10 FAKTA TENTANG MINYAK

Sebagai ratu dapur, tentunya Anda sering bergaul dengan minyak. Nah, sebelum menggunakannya lagi, ketahui dulu 10 fakta minyak berikut ini:

1. Semua minyak nabati yang ada di pasaran dan belum digunakan untuk memasak adalah non-kolesterol. Kolesterol minyak terjadi karena proses pemanasan dan pemakaian yang berulang-ulang.

2. Salad oil, misalnya extra virgin olive oil, tidak ditujukan untuk  menggoreng. Alasannya, karena salad oil memiliki titik asap yang rendah (kurang dari 215° C) dan akan mengakibatkan oksidasi (bau tengik) pada makanan. 

3. Mutu minyak ditentukan oleh tingkat asapnya.  Makin tinggi suhu terbentuknya asap, maka  makin aman pula minyak tersebut   digunakan. Kualitas minyak akan menurun jika digunakan berulang kali karena setiap mengalami pemanasan, tingkat titik asap akan menurun.

4. Minyak dengan asam lemak jenuh baik digunakan untuk menggoreng atau teknik memasak dengan panas tinggi. Karena, minyak dengan asam lemak jenuh memiliki sifat yang stabil dan tidak mudah teroksidasi yang mengakibatkan aroma tengik pada makanan.

5. Penggumpalan atau kristalisasi pada minyak terjadi karena suhu lingkungan yang rendah, tapi tidak berarti bahwa minyak ini tidak baik digunakan. Penggumpalan yang terjadi pada minyak kelapa dikarenakan tidak adanya proses penyaringan pada pembuatannya.

6. Agar kualitas minyak tetap terjaga, suhu penggorengan juga harus diperhatikan, tidak lebih dari 190° C.

7. Perhatikan suhu saat menggoreng karena panas memudahkan terjadinya pembentukan asam lemak trans.  Asam lemak ini akan menyebabkan peningkatan kadar kolesterol (terutama LDL) dalam pembuluh darah dan meningkatkan risiko penyakit jantung koroner.

8. Minyak sayur dengan kandungan omega 9 (asam oleat) tidak hanya bisa menurunkan kolesterol LDL, tapi juga baik digunakan untuk menggoreng. Karena, omega 9 merupakan salah satu asam lemak tidak jenuh yang tahan terhadap panas.

9. Hindari penggorengan dengan menggunakan wajan yang terbuat dari besi dan tembaga karena proses oksidasi yang terjadi antara minyak dan besi/ tembaga akan menyebabkan bau tengik. Karena itu, sebaiknya gunakan penggorengan dari stainless steel.

10. Selain memperhatikan expired date (tanggal kedaluwarsa) pada label minyak zaitun, gunakan minyak zaitun antara 12 - 18 bulan setelah kemasannya dibuka.

CARA MEMBUAT AC SEDERHANA

diambil dari notes  fbnya bapak Aidil Heryana ,membuat AC sendiri dengan menggunakan kipas angin, dan dia sudah mencobanya pas ada ta’lim dan pas ramai orang..keren banget nich..bagi yang tidak punya AC dirumah sendiri (termasuk saya :D ).yuuk langsung aja.. Hawa panas belakangan ini, ekstrim banget. Di rumah panas, di jalan panasnya minta ampun.
Bagi sebagian orang–berkantong tebal–hal ini bukan masalah, di rumah bisa pasang AC, di jalan bisa milih kendaraan ber-AC pula.
Nah masalahnya sekarang buat yang berkantong tpis harus rela berpanas-panas ria…karena apa daya gak kuat beli AC ato daya Listrik kurang buat pasang AC….*situasi makin panas nih!!!
JANGAN MENYERAH! Ayo putar otak, cari solusi untuk dapetin suasana dingin.
Uups… setelah browsing sana-sini, akhirnya nemu tutorial bikin AC sederhana. Murah meriah, cuma perlu kreativitas aja kok!

OK kita mulai deh…

Bahan-bahan :
Kipas angin rumah (Stand/Duduk) ukuran agak besar/seadanya.
Cooper Tubing/Pipa Tembaga ukuran 3/16″ panjang terserah. (Beli di toko AC/Perlengkapan AC, Tukang Service AC) Rp 8000 – Rp 13.000/meter
Cable Ties secukupnya
Pompa akuarium kecil (Beli di toko akuarium) Rp 45.000 – Rp 65.000/pcs
Pipa plastik 3/16″ beli di toko bangunan. Harga –
Tandon air (Termos Es) Bisa pake stereofoam bekas tempat ikan.

ESTIMASI PENGELUARAN
Rp. 100.000,-
Harga tidak termasuk Kipas Angin, peralatan tambahan, dll
Langkah-langkah!
1. Siapkan kipas angin dan copper Tubing
2. Lilitkan copper tubing di depan kipas angin.

Usahakan jangan sampai pipa tertekuk/patah

Kencangkan dengan memakai kabel ties

Tinggal sambung aja. Gak perlu repot.

3. Sambungkan pipa tembaga dengan pipa plastik

Kalau pas dapat pipa yang ukurannya beda, bisa dikencangkan dengan menggunakan klem. Maksudnya agar tidak bocor.

4. Siapin pompa akuarium. cek mana inlet mana outlet. Terserah mo pake yg sebelah mana.

Biarkan ujung yang lain bebas. Untuk masuk/keluar air

Nah sekarang, saatnya buat uji coba hasil besutan kita….
Isikan air dingin di Tandon air/Termos Es. Kalo perlu tambahkan ES balok biar dingin!

AC sederhana siap bertugas mendinginkan suasana! Wuihh sueejuukk.
Selamat mencoba.
Prinsip kerjanya begini nih bro, sederhana aja kok!
– Air dingin yang dipompakan ke pipa tembaga menyebabkan pipa tersebut menurun suhunya. Sesuai prisip kondensasi.
– Suhu dingin di sekitar pipa dihembuskan oleh angin dari kipas.
– Secara teknis suhu angin keluar dari kipas lebih dingin dari pada suhu ruang. Maka, dingin deh ruangannya… Its simple!
Cocok buat kamar yang tertutup (seperti halnya AC agar dingin ruangan tetap terjaga dan optimal).

PEMANFAATAN KALOR DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Air Mendidih

1. Termos

Termos berfungsi untuk menyimpan zat cair yang berada di dalamnya agar tetap panas dalam jangka waktu tertentu. Termos dibuat untuk mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, maupun radiasi. Dinding termos dibuat sedemikian rupa, untuk menghambat perpindahan kalor pada termos, yaitu dengan cara:
a. permukaan tabung kaca bagian dalam dibuat mengkilap dengan lapisan perak yang berfungsi mencegah perpindahan kalor secara radiasi dan memantulkan radiasi kembali ke dalam termos,
b. dinding kaca sebagai konduktor yang jelek, tidak dapat memindahkan kalor secara konduksi, dan
c. ruang hampa di antara dua dinding kaca, untuk mencegah kalor secara konduksi dan agar konveksi dengan udara luar tidak terjadi.

2. Seterika

Seterika terbuat dari logam yang bersifat konduktor yang dapat memindahkan kalor secara konduksi ke pakaian yang sedang diseterika. Adapun, pegangan seterika terbuat dari bahan yang bersifat isolator.

