Petir Paling Kuat Menyambar di Pagi Hari

TEMPO.CO, Huntsville - Petir adalah letupan energi yang terjadi di antara dua massa dengan muatan listrik berbeda. Sebagian besar petir terjadi di dalam badai listrik di angkasa. Ada kalanya ledakan energi listrik itu menyambar bumi. Tegangan listrik petir bisa mencapai ratusan ribu volt yang membuatnya sangat berbahaya. Para ilmuwan memperkirakan tingkat kekuatan petir mencapai puncaknya pada pagi hari. Tim yang dipimpin Thomas Chronis, peneliti dari Universitas Alabama di Huntsville, mengukur kekuatan siklus petir yang menyambar di antara awan bermuatan listrik. Mereka menggunakan data dari National Lightning Detection Network di Amerika Serikat dan jaringan di Yunani serta Afrika Selatan. Hasil studi mereka telah dimuat di Journal of Geophysical Research  Siklus petir bisa terjadi di mana saja meski ada perbedaan kekuatan antara pagi hari dan siang hari di berbagai daerah. Namun, puncak kekuatan letupan energi itu terjadi konstan meski frekuensi petir bisa berbeda-beda. "Di Teluk Meksiko, misalnya, petir muncul lebih dini dibanding wilayah lain. Namun, puncak kekuatannya selalu terjadi di waktu yang sama," kata Chronis seperti ditulis laman Newswise, 17 Maret 2015.
Siklus petir diperkirakan berhubungan dengan kemunculan matahari dan sirkulasi di atmosfer. Pada siang hari, ketika jumlah petir mencapai batas maksimal, udara menjadi hangat oleh matahari. Udara yang bergerak naik itu membawa uap air yang nanti berubah menjadi es atau partikel lain yang memancing letupan elektrik.  Banyaknya partikel itu tak hanya meningkatkan loncatan listrik di awan. Mereka juga memperpendek jarak antara muatan positif dan negatif sehingga koneksi untuk menciptakan ledakan petir lebih mudah terjadi. Jumlah petir di pagi hari malah lebih sedikit ketimbang siang hari. "Di siang hari, jumlah petir meningkat namun kekuatannya menurun. Sementara di pagi hari kita punya hasil sebaliknya," kata Choris.
Riset sebelumnya menyebutkan frekuensi kemunculan petir sekitar 40-50 kali per detik. Durasi petir biasanya cuma sekitar 30 mikrodetik. Chronis mengatakan kekuatan arus listrik petir yang menyambar bumi di siang hari umumnya berkuatan 6.000-20.000 ampere. Kekuatan petir di pagi hari, kekuatannya mencapai rata-rata 30.000 ampere. Kondisi konveksi, pergerakan zat cair dan gas secara vertikal karena perbedaan suhu dan tekanan, melemah di malam hari. Percampuran partikel di atmosfer juga berkurang. Namun loncatan energi berlanjut meski partikel yang terlibat cuma sedikit. "Kami menduga jarak muatan positif dan negatif menjadi lebih jauh sehingga utuh energi lebih kuat untuk melewati jarak itu," kata Chronis.
Menurut Chronis, karena tidak ada efek pemanasan dari matahari proses letupan listrik menjadi lebih lambat. "Ada kekuatan potensial yang dibangun, jadi ketika petir terjadi maka dia akan sangat kuat," katanya. Aliran listrik potensial yang tersimpan itu mencapai level kekuatan melebihi badai petir normal di siang hari. "Terus disimpan hingga pada saatnya cukup untuk mengatasi tekanan dan melepaskan petir bertenaga penuh dari awan ke darat," katanya.

sumber: http://www.tempo.co/read/news/2015/03/18/061650947/Petir-Paling-Kuat-Menyambar-di-Pagi-Hari

