FISIKA

KALOR 

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.
Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor

1. massa zat
2. jenis zat (kalor jenis)
3. perubahan suhu

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(t2 – t1)
Dimana :
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)
m adalah massa benda (kg)
c adalah kalor jenis (J/kgC)
(t2-t1) adalah perubahan suhu (C)
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis

• Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
• Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
H = Q/(t2-t1)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.
c = Q/m.(t2-t1)
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru
H = m.c
Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

Keterangan :
Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)
Untuk mencoba kemampuan silakan kkerjakan latihan soal dengan cara klik disini.
Hubungan antara kalor dengan energi listrik
Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll.
Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.
W = Q
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P.t
Keterangan :
W adalah energi listrik (J)
P adalah daya listrik (W)
t adalah waktu yang diperlukan (s)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh persamaan ;
P.t = m.c.(t2 – t1)
Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai dengan soal.
Asas Black
Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :
Q lepas = Q terima
Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :
Q lepas = Q terima
m1.c1.(t1 – ta) = m2.c2.(ta-t2)
Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang bersuhu tinggi digunakan (t1 – ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal yang dikerjakan.

 

 

Alam Semesta Berkembang dari Cairan

Alam semesta dulunya merupakan suatu cairan yang super panas sesaat setelah kelahirannya, menurut hasil pertama eksperimen reka ulang kondisi Big Bang atau Ledakan Dahsyat.


the Large Hadron Collider - Foto: Flickr

Para ilmuwan yang bekerja di penghancur partikel terbesar di dunia yaitu the Large Hadron Collider di CERN dekat Jenewa, Swiss menemukan bahwa sup eksotik bersuhu lebih dari 10 trilyun derajat Celsius tercipta segera setelah kelahiran alam semesta.

Material lengket dan panas yang dikenal sebagai plasma kuark-gluon bersifat seperti cairan panas, menurut hasil temuan mereka.

Hal ini menyediakan lingkungan sempurna bagi partikel-partikel pertama dan atom-atom untuk terbentuk yang kemudian menghasilkan bintang-bintang dan galaksi-galaksi di sekitar kita saat ini. Demikian seperti yang dikutip dari Telegraph (20/11/10).

Temuan tersebut mengejutkan para fisikawan karena temuan tersebut membantah pandangan yang sudah diterima tentang apa yang terjadi segera setelah terciptanya alam semesta yaitu bahwa Big Bang memuntahkan gas yang super panas yang bersama-sama menggumpal untuk membentuk materi.

"Dalam kejadian-kejadian pertama alam semesta, material tersebut sebenarnya bersifat seperti cairan yang sangat padat," jelas Dr. David Evans yang merupakan seorang fisikawan partikel di Universitas Birmingham yang merupakan pemimpin penyelidik dalam eksperimen tersebut.

"Hasil temuan ini memberitahukan kita tentang evolusi awal alam semesta yang secara tak terelakkan akan memiliki implikasi terhadap bentuknya saat ini.

"Kami harus melakukan lebih banyak analisis serta memberikan lebih banyak pemikiran untuk memahami hal ini, tapi hasil ini benar-benar mengagumkan."

Hasil tersebut merupakan hasil pertama yang dikeluarkan oleh kelompok multinasional yang terdiri lebih dari 1.000 peneliti yang bekerja dalam eksperimen dengan Large Hadron Collider yang dimulai dua minggu lalu.

Mereka menggunakan akselerator partikel untuk menghancurkan atom-atom timah hitam bersama-sama dalam sebuah detektor yang dikenal sebagai ALICE untuk menciptakan "big bang mini" yang dianggap bisa meniru kondisi yang ada dalam pecahan detik setelah alam semesta diciptakan.

Bola-bola api sangat kecil yang tercipta di dalam akselerator partikel sepanjang 27,3 km yang dikuburkan sedalam 5,2 km di bawah perbukitan kaki gunung Alpen di sekitar perbatasan Swiss dan Perancis, mencapai lebih dari 10 trilyun derajat centigrade untuk seperseikian detik.

Pada temperatur ini atom-atom dan partikel-partikel yang membangunnya meleleh ke dalam bagian-bagian unsur pokoknya yang dikenal sebagai kuark dan gluon.

Pada umumnya para fisikawan meyakini bahwa pada temperatur tinggi yang dihasilkan setelah Big Bang, energi yang secara normal mengikat kuark dan gluon bersama-sama akan melemah secara signifikan yang menghasilkan material yang bersifat mirip dengan gas.

Penelitian sebelumnya lima tahun lalu di Relativistic Heavy Ion Collider di Upton, New York berhasil menciptakan temperatur empat trilyun derajat dan menunjukkan bahwa dalam temperatur ini plasma kuark-gluon mirip dengan cairan, tapi banyak yang menduga bahwa ketika temperatur meningkat, plasma tersebut akan menjadi serupa dengan gas.

Namun penemuan terakhir CERN menunjukkan bahwa ini bukanlah hal yang sebenarnya dan hasilnya diharapkan mengubah pemikiran konvesional dalam fisika ketika para ilmuwan mencoba mencari tahu mengapa plasma kuark-gluon tidak bersifat seperti yang diprediksi.