3. Panci Masak

Panci masak terbuat dari bahan konduktor yang bagian luarnya mengkilap. Hal ini untuk mengurangi pancaran kalor. Adapun pegangan panci terbuat dari bahan yang bersifat isolator untuk menahan panas.

yhs-fullyhosted_003, manfaat kalor dalam kehidupan sehari-hari, manfaat kalor dalam kehidupan sehari hari, contoh perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari, penerapan suhu, soal perpindahan kalor dan penyelesaiannya, soal perpindahan kalor dan pembahasannya, ramon84 anak mts, pengertian suhu dan penerapannya dalam kehidupna sehari haru, penerapan suhu dan kalor dalam kehidupan sehari-hari, penerapan suhu dalam kehidupan sehari-hari, daftar contoh perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari, contoh kalor dalam kehidupan sehari-hari, contoh penerapan suhu, manfaat Kalor, informasi tentang perpindahan kalor dan penerapannya dalam kehidupan sehari hari, fungsi fungsi kalor, faktor faktor yang mempengaruhi laju konduksi, contoh kalor dalam kehidupan sehari hari

Pemanfaatan Kalor dalam Kehidupan Sehari-hari

yhs-fullyhosted_003, manfaat kalor dalam kehidupan sehari-hari, manfaat kalor dalam kehidupan sehari hari, contoh perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari, penerapan suhu, soal perpindahan kalor dan penyelesaiannya, soal perpindahan kalor dan pembahasannya, ramon84 anak mts, pengertian suhu dan penerapannya dalam kehidupna sehari haru, penerapan suhu dan kalor dalam kehidupan sehari-hari, penerapan suhu dalam kehidupan sehari-hari, daftar contoh perpindahan kalor dalam kehidupan sehari-hari, contoh kalor dalam kehidupan sehari-hari, contoh penerapan suhu, manfaat Kalor, informasi tentang perpindahan kalor dan penerapannya dalam kehidupan sehari hari, fungsi fungsi kalor, faktor faktor yang mempengaruhi laju konduksi, contoh kalor dalam kehidupan sehari hari

CARA KERJA RICE COOKER

Cara kerja rice cooker sebenarnya tidak terlalu rumit, karena hanya merupakan penyaluran energi panas untuk mendidihkan air yang dimasukkan bersama beras. Rice cooker sekarang ini memang sudah sangat populer dan dipakai hampir di setiap rumah. Cara memasak nasi yang sangat praktis dan menghemat banyak waktu membuat rice cooker banyak diminati. Negara Indonesia dengan sebagian besar penduduknya menggunakan nasi sebagai makanan pokok memang telah sangat terbantu dengan adanya rice cooker ini. Alat penanak nasi ini juga merupakan salah satu perangkat wajib yang harus ada di berbagai restoran dan rumah makan karena saat ini rice cooker telah bisa digunakan dalam dua fungsi, selain menanak nasi juga menjaga nasi tetap hangat (mode magic jar).

Cara kerja rice cooker sebenarnya tidak terlalu rumit, karena hanya merupakan penyaluran energi panas untuk mendidihkan air yang dimasukkan bersama beras. Rice cooker sekarang ini memang sudah sangat populer dan dipakai hampir di setiap rumah. Cara memasak nasi yang sangat praktis dan menghemat banyak waktu membuat rice cooker banyak diminati. Negara Indonesia dengan sebagian besar penduduknya menggunakan nasi sebagai makanan pokok memang telah sangat terbantu dengan adanya rice cooker ini. Alat penanak nasi ini juga merupakan salah satu perangkat wajib yang harus ada di berbagai restoran dan rumah makan karena saat ini rice cooker telah bisa digunakan dalam dua fungsi, selain menanak nasi juga menjaga nasi tetap hangat (mode magic jar).

Namun belum banyak juga yang mengetahui cara kerja rice cooker, terutama bagaimana bisa rice cooker tahu bahwa nasi telah matang. Cara kerja rice cooker semakin menjadi pertanyaan ketika fitur dalam rice cooker yang dilengkapi dengan fungsi magic jar bisa langsung beralih fungsi saat sudah matang, padahal jumlah beras dan air yang dimasak cukup beragam.

Jika Anda termasuk orang yang penasaran dengan cara kerja rice cooker, berikut ini penjelasannya.

Cara kerja rice cooker yang digunakan saat ini sebenarnya konsepnya sudah ditemukan pada tahun 1937. Pada tahun tersebut seorang tentara Jepang menciptakan sebuah inovasi dengan membuat alat yang dapat digunakan untuk memasak nasi memakai tenaga listrik. Tentara itu menggunakan prinsip pengubahan energi listrik menjadi energi panas pada sebuah elemen yang berupa lempengan logam. Lempengan logam yang dialiri listrik tersebut menimbulkan panas kemudian dimasukkan ke dalam sebuah wadah kayu anti bocor yang telah diisi dengan beras dan air.

Prinsip alat tersebut hampir sama dengan cara kerja rice cooker masa kini. Tetapi pada saat itu wadah yang digunakan tidak memakai penutup, sehingga proses memasak menjadi sangat lama.

Cara kerja rice cooker modern

Sedangkan cara kerja rice cooker modern memang lebih baik karena sekarang ini telah dilengkapi dengan sensor panas untuk mendeteksi nasi yang dimasak sudah matang atau belum. Dalam mendeteksi kematangan nasi cara kerja rice cooker adalah dengan menggunakan sifat air yang mempunyai titik didih 100 derajat Celcius. Karena itu selama di dalam panci penanak masih ada kandungan air, maka suhunya tidak akan melebihi 100 derajat Celcius. Sebaliknya jika air telah habis menandakan nasi telah matang sekaligus akan memicu aktifnya sensor yang akan mengubah posisi ke mode magic jar atau penghangat. Hal ini terjadi saat suhu di dalam rice cooker melewati angka 100 yang berarti melewati titik didih air.

Demikian penjelasan mengenai cara kerja rice cooker dalam memasak nasi dan memastikan kematangannya. Semoga bisa memberikan pengetahuan baru bagi Anda yang selama ini mungkin penasaran dengan cara kerja rice cooker.

Namun belum banyak juga yang mengetahui cara kerja rice cooker, terutama bagaimana bisa rice cooker tahu bahwa nasi telah matang. Cara kerja rice cooker semakin menjadi pertanyaan ketika fitur dalam rice cooker yang dilengkapi dengan fungsi magic jar bisa langsung beralih fungsi saat sudah matang, padahal jumlah beras dan air yang dimasak cukup beragam.

Jika Anda termasuk orang yang penasaran dengan cara kerja rice cooker, berikut ini penjelasannya.

Cara kerja rice cooker yang digunakan saat ini sebenarnya konsepnya sudah ditemukan pada tahun 1937. Pada tahun tersebut seorang tentara Jepang menciptakan sebuah inovasi dengan membuat alat yang dapat digunakan untuk memasak nasi memakai tenaga listrik. Tentara itu menggunakan prinsip pengubahan energi listrik menjadi energi panas pada sebuah elemen yang berupa lempengan logam. Lempengan logam yang dialiri listrik tersebut menimbulkan panas kemudian dimasukkan ke dalam sebuah wadah kayu anti bocor yang telah diisi dengan beras dan air.

Prinsip alat tersebut hampir sama dengan cara kerja rice cooker masa kini. Tetapi pada saat itu wadah yang digunakan tidak memakai penutup, sehingga proses memasak menjadi sangat lama.

Cara kerja rice cooker modern

Sedangkan cara kerja rice cooker modern memang lebih baik karena sekarang ini telah dilengkapi dengan sensor panas untuk mendeteksi nasi yang dimasak sudah matang atau belum. Dalam mendeteksi kematangan nasi cara kerja rice cooker adalah dengan menggunakan sifat air yang mempunyai titik didih 100 derajat Celcius. Karena itu selama di dalam panci penanak masih ada kandungan air, maka suhunya tidak akan melebihi 100 derajat Celcius. Sebaliknya jika air telah habis menandakan nasi telah matang sekaligus akan memicu aktifnya sensor yang akan mengubah posisi ke mode magic jar atau penghangat. Hal ini terjadi saat suhu di dalam rice cooker melewati angka 100 yang berarti melewati titik didih air.

Demikian penjelasan mengenai cara kerja rice cooker dalam memasak nasi dan memastikan kematangannya. Semoga bisa memberikan pengetahuan baru bagi Anda yang selama ini mungkin penasaran dengan cara kerja rice cooker.