KALOR

Pernahkah kamu minum es teh, es susu, atau es sirup? Nah, ketika membuat es teh, biasanya kita mencampur air panas atau air hangat yang ada di dalam gelas dengan es batu. Air panas atau air hangat memiliki suhu yang lebih tinggi, sebaliknya es batu memiliki suhu yang lebih rendah. Setelah berinteraksi beberapa saat, campuran es batu dan teh panas pun berubah menjadi es teh (campuran es batu dan teh hangat telah mencapai suhu yang sama). Proses yang sama terjadi ketika kita mencampur air panas dengan air dingin. Setelah berinteraksi, air panas dan air dingin berubah menjadi air hangat. Mengapa hal ini bisa terjadi? Mengapa setelah berinteraksi benda-benda tersebut bisa mencapai suhu yang sama? Agar kita dapat dapat menjawab pertanyaan tersebut, mari kita pelajari materi kalor dan perubahan entalpi.

        

               

Apabila benda2 yang memiliki perbedaan suhu saling berinteraksi, akan ada aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran kalor akan terhenti setelah kedua benda yang berinteraksi mencapai suhu yang sama. Misalnya kalau kita mencampur air panas dengan air dingin, biasanya kalor mengalir dari air panas menuju air dingin. Kalor berhenti mengalir jika campuran air panas dan air dingin telah berubah menjadi air hangat. Ketika kita memasukkan besi panas ke dalam air dingin, kalor mengalir dari besi menuju air. Kalor akan berhenti mengalir setelah besi dan air mencapai suhu yang sama. Ketika dokter atau perawat menempelkan termometer ke tubuhmu (misalnya kalau dirimu lagi demam), kalor mengalir dari tubuhmu menuju termometer. Kalor akan berhenti mengalir kalau tubuhmu dan termometer telah mencapai suhu yang sama. Kalau termometernya pakai air raksa, maka ketika tubuhmu dan termometer mencapai suhu yang sama, air raksa tidak jalan-jalan lagi. Angka yang ditunjukkan permukaan air raksa merupakan suhu tubuhmu saat itu. Kalau termometer yang dipakai berupa termometer digital, angka pada bagian tengah termometer akan terhenti setelah tubuhmu dan termometer mencapai suhu yang sama. Angka yang ditunjukkan termometer adalah suhu tubuhmu.

Sudah dijelaskan di pendahuluan bahwa apabila dua buah benda yang berbeda temperaturnya saling berinteraksi, maka temperatur benda yang lebih panas berkurang sedangkan temperatur benda yang lebih dingin bertambah. Sesuatu yang berpindah dalam kasus ini disebut kalor.

“Kalor adalah suatu materi yang tidak terlihat, yang mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah.”

        Benyamin Thomson/Count Rumford (1753-1814) dengan eksperimen-nya, dia mengebor logam, teramati bahwa mata bor menjadi panas dan didinginkan dengan air (sampai airnya mendidih), tentunya dari teori “kalor”, kalor tersebut lama kelamaan akan habis dan ternyata bila proses tersebut berlanjut terus kalorik tersebut tidak habis, jadi teori kalorik tidak tepat. Jadi kalor bukan materi.

Kalor dan Energi Termal

    Ada suatu perbedaan antara kalor dan energi dalam dari suatu bahan. Kalor hanya digunakan bila menjelaskan perpindahan energi dari  satu tempat ke yang lain.

"Kalor adalah energi yang dipindahkan akibat adanya perbedaan temperatur. Sedangkan energi dalam (termis) adalah energi karena temperaturnya."

Satuan Kalor

    Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr air dari 14,5 C menjadi 15,5 C.

  Dalam sistem British, 1 Btu  (British Thermal Unit)  adalah kalor untuk menaikkan temperatur 1 lb air dari 63 F menjadi 64 F.

