 J/s. Umumnya satuan daya yang lebih besar digunakan kilowatt
(kW) yaitu sama dengan 1000 W.
Energi
Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja. Energi dijumpai dalam
berbagai bentuk, yaitu: mekanik, listrik, kimia, panas, cahaya dsb. Energi mekanik terdiri
dari:
1. Energi potensial.
2. Energi kinetik.
Energi potensial dipunyai oleh benda untuk melakukan kerja karena letaknya,
sedangkan energi kinetik ada karena massa dan kecepatan.
Hukum Kekekalan Energi
Menyatakan bahwa “energi tidak bisa dibuat atau dimusnahkan, namun bisa dirubah
dari satu bentuk ke bentuk lainnya”.
Tekanan
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Satuan tekanan bergantung
pada satuan gaya dan luas. Pada sistem MKS, satuan tekanan yang digunakan adalah
kg/cm2
dan kg/m2
. Kadang-kadang tekanan digunakan dengan satuan atmosfir dan
ditulis dengan ata. Dimana 1 ata = 1 kg/cm2
.
Pada sistem SI, satuan tekanan yang digunakan adalah N/mm2
, N/m2
, kN/m2
,
MN/m2
dsb. Tetapi kadang-kadang satuan tekanan yang lebih besar (bar) digunakan
dimana:
1 bar = 1 X 105
N/m2
Kadang-kadang tekanan dinyatakan dengan satuan lain yang disebut Pa (Pascal)
dan kPa, dimana
1 Pa = 1 N/m2
dan 1 kPa = 1 kN/m2
Tekanan Gauge dan Tekanan Mutlak
Semua pengukur tekanan (pressure gauge) akan membaca perbedaan antara Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
5
tekanan aktual pada suatu sistem dengan tekanan atmosfir. Bacaan yang diperoleh dari
pengukur tekanan dikenal sebagai tekanan gauge, sedangkan tekanan aktual disebut
tekanan absolut. Secara matematik:
Tekanan absolut = Tekanan gauge + Tekanan atmosfir.
Harga tekanan atmosfir diambil 1,033 kg/cm2
atau 1,01 bar absolut pada
permukaan laut.
Temperatur
Temperatur adalah istilah yang penting dan didefinisikan sebagai derjat panas atau
tingkat intensitas panas suatu benda. Benda yang panas disebut mempunyai temperatur
yang lebih tinggi, sedangkan benda dingin mempunyai temperatur yang lebih rendah.
Pengukuran Temperatur
Temperatur suatu benda diukur dengan termometer. Berikut ini adalah dua skala
yang umum digunakan dalam mengukur temperatur suatu benda yaitu:
1. Skala Centigrade atau Celsius; dan
2. Skala Fahrenheit.
Masing-masing skala ini didasarkan atas dua titik tetap yang dikenal dengan titik
beku air atau titik es, dan titik didih air atau titik uap.
1. Skala Centigrade
Skala ini umumnya digunakan oleh ahli teknik dan ilmuwan. Titik beku air pada
skala ini ditandai dengan nol, dan titik didih air ditandai dengan 100. Jarak antara
titik ini dibagi dengan 100 sehingga tiap satu jarak/garis skala adalah satu derjat
centigrade (ditulis dengan
0
C).
2. Skala Fahrenheit
Pada skala ini, titik beku air ditandai dengan 32 dan titik didih ditandai dengan
212. Jarak antaranya dibagi 180 dan setiap jarak/garis skala mewakili satu derjat
Fahrenheit (ditulis dengan
0
F).
Hubungan antara skala Centigrade dengan Fahrenheit diberikan oleh rumus: C
100
F 32
180
Temperatur Absolut
Jika harga temperatur digunakan dalam persamaan yang berhubungan dengan
hukum-hukum fundamental, maka harga temperatur yang digunakan sebagai rujukan
adalah nol sebenarnya atau nol mutlak.
Temperatur nol mutlak/absolut diambil pada harga -273
0
C atau -460
0
F.
Temperatur yang diukur dari nol absolut ini disebut dengan temperatur mutlak. Skala
celsius mutlak disebut dengan derjat Kelvin (disingkat dengan
0
K); sehingga
0
K =
0
C +
273. Skala absolut Fahrenheit disebut derjat Rankine (disingkat dengan
0
R); dan
0
R =
0
F
+ 460.