Sulit Memahami Ekspansi Joule-Thomson? (Bagian Pertama)

Kalau Anda pernah belajar ilmu termodinamika ketika kuliah, pasti pernah mendengar istilah Ekspansi Joule Thomson atau biasa juga disebut Joule-Thomson Effect. Banyak orang (lebih tepatnya sih mahasiswa) merasa bingung dan tak terbayang ketika belajar istilah ini. Sering juga orang menyebutnya mata kuliah yang abstrak banget. Kayaknya sulit  dilihat atau diwujudkan dalam kehidupan sehari-hari. Benarkah demikian? Yuk, kita lihat kisah seru ekspansi Joule-Thomson.
Suatu hari Joule dan Thomson melakukan eksperimen dengan peralatan sederhana seperti berikut. Bayangkan sebuah tabung dengan pelat berpori (porous plug) yang memisahkan tabung tersebut menjadi dua bagian. Pelat tersebut dapat dilewati gas tetapi dengan laju yang lambat (biasanya istilah gaul termodinamikanya disebut throttle). Pada kedua ujung tabung tersebut terdapat piston yang bisa masuk dengan tepat dan kuat ke dalam tabung. Setiap piston bisa bergerak mendekati dan menjauhi poros berpori tersebut. Tabung juga diinsulasi dengan baik sehingga tidak ada kalor yang bisa masuk dan keluar tabung tersebut (istilah keren: adiabatik).

Skema Percobaan Ekspansi Joule-Thomson

Gas dimasukkan di antara pelat berpori dan piston sebelah kiri tabung. Kita sebut  sisi pertama. Pada bagian kanan tabung, piston berada tanpa ruang kosong di sebelah poros berpori. Sebut saja sisi kedua. Volume awal sisi pertama adalah V₁. Tekanan awal dan temperaturnya masing-masing P₁ dan T₁.  Sekarang, gas pada sisi pertama didorong piston ke arah poros berpori dan pada saat yang sama piston sisi kedua akan tertarik menjauhi poros berpori sehingga memiliki tekanan P₂ (tentu saja P₂ lebih kecil daripada P₁). Pada akhir eksperimen, piston sisi pertama tepat berada di sebelah poros berpori dan kondisi (volume, tekanan, dan temperatur) akhir sisi kedua adalah V₂, P₂, dan T₂.
Ada yang aneh hasil percobaan sederhana tersebut! Pengukuran yang akurat menunjukkan T₂ tidak sama dengan T₁. Kadang T₂ bisa lebih kecil dan lebih besar dari T₁. Bagaimana menjelaskan hal ini?
Analisis Awal
Proses diawali dengan volume V₁=V₁ dan V₂=0 dan diakhiri dengan V₁=0 dan V₂=V₂. Kerja yang dilakukan pada sisi pertama: W₁= – P₁(0-V₁) =P₁V₁. Kerja yang dihasilkan pada sisi kedua: W₂ = – P₂ (V₂-0) = – P₂V₂ (sekedar intermezo: Masih ingat kan rumus kerja W = – P ?V?? Kalo negatif berarti kerja yang dihasilkan sisitem, kalo positif berarti kerja yang dilakukan pada sistem).
Berarti kerja total adalah

W_total = W₁ + W₂ = P₁V₁ – P₂V₂

Masih ingat hukum termodinamika pertama? deltaU = Q + W. Artinya perubahan energi dalam sistem akan dipengaruhi oleh panas dan kerja total yang terjadi pada sistem. Karena eksperimen ini dilakukan pada kondisi adiabatik, maka Q = 0. Dengan demikian energi dalam (deltaU) hanya bergantung pada W (kerja total sistem).

DeltaU = W_total

U₂ – U₁ = P₁V₁ – P₂V₂

U₂ + P₂V₂ = U₁ + P₁V₁

Masih ingat U+PV = H (entalpi) ??
Jadi, persamaan terakhir ditutup dengan H₂ =H₁. Proses ternyata berlangsung pada kondisi ISENTALPI!
Biasanya dalam soal atau aplikasi termodinamika, alat yang berperan sebagai poros berpori (porous plug) tersebut adalah valve. Nah, uda tahu kan kenapa pada setiap soal termodinamika yang berhubungan dengan valve selalu diselesaikan dengan kondisi isentalpi (H₂ =H₁)?
Sekian tulisan ekspansi Joule-Thomson bagian pertama. Pembahasan mengenai efek penurunan/kenaikan temperatur akan dijelaskan pada bagian kedua. Nantikan kisah seru ekspansi Joule-Thomson pada bagian kedua.

PROSES TERMODINAMIKA

Kalor (Q) merupakan energi yang berpindah dari satu benda ke benda yang lain akibat adanya perbedaan suhu. Berkaitan dengan sistem dan lingkungan, bisa dikatakan bahwa kalor merupakan energi yang berpindah dari sistem ke lingkungan atau energi yang berpindah dari lingkungan ke sistem akibat adanya perbedaan suhu. Jika suhu sistem lebih tinggi dari suhu lingkungan, maka kalor akan mengalir dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya, jika suhu lingkungan lebih tinggi dari suhu sistem, maka kalor akan mengalir dari lingkungan menuju sistem.

Jika Kalor (Q) berkaitan dengan perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu, maka Kerja (W) berkaitan dengan perpindahan energi yang terjadi melalui cara-cara mekanis (mekanis tuh berkaitan dengan gerak)… Misalnya jika sistem melakukan kerja terhadap lingkungan, maka energi dengan sendirinya akan berpindah dari sistem menuju lingkungan. Sebaliknya jika lingkungan melakukan kerja terhadap sistem, maka energi akan berpindah dari lingkungan menuju sistem.

Salah satu contoh sederhana berkaitan dengan perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja adalah proses pembuatan popcorn. Dirimu ngerti popcorn tidak ? biji jagung yang ada bunganya, garis besarnya seperti ini… Biasanya popcorn dimasukkan ke dalam wadah tertutup (panci atau alat masak lainnya). Selanjutnya, wadah tertutup tersebut dipanasi dengan nyala api kompor. Adanya tambahan kalor dari nyala api membuat biji popcorn dalam panci kepanasan dan meletup. Ketika meletup, biasanya biji popcorn berjingkrak-jingkrak dalam panci dan mendorong penutup panci. Gaya dorong biji popcorn cukup besar sehingga kadang tutup panci bisa berguling ria… Untuk kasus ini, kita bisa menganggap popcorn sebagai sistem, panci sebagai pembatas dan udara luar, nyala api dkk sebagai lingkungan. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari lingkungan (nyala api) menuju sistem (biji popcorn).

Adanya tambahan kalor menyebabkan sistem (biji popcorn) memuai dan meletup sehingga mendorong penutup panci (si biji popcorn tadi melakukan kerja terhadap lingkungan). Dalam proses ini, keadaan popcorn berubah. Keadaan popcorn berubah karena suhu, tekanan dan volume popcorn berubah saat memuai dan meletup… meletupnya popcorn hanya merupakan salah satu contoh perubahan keadaan sistem akibat adanya perpindahan energi antara sistem dan lingkungan. Masih sangat banyak contoh lain, sebagiannya sudah gurumuda ulas pada bagian pengantar. Perubahan keadaan sistem akibat adanya perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja, disebut sebagai proses termodinamika.

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN TERMODINAMIKA

Soal No. 1

Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m³ dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m³. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!
(1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa)

Pembahasan
Data :
V₂ = 4,5 m³
V₁ = 2,0 m³
P = 2 atm = 2,02 x 10⁵ Pa
Isobaris → Tekanan Tetap

W = P (ΔV)
W = P(V₂ − V₁)
W = 2,02 x 10⁵ (4,5 − 2,0) = 5,05 x 10⁵ joule

Soal No. 2
1,5 m³ gas helium yang bersuhu 27^oC dipanaskan secara isobarik sampai 87^oC. Jika tekanan gas helium 2 x 10⁵ N/m² , gas helium melakukan usaha luar sebesar....
A. 60 kJ
B. 120 kJ
C. 280 kJ
D. 480 kJ
E. 660 kJ
(Sumber Soal : UMPTN 1995)

Pembahasan
Data :
V₁ = 1,5 m³
T₁ = 27^oC = 300 K
T₂ = 87^oC = 360 K
P = 2 x 10⁵ N/m²

W = PΔV
Mencari V₂ :
^V₂/_T2 = ^V₁/_T1
V₂ = ( ^V₁/_T1 ) x T₂ = ( ^1,5/₃₀₀ ) x 360 = 1,8 m³
W = PΔV = 2 x 10⁵(1,8 − 1,5) = 0,6 x 10⁵ = 60 x 10³ = 60 kJ

Soal No. 3
²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol gas helium pada suhu tetap 27^oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!