1 kal = 4,186 J = 3,968 x 10^-3 Btu

1 J = 0,2389 kal = 9,478 x 10^-4 Btu

1 Btu = 1055 J = 252,0 kal

Kesetaraan Mekanik dari Kalor

    Dari konsep energi mekanik diperoleh bahwa bila gesekan terjadi pada sistem mekanis, ada energi mekanis yang hilang. Dan dari eksperimen diperoleh bahwa energi yang hilang tersebut berubah menjadi energi termal.

    Dari eksperimen yang dilakukan oleh Joule (aktif penelitian pada tahun 1837-1847)  diperoleh kesetaraan mekanis dari kalor :

1 kal = 4,186 joule

Mahasiswa Medan Sulap Sampah Plastik Jadi BBM

 

MEDAN - Sebuah kelompok mahasiswa pencinta alam di Kota Medan berhasil menyulap sampah plastik menjadi bahan bakar minyak (BBM). Minyak tersebut kemudian dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk memasak dan penerangan saat kamping atau berkemah. Meski belum sempurna, karya ini telah menyumbang energi baru untuk bumi.
Menemukan sampah plastik bukan hal yang sulit dilakukan oleh para mahasiswa tersebut. Oleh karena itu, sampah plastik yang terkumpul kemudian dimasukkan ke satu ketel atau tabung yang terbuat dari kaleng bekas. Dengan menggunakan ketel ini, plastik dipadatkan sampai isi di dalamnya benar-benar penuh.
Proses selanjutnya yaitu memanaskan ketel hingga suhu 300 derajat Celsius. Setelah satu jam pemanasan, lelehan plastik di dalam ketel mulai menguap. Uap panas ini kemudian berubah menjadi cairan minyak ketika melewati proses pendinginan. Cairan itu lalu menetes dari ujung pipa pembangunan.
Guna membuktikan hasil penyulingan minyak, seorang mahasiswa menyulutkan api di ujung pipa. Ternyata, nyalanya sangat merah. Hal tersebut menandakan minyak yang dihasilkan dari penyulingan masih butuh proses pemurnian kembali.
Meski belum sempurna, dengan hasil penyulingan minyak ini para mahasiswa tak lagi pusing mencari bahan bakar untuk memasak atau penerangan saat berkemah. Salah satu anggota mahasiswa pencinta alam, Fachrizal, berharap penemuan tersebut bisa diteliti lebih lanjut.
"Sejak 1,5 tahun terakhir ini anggota kelompok mapala selalu membawa minyak sulingan dari sampah untuk kamping. Kami berharap ada dukungan untuk melakukan penelitian lebih lanjut untuk memurnikan minyak plastik ini menjadi minyak tanah atau bahkan pengganti premium," ujar Fachrizal, Kamis (23/4/2015). (ira)

sumber: http://news.okezone.com/read/2015/04/23/65/1138889/mahasiswa-medan-sulap-sampah-plastik-jadi-bbm

Ketel Uap

Boiler atau ketel uap adalah suatu bejana/wadah yang di dalamnya berisi air atau fluida lain untuk dipanaskan. Energi panas dari fluida tersebut selanjutnya digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti untuk turbin uap, pemanas ruangan, mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses konversi energi, boiler memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan di dalam bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja.

Bejana bertekanan pada boiler umumnya menggunakan bahan baja dengan spesifikasi tertentu yang telah ditentukan dalam standard ASME (The ASME Code Boilers), terutama untuk penggunaan boiler pada industri-industri besar. Dalam sejarah tercatat berbagai macam jenis material digunakan sebagai bahan pembuatan boiler seperti tembaga, kuningan, dan besi cor. Namun bahan-bahan tersebut sudah lama ditinggalkan karena alasan ekonomis dan juga ketahanan material yang sudah tidak sesuai dengan kebutuhan industri.

Panas yang diberikan kepada fluida di dalam boiler berasal dari proses pembakaran dengan berbagai macam jenis bahan bakar yang dapat digunakan, seperti kayu, batubara, solar/minyak bumi, dan gas. Dengan adanya kemajuan teknologi, energi nuklir pun juga digunakan sebagai sumber panas pada boiler.