Satuan Kalor
Jumlah panas/kalor diukur berdasarkan kuantitas untuk menaikkan temperatur dari
massa air yang diketahui sebesar temperatur tertentu. Satuan-satuan berikut ini
biasanya digunakan untuk mengukur jumlah kalor:
1. Calori
Adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu gram air
sebesar 1
0
C. Satuan yang lebih besar dari calori adalah kilokalori (kcal), yaitu jumlah
kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur satu kilogram air sebesar 1
0
C.
Catatan : 1 kilocalori (kcal) = 1000 calori
2. Satuan kalor centigrade
Secara singkat ditulis C.H U. (Centigrade Heat Unit), adalah jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur satu pound air sebesar 1
0
C. Kita tahu
bahwa:
1 pound = 453,6 gm
sehingga : 1 C.H.U = 453,6 calori
Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
6Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
7
3. British Thermal Unit
Atau disingkat dengan B.Th.U. atau B.T.U., adalah jumlah kalor yang diperlukan
untuk menaikkan temperatur satu pound air sebesar 1
0
F.
Catatan : 1. Satuan calori kadang-kadang disebut gram calori (gm-cal) dan satuan kalor centigrade
disebut pound calori.
2. Pada sistem MKS, satuan kalor digunakan calori atau kilocalori (ditulis cal atau kcal).
Secara matematik, kalor yang diperlukan untuk menaikkan m kg air sebesar T derjat
kelvin jika kalor spesifik adalah c (dalam kcal/kg
0
K):
Q = mcT kcal
3. Pada sistem SI, satuan kalor digunakan joule atau kilojoule (ditulis J atau kJ). Secara
matematik, kalor yang diperlukan untuk menaikkan m kg air sebesar T derjat kelvin
jika kalor spesifik adalah c (dalam kJ/kg
0
K):
Q = mcT kJ
Ekivalen Mekanik dari kalor
Telah dibuktikan oleh Joule bahwa kalor dan energi mekanik bisa saling berpindah.
Ia mendapatkan dari eksperimen bahwa terdapat persamaan numerik antara satuan
kalor dan satuan kerja. Hubungan ini dituliskan dengan J (diambil dari nama Joule) dan
dikenal sebagai ekivalen Joule atau ekivalen mekanik kalor.
Sesuai dengan persamaan ini:
1 kcal = 427 kg-m (dalam satuan MKS)
Pada sistem SI, satuan kerja adalah Joule atau kiloJoule, dan satuan kalor juga
Joule atau kiloJoule, sehingga kita bisa secara langsung mengkonversikan satuan kalor
ke satuan mekanikal dan sebaliknya.
Kalor Spesifik
Kalor spesifik suatu zat secara luas didefinisikan sebagai jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan temperatur satu satuan massa suatu zat sebesar 10
.
Biasanya dinotasikan dengan c. Jika m kg suatu zat dengan kalor spesifikc diperlukan Asyari-Daryus, Termodinamika Teknik I
Universitas Darma Persada – Jakarta.
8
untuk menaikkan temperatur sebesar t
0
C, maka:
Kalor yang diperlukan = m.c.t kcal
Nilai rata-rata kalor spesifik beberapa zat diberikan oleh tabel 1.
Tabel 1. Harga kalor spesifik beberapa zat.
Padatan Kalor
Spesifik
Cairan Kalors
Spesifik
Gas pada tekanan
atmosfir
Kalor
spesisifik
Baja
Tembaga
Seng
Mercury
Batubara
Arang
0,117
0,097
0,093
0,033
0,241
0,200
Air
Es
Uap
Minyak Bensin
Alkohol
Minyak parafin
1,000
0,594
0,500
0,434
0,600
0,511
Udara
Karbon Dioksida
Nitrogen
Oksigen
0,237
0,198
0,241
0,221
Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor sebuah zat bisa didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk
menaikkan seluruh massa zat sebesar 10
. Secara matematik:
Kapasitas kalor = m.c kalori
dimana, m = massa zat dalam gram
c = kalor spesifik zat
Ekivalensi Air
Ekivalensi air suatu zat bisa didefinisikan sebagai jumlah air, yang memerlukan
jumlah kalor yang sama ketika suatu zat dinaikkan temperaturnya sebesar 10
. Secara
matematik:
Ekivalensi air suatu zat = m.s gram
dimana, m = massa zat
s = kalor spesifik zat S
Langganan:
Postingan (Atom)