Pembahasan
Data :
n = ²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol
V₂ = 5 L
V₁ = 2,5 L
T = 27^oC = 300 K

Usaha yang dilakukan gas :
W = nRT ln (V₂ / V₁)
W = (²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( ^{5 L} / _{2,5 L} )
W = (²⁰⁰⁰/₆₉₃) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule

Soal No. 4
Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah....
A. 120 J
B. 124 J
C. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
(Sumber Soal : UN Fisika 2009 P04 No. 18)

Pembahasan
η = ( 1 − ^T_r / _Tt ) x 100 %
Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :
η = ( 1 − ⁴⁰⁰/₆₀₀) = ¹/₃
η = ( ^W / _Q1 )
¹/₃ = ^W/₆₀₀
W = 200 J

Soal No. 5
Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!



Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
(Sumber Soal : UN Fisika 2010 P04 No. 17)

Pembahasan
W_AC = W_AB + W_BC
W_AC = 0 + (2 x 10⁵)(3,5 − 1,5) = 4 x 10⁵ = 400 kJ

Soal No. 6
Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya.....%
A. 50,0
B. 52,5
C. 57,0
D. 62,5
E. 64,0
(Sumber Soal : SPMB 2004)

Pembahasan
Data pertama:
η = 40% = ⁴ / ₁₀
T_t = 400 K
Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (T_r) hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan:
η = 1 − (^Tr/_Tt)
⁴ / ₁₀ = 1 − (^Tr/₄₀₀)
(^Tr/₄₀₀) = ⁶ / ₁₀
Tr = 240 K

Data kedua :
Tt = 640 K
Tr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama)
η = ( 1 − ^Tr/_Tt) x 100%
η = ( 1 − ²⁴⁰/₆₄₀) x 100%
η = ( ⁵ / ₈ ) x 100% = 62,5%

Soal No. 7
Perhatikan gambar berikut ini!



Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan :
a) Efisiensi mesin Carnot
b) Usaha mesin Carnot
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da

Pembahasan
a) Efisiensi mesin Carnot
Data :
Tt = 227^oC = 500 K
Tr = 27^oC = 300 K
η = ( 1 − ^Tr/_Tt) x 100%
η = ( 1 − ³⁰⁰/₅₀₀) x 100% = 40%
b) Usaha mesin Carnot
η = ^W/_Q1
⁴/₁₀ = ^W/₁₂₀₀
W = 480 joule
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
Q₂ = Q₁ − W = 1200 − 480 = 720 joule
Q₂ : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2

d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap)
bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun)
cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap)
da → pemampatan adiabatis (volume gas berkurang, suhu gas naik)

Soal No. 8


Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule.
A. 200
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000

Pembahasan
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 10⁵) = 400 kilojoule

SISTEM TERMODINAMIKA DAN SPESIFIKASI KEADAAN

Sejumlah tertentu dari bahan yang sedang diteliti disebut sistem. Sistem termodinamik adalah suatu sistem yang keadaannya diperikan oleh besaran-besaran termodinamik. Berdasarkan interaksi dengan lingkungannya, sistem dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sistem terbuka, tertutup dan terisolasi.

Keadaan suatu sistem ditentukan oleh beberapa syarat yang disebut sifat sistem, yang biasanya diamati secara kuantitatif yang disebut besaran. Besaran dibagi menjadi dua yaitu, besaran ekstensif dan besaran intensif. Terdapat tiga sifat sistem yang penting yaitu volume, tekanan, dan suhu.

Perbandingan antara besaran ekstensif suatu sistem terhadap massa sistem disebut harga jenis rata-rata dari sistem. Harga jenis molal rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan antara harga dari besaran ekstensif dengan jumlah mol dari sistem.

Apabila suatu sistem memenuhi syarat-syarat kesetimbangan mekanis, termal, dan kimiawi maka sistem disebut dalam keadaan kesetimbangan termodinamik.

Proses adalah perubahan suatu sistem dari satu keadaan ke keadaan lain. Dikenal dua jenis proses yaitu kuasistatis dan tidak kuasistatis. Proses kuasistatis dibedakan menjadi proses isotermal, isochoris, isobaris dan adiabatis. Bila dua sistem satu sama lain berada dalam kesetimbangan termal maka suhu kedua sistem tersebut sama. Alat untuk mengukur suhu disebut termometer. Termometer yang baik ditentukan oleh kepekaannya, ketelitiannya dan keterulangannya (dapat diperbanyak) serta kecepatannya mencapai kesetimbangan termal dengan sistem lainnya. Skala yang digunakan dalam keteknikan adalah Rankine dan Fahrenheit, sedangkan dalam satuan metris digunakan skala Kelvin dan Celcius.

Perilaku gas pada tekanan rendah mempunyai hubungan dan disebut sebagai gas ideal.

Terdapat dua model untuk menganalisis campuran beberapa gas yaitu model Dalton, dan model Amagat. Dalam model Dalton, sifat-sifat dari setiap komponen dianggap seolah-olah setiap komponen gas campuran berada pada tekanan terpisah dengan volume campuran. Sedangkan model Amagat, sifat-sifat dari setiap komponen dianggap seolah-olah setiap komponen gas campuran berada terpisah pada volume dengan tekanan campuran.

PENYEBAB GLOBAL WARMING

Secara umum,penyebab pemanasan global dapat digolongkan kedalam dua jenis,faktor alam dan faktor penghuninya. Faktor Alam
Planet bumi kita ini sudah berusia 4,6 miliar tahun.Seperti kata pepatah orang Indonesia,”rumah” kita ini juga sudah banyak merasakan asam garam “kehidupan”.Sudah banyak kejadian dahsyat yang terjadi di sini.Sudah banyak pula spesies yang lahir dan punah di planet ini.
Dari semua “memori” bumi kita ini,ada satu hal yang menarik menyangkut pemanasan global:suhu di bumi bisa naik dan bisa turun secara berkala dalam waktu yang sangat lama.
Contoh sederhana saja:zaman es.Menurut sejarah,zaman es ini terjadi diakhir masa Mesozoikum,pada zaman Kuarter(68 - 140 juta tahun lalu).Salah satu dampak dari zaman es ini,selain dampak lingkungan,adalah menyatunya sebagian daratan Nusantara dengan Asia.Hal ini dapat dilihat dari persamaan spesies flora dan fauna yang ada antara Indonesia bagian Barat dengan daratan Asia.
Karena kenaikan suhu bumi,maka zaman es tersebut pun berakhirlah sudah.Tetapi hal ini sudah cukup menunjukkan kepada kita bahwa bumi ini pernah mengalami perubahan suhu secara global.Pada saat ini juga,bumi kembali mengalami hal yang sama.Hanya saja,kalau dahulu perubahannya adalah dari yang dingin menjadi lebih hangat alias sejuk,kalau sekarang dari yang hangat menjadi semakin panas.
Perubahan yang terjadi itu adalah sesuatu yang terjadi secara alamiah,sesuai kaidah-kaidah hukum alam.Tak ada yang bisa disalahkan.Solusinya:berserah kepada Tuhan,sang empunya alam.
Faktor Penghuninya
Saat ini,penduduk bumi (manusianya saja) sudah berjumlah 7 miliar orang.Belum lagi makhluk hidup lainnya yang juga tak kalah banyaknya.Dan semuanya itu saling terlibat dalam mempercepat atau meningkatkan efek global warming.Secara umum,penyebab-penyebab terjadinya pemanasan global yang diakibatkan oleh penghuninya adalah sebagai berikut:
1. Meningkatnya emisi Gas Karbon.
Bumi ini pada dasarnya memang memproduksi gas karbon secara alami,tetapi masih dalam kadar yang rendah dan masih dapat diatasi oleh bumi itu sendiri.Tetapi saat ini,tingkat produksi gas tersebut sudah sangat berlebihan.Penyebabnya?Jangan hanya menyalahkan pabrik dan industri yang menghasilkan polusi yang besar itu,tetapi semua populasi manusia juga bersalah!!Pabrik-pabrik dan industri itu hanya memenuhi tuntutan pasar atau masyarakat yang semakin meningkat dan semakin “menggila” sifat konsumtifnya.
Energi matahari yang memasuki atmosfer bumi ini sebenarnya tidak semuanya dapat diserap dan dimanfaatkan oleh bumi.Sisa energi yang tidak diserap tersebut seharusnya dipantulkan lahi ke luar dari atmosfer bumi.Tetapi dikarenakan banyaknya gas polutan(gas karbon) di dalam atmosfer,maka energi tersebut menjadi tertahan.Karena gas karbon tersebut memiliki sifat alami untuk menahan energi(panas) yang melewatinya.