Dan berikut adalah beberapa jenis boiler:

1. “Pot Boiler” atau “Haycock Boiler”
Merupakan boiler dengan desain paling sederhana dalam sejarah. Mulai diperkenalkan pada abad ke 18, dengan menggunakan volume air besar tapi hanya bisa memproduksi pada tekanan rendah. Boiler ini menggunakan bahan bakar kayu dan batubara. Boiler jenis ini tidak bertahan lama penggunaannya karena efisiensinya yang sangat rendah.

2. Fire-Tube Boiler (Boiler Pipa-Api)
Pada perkembangan selanjutnya muncul desain bari boiler yakni boiler pipa-api. Boiler ini terdapat 2 bagian di dalamnya, yaitu sisi tube/pipa dan sisi barrel/tong. Pada sisi barrel berisi fluida/air, sedangkan sisi pipa merupakan tempat terjadinya pembakaran.

Boiler Pipa Api

Boiler pipa-api biasanya memiliki kecepatan produksi uap air yang rendah, tetapi memiliki cadangan uap air yang lebih besar. 

3. Water-Tube Boiler (Boiler Pipa-Air)
Sama seperti boiler pipa-api, boiler pipa-air juga terdiri atas bagian pipa dan barrel. Tetapi sisi pipa diisi oleh air sedangkan sisi barrel menjadi tempat terjadinya proses pembakaran. Boiler jenis ini memiliki kecepatan yang tinggi dalam memproduksi uap air, tetapi tidak banyak memiliki cadangan uap air di dalamnya.

Boiler Pipa-Air

4. Kombinasi Boiler Pipa-Api dengan Pipa-Air Firebox
Boiler jenis ini merupakan kombinasi antara boiler pipa-api dengan pipa-air. Sebuah firebox didalamnya terdapat pipa-pipa berisi air, uap air yang dihasilkan mengalir ke dalan barrel dengan pipa-api didalamnya. Boiler jenis ini diaplikasikan pada beberapa kereta uap, namun tidak terlalu populer dipergunakan.

sumber: http://artikel-teknologi.com/pengertian-boiler-ketel-uap/

Balon Udara

Bagaimana balon udara dikendalikan dan peralatan apa saja yang membuat balon udara bekerja?

Sebelum kita mengetahui bagaimana cara kerja balon udara, ada baiknya kita ketahui terlebih dahulu bagian-bagian dari balon udara. Balon udara secara garis besarnya mempunyai tiga bagian utama yaitu envelope, burner, dan basket.

Envelope merupakan kantong yang terbuat dari bahan nilon berbentuk balon tempat udara dipanaskan. Karena nilon ini tidak tahan api, maka bagian bawah envelope dilapisi dengan bahan anti api (skirt). Envelope ini berisi udara/gas ringan (seperti gas hidrogen) yang berfungsi mengangkat balon udara dari landasannya.

Burner merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara di dalam envelope. Burner di letakan di atas kepala penumpang dekat ke mulut envelope. Burner ini mengatur tekanan dalam kantung udara agar balon dapat terbang dengan ketinggian yang diharapkan.

Basket atau keranjang merupakan tempat penumpang mengendalikan balon udara atau penumpang yang menikmati penerbangan balon udara. Basket dibuat dari bahan yang ringan dan lentur dan terletak di bawah kantung udara.

Cara kerja balon udara sangat sederhana yaitu dengan cara memanaskan udara di dalam balon agar lebih panas dari udara di luarnya sehingga balon udara mengembang dan dapat naik (terbang). Udara yang lebih panas akan lebih ringan karena masa per unit volumenya lebih sedikit.