Fenomena ini disebut dengan efek rumah kaca

2. Bocornya lapisan ozon
Sebelum energi matahari mencapai bumi,energi tersebut akan difilter terlebih dahulu oleh lapisan ozon yang ada di atmosfer.Tetapi hasil penelitian menunjukkan telah terjadinya penipisan lapisan ozon.Sudah bisa ditebak apa akibat yang terjadi jika lapisan ozon ini rusak,atau bahkan bolong.
Salah satu penyebab penipisan ozon ini adalah meningkatnya pemakaian Chloro Flouro Carbon (CFC).CFC dipakai dalam kehidupan sehari-hari pada lemari es,air conditioner,bahan pendorong pada penyembur,pembuat buih,dan sebagai bahan pelarut.
3. Berkurangnya konverter Gas Karbon
Sebelum era modern,dimana industri belum berkembang,kehidupan di planet ini sudah memproduksi gas karbon.Tetapi jumlahnya tidak sedahsyat sekarang.Apalagi masih banyak konverter gas karbon yang tersedia yang masih mampu mengkonversi semua gas karbon tersebut menjadi gas yang ramah lingkungan,bahkan dibutuhkan oleh kehidupan,seperti oksigen.
Salah satu konverter tersebut adalah hutan.Hutan merupakan rumah bagi pohon dan tuuhan ain yang dianugerahi kemampuan untuk mengkonsumsi gas karbon tersebut dan menghasilkan gas oksigen.Tetapi akibat meningkatnya populasi,yang diiringi dengan meningkatnya kebutuhan akan lahan pemukiman,lahan indusri,lahan pertanian,lahan untuk fasilitas umum seperti jalan dan gedung,menyebabkan jumlah hutan berkurang drastis.Belum lagi permintaan pasar akan kayu yang semakin melambung tinggi.
Di Indonesia saja,kerusakan hutan terjadi sebesar 1,8 juta hektar pertahun.Dan dengan itu mengangkat Indoneia masuk Guinness Book of World Records sebagai negara dengan kerusakan hutan terbesar di dunia.WAW!!!

GLOBAL WARMING

Written by I Gusti Ngurah Hari Yuda

Global warming atau pemanasan global merupakan suatu peristiwa naiknya suhu bumi yang meliputi atmosfer, daratan, dan lautan secara terus menerus. Suhu rata-rata global pada permukaan Bumi telah meningkat 0.74 ± 0.18 °C (1.33 ± 0.32 °F) selama seratus tahun terakhir. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) menyimpulkan bahwa, "sebagian besar peningkatan suhu rata-rata global sejak pertengahan abad ke-20 kemungkinan besar disebabkan oleh meningkatnya konsentrasi gas-gas rumah kaca akibat aktivitas manusia"[1] melalui efek rumah kaca. Kesimpulan dasar ini telah dikemukakan oleh setidaknya 30 badan ilmiah dan akademik, termasuk semua akademi sains nasional dari negara-negara G8. Akan tetapi, masih terdapat beberapa ilmuwan yang tidak setuju dengan beberapa kesimpulan yang dikemukakan IPCC tersebut.

Model iklim yang dijadikan acuan oleh projek IPCC menunjukkan suhu permukaan global akan meningkat 1.1 hingga 6.4 °C (2.0 hingga 11.5 °F) antara tahun 1990 dan 2100.[1] Perbedaan angka perkiraan itu disebabkan oleh penggunaan skenario-skenario berbeda mengenai emisi gas-gas rumah kaca pada masa mendatang, serta model-model sensitivitas iklim yang berbeda. Walaupun sebagian besar penelitian terfokus pada periode hingga 2100, pemanasan dan kenaikan muka air laut diperkirakan akan terus berlanjut selama lebih dari seribu tahun walaupun tingkat emisi gas rumah kaca telah stabil.[1] Ini mencerminkan besarnya kapasitas kalor lautan.

 

Meningkatnya suhu global diperkirakan akan menyebabkan perubahan-perubahan yang lain seperti naiknya permukaan air laut, meningkatnya intensitas fenomena cuaca yang ekstrem,[2] serta perubahan jumlah dan pola presipitasi. Akibat-akibat pemanasan global yang lain adalah terpengaruhnya hasil pertanian, hilangnya gletser, dan punahnya berbagai jenis hewan. 

 

Beberapa hal yang masih diragukan para ilmuwan adalah mengenai jumlah pemanasan yang diperkirakan akan terjadi pada masa depan, dan bagaimana pemanasan serta perubahan-perubahan yang terjadi tersebut akan bervariasi dari satu daerah ke daerah yang lain. Hingga saat ini masih terjadi perdebatan politik dan publik di dunia mengenai apa, jika ada, tindakan yang harus dilakukan untuk mengurangi atau membalikkan pemanasan lebih lanjut atau untuk beradaptasi terhadap konsekuensi-konsekuensi yang ada. Sebagian besar pemerintahan negara-negara di dunia telah menandatangani dan meratifikasi Protokol Kyoto, yang mengarah pada pengurangan emisi gas-gas rumah kaca.

 

MOTOR INJEKSI

Category: Isu Isu Sains dan Teknologi

Written by I Gusti Ngurah Hari Yuda

Injeksi bahan bakar adalah sebuah teknologi yang digunakan dalam mesin pembakaran dalam untuk mencampur bahan bakar dengan udara sebelum dibakar. Penggunaan injeksi bahan bakar akan meningkatkan tenaga mesin bila dibandingkan dengan penggunaan karburator, karena injektor membuat bahan bakar tercampur secara homogen. Hal ini, menjadikan injeksi bahan bakar dapat mengontrol pencampuran bahan bakar dan udara yang lebih tepat, baik dalam proporsi dan keseragaman. 

Injeksi bahan bakar dapat berupa mekanikal, elektronik atau campuran dari keduanya. Sistem awal berupa mekanikal, namun sekitar tahun 1980-an mulai banyak menggunakan sistem elektronik. Sistem elektronik modern menggunakan banyak sensor untuk memonitor kondisi mesin, dan sebuah unit kontrol elektronik menghitung jumlah bahan bakar yang diperlukan. Oleh karena itu, injeksi bahan bakar dapat meningkatkan efisiensi bahan bakar dan mengurangi polusi, dan juga memberikan tenaga keluaran yang lebih.

HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA

A. PENGERTIAN HUKUM III TERMODINAMIKA

Efek magnetokalorik di pakai untuk menurunkan temperatur senyawa paramagnetikhingga sekitar 0.001 K. Secara prinsip, temperatur yang lebih rendah lagi dapat dicapai dengan menerapkan efek magnetokalorik berulang-ulang. Jadi setelah penaikan medan magnetik semula secara isoterm, penurunan medan magnetik secara adiabat dapat dipakai untuk menyiapkan sejumlah besar bahan pada temperatur Tᶠ¹, yang dapat dipakai sebagai tandon kalor untuk menaikan tandon kalor secara isoterm ynag berikutnya dari sejumlah bahan yang lebih sedikit dari bahan semula. Penurunan medan magnetik secara adiabat yang kedua dapat menghasilkan temperatur yang lebih rendah lagi, Tᶠ², dan seterusnya. Maka akan timbul pertanyaan apakah efek magnetokalorik dapat dipakai untuk mendinginkan zat hingga mencapai nol mutlak.

Pecobaan menunjukan bahwa sifat dasar semua proses pendinginan adalah bahwa semakin rendah temperatur yang dicapai, semakin sulit menurunkannya.hal yang sama berlaku juga untuk efek magnetokalorik.dengan persyaratan demikian, penurunan medan secara adiabat yang tak trhingga banyaknya diperlukan untuk mencapai temperatur nol mutlak. Perampatan dari pengalaman dapat dinyatakan sebagai berikut :

Temperatur nol mutlak tidak dapat dicapai dengan sederetan prosesyang banyaknya terhingga.Ini dikenal sebagi ketercapaian temperatur nol mutlak atau ketaktercapaian hukum ketiga termodinamika. Pernyataan lain dari hukum ketiga termodinamika adalahhasil percobaan yang menuju ke perhitungan bahwa bagaimana ΔS_T  berlaku ketika T mendekati nol. ΔS_T ialah perubahan entropi sistem terkondensasi ketika berlangsung proses isoterm terbuktikan. Percobaansangat memperkuat bahwa ketika T menurun, ΔS_T  berkurang jika sistem itu zat cair atau zat padat. Jadi prinsip berikut dapat di terima:

Perubahan entropi yang berkaitan dengan proses-terbalikan-isotermis-suatu sistem-terkondensasi mendekati nol ketika temperaturnya mendekati nol.

Pernyataan tersebut merupakan hukum ketiga termodinamika menurut Nernst-Simon. Nernst menyatakan bahwa perubahan entropi yang menyertai tiap proses reversibel, isotermik dari suatu sistem terkondensasi mendekati nol. Perubahan yang dinyatakan di atas dapat berupa reaksi kimia, perubahan status fisik, atau secara umum tiap perubahan yang dalam prinsip dapat dilakukan secara reversibel.

Hal ini dikenal sebagai hukun Nernst, yang secara matematika dinyatakan sebagai :

Kemudian, Pada tahun 1911, Planck membuat suatu hipotesis è Pada  suhu T à 0, bukan hanya beda entropi yg = 0, tetapi entropi setiap zat padat atau cair dalam keseimbangan dakhir pada suhu nol.

Dapat ditunjukkan secara eksperimen, bahwa bila suhunya mendekati  0 K, perubahan entropi transisi S_tmenurun.

Persamaan diatas dikenal sebagai hukum ketiga termodinamika.
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa perubahan entropi S_t yang berkaitan dengan perubahan kimia atau perubahan fisika bahan murni pada T = 0 K bernilai nol.

Secara intuitif hukum ketiga dapat dipahami dari fakta bahwa pergerakan ionik atau molekular maupun atomik yang menentukan derajat ketidakteraturan dan dengan demikian juga besarnya entropi, sama sekali berhenti pada 0 K. Dengan mengingat hal ini, tidak akan ada perubahan derajat ketidakteraturan dalam perubahan fisika atau kimia dan oleh karena itu tidak akan ada perubahan entropi.

1. B.   APLIKASI  HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA

Hukum ketiga termodinamika memungkinkan perhitungan perhitungan entropi absolut dari zat murni pada tiap temperatur dari panas jenis dan panaa transisi. Sebagai contoh, suatu benda padat pada temperatur T, akan memeiliki entropi yang akan dinyatakan oleh :

Suatu benda cair, sebaliknya mempunyai entropi yang dinyatakan oleh :

Penerapan yang mencakup gas menjadi :

Besaran-besaran yang diperlukan untuk evaluasi numerik entropi mencakup panas jenis. Pengukuran panas jenis zat padat di sekitar titik nol absolut menunjukan bahwa :

Karena  untuk zat padat,maka Debye dan Einstein menurunkan persamaan berikut untuk panaa jenis zat pasdat :

Dimana a adalah karakteristik yang berbeda untuk setiap zat. Bila suatu zat sederhana dipanaskan pada tekanan konstan, pertambahan entropi dinyatakan oleh :

Bila persamaan tersebut di integrasikan di antara titik nol absolutdengan temperatur T dimana s =0 hasilnya adalah :

1. C.   KONSEKUENSI SELANJUTNYA DARI HUKUM TIGA TERMODINAMIKA

Konsekuensi dari hukum ketiga termodinamika dijabarkan di bawah ini.

Untuk suatu proses temperatur konstan dekat 0ºK,perubahan entropi dinyatakan oleh :

Karena  = 0 pada T = 0 dari hukumtermodinamika ketiga, persamaan menghasilkan :

Tetapi  dari persamaan Maxwell. Jadi persamaan menjadi :

Hasil diatas sesuai dengan kenyataan eksperimental. Sebagai contoh, buffington dan Latimer menemukan bahwa koefisien ekspansi dari beberapa zat padat kristalin mendekati nol.

Konsekuensi terakhir dari hukum ketiga termodinamika adalah tidak dapat diperolehnya titik nol absolut. Ditinjau suatu bidang penelitian pada temperatur rendah, kenyataan eksperimental menunjukan bahwa temperatur yang di peroleh oleh tiap proses demagenetisasi adaibatik dari temperatur awalnya adalah setengah temperatur awal proses bersangkutan. Jadi makin rendah temperatur yang dicapai, makin kurang kemungkinannya untuk didinginkan lebih rendah.

Dengan kata lain diperlukan proses demagnetisasi adiabatik yag tak terbatas jumlahnya untuk mencapai titik nol absolut.

Problabilitas dan Hukum Kedua Termodinamika

Gagasan mengenai entropi dan ketidakteraturan diperjelas dengan menggunakan probabilistik keadaan molekul sistem. Pendekatan ini pertama kali dilakukan mendekati akhir abad kesembilan belas oleh Ludwig Boltzmann (1844-1906). Beliau membuat perbedaan keadaan molekul sistem. Perbedaan jelas antara “keadaan makro” dan “keadaan mikro” sebuah sistem. Keadaan mikro sistem akan dinyatakan ketika posisi dan kecepatan setiap partikel (atau molekul) diketahui. Keadaan makro sebuah sistem dinyatakan dengan memberikan sifat makroskopik sistem tersebut – temperatur, tekanan, jumlah mol, dan seterusnya. Pada kenyataannya, kita hanya dapat mengetahui keadaan makro sebuah sistem. Biasanya terdapat terlalu banyak molekul pada sebuah sistem untuk mengetahui kecepatan dan posisi masing-masing pada suatu saat tertentu. Penting untuk dikenali bahwa perbedaan besar dalam keadaan  mikro   dianggap sama dalam keadaan makro

Kita lihat contoh yang sederhana. Misalkan Anda secara berulang mengambil empat koin di tangan Anda dan menjatuhkannya di atas meja. Berapa banyak kepala dan ekor yang muncul pada satu lemparan koin sebagai keadaan makro dari sistem ini. Suatu pernyataan bahwa setiap koin sebagai kepala dan ekor berarti menyatakan keadaan mikro. Pada Tabel 2.1 kita lihat jumlah keadaan mikro yang berhubungan dengan setiap keadaan makro.