Untuk dapat terbang, udara di dalam envelope dipanaskan menggunakan burner dengan temperatur sekitar 100 derajat Celcius. Udara panas ini akan terperangkap di dalam envelope sehingga balon udara pun akan mengembang dan bergerak naik di dorong oleh udara yang bertekanan lebih kuat. Jika ingin mendarat, udara didinginkan dengan cara mengecilkan burner. Udara yang mulai mendingin di dalam envelope membuat balon bergerak turun.

Bagaimana caranya balon udara berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain? Jawabanya adalah dengan cara memanfaatkan hembusan angin untuk bergerak secara horizontal. Arah tiupan angin berbeda pada setiap ketinggian tertentu. Perbedaan arah tiupan angin inilah yang dimanfaatkan oleh pengemudi balon udara untuk mengendalikan balon udara dari satu lokasi ke lokasi yang diinginkan.

Balon udara mempunyai dua tipe yaitu:

1. Balon udara yang diisi dengan udara panas, yaitu balon udara yang mempunyai pembakar yang berfungsi untuk memanaskan udara dalam balon sehingga udara dalam balon menjadi lebih ringan dari udara luar sekitarnya.
2. Balon udara yang diisi dengan gas yang memang ringan, yaitu balon udara yang diisi gas yang ringan seperti contohnya gas hydrogen. Namun kelemahan gas hidrogen ini adalah mudah terbakar. Jika ingin aman bisa menggunakan gas helium, namun sangat mahal.

Siklus Otto Ideal

Otto Cycle: The Ideal Cycle for Spark-ignition Engines

Siklus Otto adalah siklus ideal untuk mesin torak dengan pengapian-nyala bunga api.Pada mesin pembakaran dengan sistem pengapian-nyala ini, campuran bahan bakar dan udara dibakar dengan menggunakan percikan bunga api dari busi. Piston bergerak dalam empat langkah (disebut juga mesin dua siklus) dalam silinder, sedangkan poros engkol berputar dua kali untuk setiap siklus termodinamika. Mesin seperti ini disebut mesin pembakaran internal empat langkah. Skema berikut memperlihatkan setiap langkah piston dan pernyataan prosesnya pada diagram P-v untuk kondisi aktual mesin pengapian-nyala empat langkah,

Dari skema di atas tersebut, kondisi awal kedua katup hisap dan buang dalam keadaan tertutup sedangkan piston pada posisi terendahnya yaitu pada titik mati bawah (Bottom Dead Center/BDC). Selama langkah kompresi, piston bergerak ke atas, di mana campuran udara-bahan bakar dikompresi. Sesaat sebelum piston mencapai posisi tertingginya yaitu titik mati atas (Top Dead Center/TDC), percikan bunga api ditimbulkan oleh busi sehingga membakar campuran, yang kemudian menaikkan tekanan dan temperatur sistem. Tekanan gas yang tinggi tersebut mendorong piston ke bawah sehingga menyebabkan poros engkol berputar, selama langkah usaha (langkah ekspansi) ini dihasilkan kerja keluaran yang bermanfaat. Pada ujung langkah ini, piston pada posisi terendahnya untuk menyelesaikan siklus yang pertama (mesin satu siklus), sehingga isi silindernya berupa sisa pembakaran.

Piston bergerak kembali ke atas membersihkan gas buang melalui katup buang (langkah pembuangan), kemudian piston turun kembali ke bawah mengambil campuran udara-bahan bakar yang baru melalui katup hisap (langkah hisap). Sebagai catatan bahwa tekanan dalam silinder di atas tekanan lingkungan saat langkah buang dan berada di bawah tekanan lingkungan saat langkah hisap.