Tabel 2.1 Jumlah keadaan Mikro
Keadaan Makro Keadaan Mikro yang mungkin
(K = Kepala E = Ekor) Jmlh Kea-daan
Mikro

Asumsi dasar di balik pendekatan probabilitas ini bahwa setiap keadaan mikro mempunyai probabilitas yang sama. Dengan demikian jumlah keadaan mikro yang memberikan keadaan makro yang sama berhubungan dengan probabilitas relatif dari keadaan makro yang sedang terjadi. Keadaan makro dengan dua kepala dan dua ekor merupakan yang paling mungkin dalam kasus pelemparan empat koin ini; dari total 16 keadaan mikro yang mungkin, enam diantaranya sama dengan dua kepala dan dua ekor, sehingga probabilitas lemparan dua kepala dan dua ekor adalah 6 dari 16, ataua 25 persen. Probabilitas lemparan empat kepala hanya 1 dari 16, atau 16 persen. Tentu saja jika Anda melempar koin-koin tersebut 16 kali, Anda mungkin tidak mendapatkan bahwa dua kepala dan dua ekor muncul tepat 6 kali, atau kepala tepat empat kali. Angka-angka ini hanya merupakan probabilitas atau nilai rata-rata. Jika Anda melakukan 1600 lemparan, hampir 38 persen diantaranya berupa dua kepala dan dua ekor. Makin besar jumlah percobaan, makin dekat presentasi dengan probabilitas yang dihitung.

Jika kita mempertimbangkan melempar lebih banyak koin, katakanlah 100 pada saat yang sama, probabilitas relatif untuk melempar kepala seluruhnya (atau semua ekor) akan sangat berkurang. hanya ada satu keadaan mikro yang sama semua kepala. Untuk 99 kepala dan 1 ekor, ada 100 keadaan mikro karena setiap koin mungkin merupakan ekor tersebut. Probabilitas relatif untuk keadaan makro yang lain diberikan pada Tabel 2.2. Terdapat total sekitar 1030 keadaan makro yang mungkin. Dengan demikian probabilitas relatif yang mungkin untuk mendapatkan semua kepala adalah 1 dalam 1030, suatu hal yang kemungkinannya sangat kecil. Probabilitas mendapatkan 50 kepala dan 50 ekor (lihat Tabel 2.2) adalah 1,0 x 1029/1030 = 0,10. Probabilitas mendapatkan antara 45 dan 55 kepala adalah 0,90.

Tabel 2.2 Probabilitas Berbagai Keadaan Makro

untuk 100 Lemparan Koin

Dengan demikian kita lihat dengan bertambahnya jumlah koin, probabilitas mendapatkan susunan yang paling teratur (semua kepala atau semua ekor) menjadi sangat tidak mungkin. Susunan yang paling tidak teratur (setengah kepala, setengah ekor) merupakan yang paling mungkin dan probabilitas mendapatkan presentase tertentu (katakanlah, 5 persen) dari susunan yang paling mungkin bertambah besar dengan bertambahnya jumlah koin. Sebagai contoh, keadaan yang paling mungkin untuk gas (katakanlah, udara di dalam ruangan) merupakan keadaan dimana molekul-molekul mengambil tempat seluruh ruangan dan bergerak secara acak; hal ini berhubungan dengan distribusi Maxwell. Di pihak lain susunan yang sangat teratur dari semua molekul yang ditempatkan di satu sudut ruangan dan semuanya bergerak dengan laju yang sama sangat tidak mungkin.

Dalam probabilitas, hukum termodinamika kedua – yang memberitahu kita bahwa entropi bertambah pada semua proses – berubah ke pernyataan bahwa proses-proses yang terjadi adalah yang paling mungkin. Hukum kedua dengan demikian menjadi pernyataan sepele, bagaimanapun, sekarang ada elemen tambahan. Hukum kedua dalam hubungannya dengan probabilitasnya tidak melarang penurunan entropi, melainkan hanya menyatakan bahwa probabilitasnya sangat kecil. Bukanlah tidak mungkin bahwa garam dan merica akan secara spontan berpisah menjadi lapisan-lapisan lagi, atau sebuah cangkir yang pecah akan bersatu kembali.

Sebuah danau membeku pada hari musim panas yang panas (yaitu, kalor mengalir keluar dari danau yang dingin ke lingkungan yang lebih hangat). Akan tetapi probabilitas peristiwa-peristiwa tersebut terjadi sangat kecil. Pada contoh koin, penambahan jumlah koin dari 4 menjadi 100 memperkecil secara drastis probabilitas simpangan yang besar dari susunan rata-rata, yakni yang paling mungkin. Pada sistem-sistem biasa, kita tidak berhadapan dengan 100 molekul, tetapi dengan molekul yang jumlahnya sangat banyak; pada 1 mol terdapat 6 x 1023 molekul. Dengan demikian probabilitas simpangan yang jauh dari rata-rata sangatlah kecil.

Evolusi Biologis dan Pertumbuhan

Suatu contoh yang menarik dari penambahan entropi berhubungan dengan evolusi biologis dan pertumbuhan organisme. Jelas, seorang manusia merupakan organisme yang sanagt teratur. Proses evolusi dari makromolekul awal dan bentuk sederhana dari kehidupan sampai Homo sapiens merupakan proses keteraturan yang bertambah. Demikian juga perkembangan individu dari satu sel menjadi orang dewasa merupakan proses bertambahnya keteraturan. Apakah proses-proses ini melanggar hukum termodinamika kedua? Tidak, pada proses evolusi dan pertumbuhan, dan bahkan selama kehidupan orang dewasa, hasil pembuangan dieliminasi. Molekul-molekul kecil yang tetap sebagai hasil metabolisme ini merupakan molekul-molekul sederhana tersebut menyatakan ketidakteraturan yang relatif lebih tinggi atau entropi. Memang, entropi total molekul yang dihasilkan oleh organisme selama proses evolusi dan pertumbuhan lebih besar dibanding penurunan entropi yang berhubungan dengan keteraturan individu yang tumbuh atau spesies yang berkembang.

Aspek lainnya dari hukum termodinamika kedua adalah bahwa hukum tersebut memberitahu kita mengenai arah proses. Jika Anda melihat sebuah film yang diputar mundur, Anda akan bisa mengatakan bahwa film itu diputar mundur. Karena Anda akan melihat kejadian yang aneh, seperti cangkir kopi yang pecah naik dari lantai dan tersusun kembali di meja, atau balon yang pecah menjadi satu lagi dan terisi oleh udara. Kita tahu bahwa hal-hal ini tidak terjadi di kehidupan nyata; hal-hal ini merupakan proses-proses dimana keteraturan bertambah – atau entropi berkurang. Hal-hal ini melanggar hukum termodinamika kedua. Ketika menonton sebuah film (atau membayangkan bahwa waktu dapat berjalan mundur), kita diberi pertunjukan terbaliknya waktu dengan melihat apakah entropi bertambah atau berkurang. Itu sebabnya, entropi disebut panah waktu, karena bisa memberitahu kita mengenai arah berjalannya waktu.

PENGARUH PENDINGINAN DAN PEMBEKUAN PADA MAKANAN

Pendinginan dan Pembekuan
Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat air dalam bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel
bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu –9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air.
Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi dasar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan.
Pendinginan
Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak.
Pembekuan
Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan.

Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat air dalam bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu –9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air.
Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi dasar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan.

Pendinginan
Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak.

Pembekuan
Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan.

Pengertian Pendinginan atau Pemekuan
Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua.
Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata-rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara – 1oC sampai + 4oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terhambat. Pendinginan biasanya akan mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada jenis bahan pangannya. Pendinginan yang biasa dilakukan di rumah-rumah tangga adalah dalam lemari es yang mempunyai suhu –2oC sampai + 16oC.
Pembekuan atau freezing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, jadi bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira-kira –17 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara – 12 oC sampai – 24 oC. Dengan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang-kadang beberapa tahun.
Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan juga ada hubungannya dengan aktivitas mikroba.
1. Sebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC
2. Beberapa jenis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira-kira 3,3oC
3. Organisme psikrofilik tumbuh lambat pada suhu 4,4 oC sampai – 9,4 oC
Organisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – 4,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan.
Jumlah mikroba yang terdapat pada produk yang didinginkan atau yang dibekukan sangat tergantung kepada penanganan atau perlakuan-perlakuan yang diberikan sebelum produk itu didinginkan atau dibekukan, karena pada kenyataannya mikroba banyak berasal dari bahan mentah/ bahan baku. Setiap bahan pangan yang akan didinginkan atau dibekukan perlu mendapat perlakuan-perlakuan pendahuluan seperti pembersihan, blansing, atau sterilisasi, sehingga mikroba yang terdapat dalam bahan dapat sedikit berkurang atau terganggu keseimbangan metabolismenya.
Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut telah dipanen ataupun hewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum.
Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan tidak dapat mematikan bakteri, sehingga pada waktu bahan beku dikeluarkan dan dibiarkan hingga mencair kembali (“thawing“), maka pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba dapat berlangsung dengan cepat. Penyimpanan dingin dapat menyebabkan kehilangan bau dan rasa beberapa bahan bila disimpan berdekatan.

ANALISIS TERMODINAMIKA SISTERM TERBUKA

Dalam persoalan yang menyangkut adanya aliran massa ke/dari sistem maka sistemnya adalah sistem terbuka(control volume). Contohnya : water heater, radiator mobil, turbin, kompressor, nozle dll. Tidak ada aturan mengenai bagaimana memilih sistem, tetapi yang penting adalah pemilihan tersebut dapat memudahkan analisis. Misalkan akan dianalisis aliran udara melalui nozle, maka pemilihan sistemnya adalah di dalam nozle. Lapis batas dari control volume disebut control surface, dapat riil ataupun imajiner. Dalam kasus nozle misalnya, maka permukaan dalam dari nozle adalah lapis batas yang riil, sedangkan daerah masuk dan keluarnya aliran adalah lapis batas imajiner karena tidak ada bentuk fisik sesungguhnya. Control volume dapat tetap (bentuk dan ukurannya) maupun dapat mengandung moving boundary. Beberapa istilah  Steady : tidak berubah terhadap waktu, lawan katanya unsteady/transient. Uniform: tidak berubah terhadap tempat.

Flow work

Flow work adalah energi yang diperlukan untuk mendorong fluida masuk atau keluar dari control volume,merupakan bagian dari energi yang dibawa oleh fluida.

Kita tinjau gambar di atas. Jika tekanan fluida P , luas penampang saluran A, maka gaya yang bekerja pada elemen fluida oleh piston imajiner adalah : F = P A  Untuk memasukkan seluruh elemen fluida ke dalam control volume maka gaya akan bekerja masuk ke dalam control volume :  Wflow = F L = P A L = P V (kJ) Dalam basis massa : wflow = P v (kJ/kg)

STEADY FLOW PROCESS

Proses-proses yang dijumpai dalam sistem keteknikan sangat bervariasi, mulai dari yang sangat sederhana sampai yang rumit. Dalam beberapa hal, proses yang rumit dapat disederhanakan menjadi bagian yang sederhana(dengan pengandaian-pengandaian). Turbin, kompresor dan nozle beroperasi untuk waktu yang lama dengan kondisi yang sama. Peralatan seperti itu diklasifikasikan sebagaisteady flow devices. Proses dari peralatan steady dapat dianalisis dengan suatu idealisasi proses yang disebut “steady flow process”. Steady flow process didefinisikan sebagai suatu proses di mana fluida mengalir dalam control volume secara steady. Hal ini berarti bahwa property dapat berubah dari titik ke titik di dalam control volume tetapi pada setiap titik selalu konstan selama proses.

Karakteristik steady flow process 1. Selama proses tidak ada property yang berubah terhadap waktu. Jadi volume V, massa m dan total energi E konstan. Akibatnya boundary work nol dan total massa dan energi yang masuk control volume sama dengan total massa dan energi yang keluar control volume. Dengan kata lain selama proses kandungan enegi dan massa dari kontrol volume tetap, tidak berubah terhadap waktu. 2. Selama proses sifat fluida di inlet dan outlet tidak berubah terhadap waktu 3. Interaksi energi (berupa panas dan kerja) antara sistem control volume dengan sekelilingnya tidak berubah terhadap waktu Proses dengan perubahan sifat-sifat fluida secara periodik dapat dianalisis sebagai steady flow process.

STEADY FLOW DEVICES 1.

Nozle dan diffuser

Nozle : menambah kecepatan fluida Difuser : menaikkan tekanan fluida dengan menurunkan kecepatan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan

·         Q ≅ 0. Laju perpindahan panas antara fluida yang mengalir di dalam nozle atau difuser dengan sekeliling biasanya sangat kecil walaupun tidak diisolasi. Hal ini karena kecepatan fluida cukup tinggi sehingga tidak cukup waktu untuk terjadi transfer panas. Oleh sebab itu jika tidak ada data mengenai transfer panas, prosesnya dianggap adiabatik

·         W ≅ 0 Kerja di dalam nozle dan difuser nol karena hanya berupa bentuk penampang saluran.

·         Δke ≠ 0. Pada waktu fluida melewati nozle aatau difuser terjadi perubahan kecepatan yang besar sehingga perubahan energi kinetik harus diperhitungkan dalam analisis.

·         Δpe = 0. Biasanya tidak terdapat perbedaan elevasi, sehingga faktor energi potensial dapat diabaikan.

Turbin dan kompresor

Di dalam steam power plants peralatan yang menggerakkan generator adalah turbin. Fluida masuk kedalam turbin dan menggerakkan sudu-sudu sehingga memutar poros. Kerja yang dihasilkan turbin adalah positif karena dilakukan oleh fluida. Kompresor adalah alat untuk menaikkan tekanan fluida, seperti juga pompa dan fan. Fan menaikkan tekanan untuk menggerakkan udara sekitar. Kompresor untuk menaikkan tekanan gas menjadi tekanan yang sangat tinggi. Pompa sama seperti kompresor tetapi untuk fluida cair. Beberapa hal yang perlu diperhatikan

·         Q ≅ 0. Laju perpindahan panas kecil dibandingkan dengan kerja poros kecuali ada pendinginan, sehingga dapat diabaikan kecuali ada pendinginan.

·         W ≅ 0. Pada persoalan ini pasti ada kerja poros. Pada turbin berupa daya output, pada pompa dan kompresor berupa daya input.

·         Δke ≅ 0. Perubahan kecepatan fluida biasanya hanya menyebabkan perubahn energi kinetik yang tidak signifikan kecuali pada turbin.

·         Δpe = 0. Perubahan energi potensial biasanya kecil sehingga dapat diabaikan.

Throttling valves

Proses throttling terjadi bila aliran fluida mengalami kehilangan tekanan sewaktu melewati hambatan. Throttling valve menyebabkan penurunan tekanan (pressure drops) di dalam fluida. Pressure drops biasanya diikuti penurunan temperatur yang besar. Pada throttling valve biasanya diasumsikan adiabatik (q ≅0) karena tidak cukup waktu dan daerah untuk terjadinya perpindahan panas. Faktor kerja juga tidak ada (w ≅ 0). Perubahan energi potensial sangat kecil sehingga bisa diabaikan (Δpe ≅ 0). Meskipun kecepatan keluar lebih besar dari kecepatan masuk tetapi dalam banyak kasus perubahan energi kinetik tidak signifikan (Δke ≅ 0).

Sehingga persamaan kekekalan energi menjadi : h2 ≅ h1 (kJ/kg) (4.20) u2 + P2 v2 = u1 + P1 v1 atau energi dalam + flow enegi = konstan Enthalpy pada inlet dan exit sama, disebut proses isenthalpic. Jika flow work naik (P2v2 > P1v1) maka energi dalam akan turun dan diikuti turunnya temperatur. Jika flow work turun (P2v2 < P1v1) maka energi dalam dan temperatur naik.

Heat exchanger

Merupakan perlatan untuk menukar kalor. Di dalam heat exchanger tidak ada interaksi kerja (w = 0) dan perubahan energi kinetik serta energi potensial diabaikan (Δke ≅ 0, Δpe ≅ 0). Perpindahan panas tergantung bagaimana memilih control volumenya. Jika seluruh bagian dipilih sebagai control volume maka tidak terjadi perpindahan panas (Q ≅ 0). Tetapi jika hanya satu fluida yang dipilih sebagai control volume maka ada perpindahan panas dari satu fluida ke fluida yang lain (Q ≠ 0).