Analisis termodinamika untuk kondisi aktual tersebut dapat disederhanakan bila digunakan asumsi udara-standar yang berlaku sebagai gas-ideal. Karenaitu, siklus untuk kondisi aktual dimodifikasi menjadi sistem tertutup yang disebut sebagai siklus Otto ideal. Skema dan pernyataan prosesnya pada diagram P-v dan T-s seperti terlihat pada gambar berikut,

 Siklus Otto ideal terdiri dari empat proses reversibel internal, yaitu proses 1-2 kompresi isentropik, proses 2-3 penambahan kalor pada volume tetap, proses 3-4 ekspansi isentropik, dan proses 4-1 pelepasan kalor pada volume tetap. Karena siklus Otto ideal ini merupakan sistem tertutup, maka ada beberapa asumsi yang digunakan yaitu (1) mengabaikan perubahan energi kinetik dan potensial, dan (2) tidak ada kerja yang timbul selama proses perpindahan kalor.

Efisiensi termal siklus Otto ideal ini tergantung dari besarnya rasio kompresi mesin dan rasio kalor spesifik dari fluida kerjanya. Efisiensi siklus akan naik bila rasio kompresi dan rasio kalor spesifik semakin besar seperti pada diagram di bawah ini.

 

sumber : http://tutorialteknik.blogspot.com/2011/05/siklus-otto-ideal.html

Bahan Bakar Bioetanol bisa Gantikan Premium

JAYAPURA - Bahan bakar BE85 bisa digunakan sebagai energi alternatif ramah lingkungan pengganti bahan bakar fosil yang tingkat polusi dari proses pembakarannya cukup tinggi.
Wah mengapa? Karena BE85 bisa digunakan sebagai pengganti bahan bakar bensin. Ini karena BE85 memiliki nilai kalor atau panas yang lebih rendah daripada premium. Dosen di Universitas Sains dan Teknologi Jayapura (USTJ) Hendry Yoshua Nanlohy, mengatakan BE85 merupakan bahan bakar Bioetanol yang dapat dipakai untuk sepeda motor berbahan bakar bensin. Di mana bahan bakar tersebut bisa didapatkan dengan cara mencampurkan 85 persen Bioetanaol dengan bensin (premium) sebesar 15 persen.

"Efisiensi termal terbesar yang dihasilkan BE85 untuk sepeda motor adalah 17,44 persen pada putaran mesin 3000 rpm (round per minutes). Sedangkan pada premium terjadi pada 7.500 rpm sebesar 20,36 persen. Hal ini berkaitan dengan temperatur gas buang yang dihasilkan dari masing-masing bahan bakar," ujar Hendry kepada wartawan di Jayapura, Sabtu (26/11/2011).

Dia mengatakan, dibandingkan dengan bahan bakar premium, bahan bakar BE85 memiliki kelebihan dalam hal efisiensi termal atau panas yang dihasilkan dari pembakaran lebih rendah dibanding premium. Pada putaran mesin terbesar, temperatur gas buang bahan bakar BE85 standar antara 530 hingga 540 derajat selsius. Sedangkan premium bisa mencapai 870 sampai 890 derajat selsius pada putaran mesin terbesar.

"Tetapi kandungan energi yang dimiliki Bioetanol lebih kecil dibandingkan premium. Oleh sebab itu, untuk memperoleh daya yang setara atau lebih besar maka kita perlu mensuplai bahan bakar yang lebih banyak lagi," lanjut Dosen Teknik Mesin ini.

Menurutnya, apabila berjalan sempurna maka proses pembakaran bahan bakar fosil hanya menghasilkan gas karbondioksida. Tetapi kenyataannya pembakaran tersebut tidak berlangsung sempurna sehingga dari proses itu dihasilkan pula beberapa gas yang membahayakan kesehatan tubuh manusia di antaranya gas karbonmonoksida, hidrokarbon dan nitrogen. Sedangkan Bioetanol pada umumnya memiliki kandungan oksigen yang lebih banyak sehingga proses pembakaran lebih sempurna dan bisa mengurangi terbentuknya gas buang karbon,” terang Hendry.

(ade)

sumber: http://economy.okezone.com/read/2011/02/26/320/429160/bahan-bakar-bioetanol-bisa-gantikan-premium