Dr. Evans mengatakan: "Teori-teori tersebut menunjukkan bahwa energi yang menahan kuark mulai melemah pada suhu sesaat setelah Big Bang dan kuark akan bergerak dengan bebas seperti gas.

"Kami menemukan bahwa energi kuat yang menahan kuark masih tetap menjaga sebagian besar kekuatannya bahkan pada temperatur tinggi ini. Kuark masih berinteraksi satu sama lain lebih jauh dari dugaan kita.

"Hasil ini akan membantu kami lebih memahami tentang periode misterius sebelum proton-proton dan neutron-neutron terbentuk pada awal alam semesta."

Professor Brian Cox yang merupakan fisikawan partikel di Universitas Manchester dan presenter seri Wonders of the Universe BBC yang tidak lama lagi akan disiarkan mengatakan bahwa penemuan tersebut membuka banyak pertanyaan tentang rupa awal alam semesta.

Dia mengatakan: "Mereka menggunakan berbagai metafora untuk menjelaskan bagaimana rupanya karena bentuknya tidak akan seperti cairan apapun yang biasa kita kenal."

"Mereka membicarakan tentang kekuatan interaksi antar kuark dan bagaimana partikel-partikel ini berperilaku bersama-sama. Partikel-partikel ini harus berinteraksi lebih kuat dari yang diduga dan oleh karena itu bersifat seperti cairan.

"Eksperimen ini menyediakan aturan energi baru bagi kita dan oleh sebab itu melihat sifat yang tak terduga sangat menyenangkan. Penemuan ini sangat menarik."

Pembengkokan Waktu Di Sekitar Kita

Segalanya Memang Relatif - Para fisikawan mendemonstrasikan prinsip pembengkokan waktu dalam dunia keseharian.



Mengekspolrasi pengaruh teori relativitas Einstein bukan lagi hanya merupakan domain sains yang mempelajari roket-roket atau luar angkasa saja. Eksperimen-eksperimen yang dilakukan di atas meja di sebuah laboratorium di Colorado telah mengilustrasikan perilaku aneh waktu yaitu keanehan yang biasanya diperiksa dengan perjalanan luar angkasa dan pesawat-pesawat jet.

Dengan menggunakan jam atom yang super tepat, para ilmuwan telah menyaksikan pelebaran waktu yaitu percepatan atau perlambatan aneh waktu yang digambarkan oleh teori relativitas Einstein. Eksperimen-eksperimen tersebut dipublikasikan pada tanggal 24 September di Science.

"Teknologi modern sangat dikejutkan bahwa anda bisa saja melihat pengaruh-pengaruh eksotik ini dalam ruang tamu anda," kata fisikawan Clifford Will dari Universitas Washington di St. Louis. Eksperimen-eksperimen tersebut tidak mengungkap sains fisika baru, kata Will, tapi "yang membuatnya elok dan cukup keren ialah mereka telah melakukannya di atas meja."

Pelebaran waktu muncul dalam dua situasi. Pada kasus pertama, waktu nampaknya bergerak lebih lambat ketika anda lebih dekat dengan sebuah obyek raksasa seperti Bumi. Oleh karena itu, contohnya, seseorang yang melayang dalam sebuah balon udara, sebenarnya lebih cepat tua daripada seseorang yang berdiri di bawah.

Waktu juga bergerak lebih cepat bagi seseorang pada waktu istirahat relatif dengan seseorang yang bergerak. Einstein mendramatisir keanehan kedua ini dengan paradoks kembar yaitu seorang kembar berusia 25 tahun yang bepergian dengan sebuah pesawat roket mendekati kecepatan cahaya setelah beberapa bulan kembali ke Bumi akan mendapati bahwa saudara kembarnya telah separuh baya.

Eksperimen-eksperimen sebelumnya dengan roket dan pesawat terbang telah menunjukkan aspek-aspek aneh relativitas umum dan khusus. Dugaan bahwa waktu berjalan lebih lambat ketika lebih dekat dengan Bumi bahkan diuji pada skala gedung fisika bertingkat di Harvard.

Sekarang kemajuan dalam teknologi laser dan bidang sains informasi kuantum telah memperkenankan para peneliti untuk mendemonstrasikan teori-teori Enstein pada skala yang lebih umum atau biasa.

Para peneliti menggunakan dua jam atom optik yang diletakkan di atas meja-meja baja di laboratorium-laboratorium berdekatan di Institut Nasional Standar dan Teknologi (INST) di Boulder, Colorado. Masing-masing jam memiliki atom almunium yang diisi dengan listrik, atau ion, yang bergetar di antara dua level energi lebih dari satu juta milyar kali per detik. Sebuah kabel optik sepanjang 75 m menghubungkan jam-jam tersebut yang memperkenankan tim peneliti untuk membandingkan ketepatan instrumen-instrumen tersebut.

Pada uji coba pertama, fisikawan James Chin-wen Chou dan para koleganya di INST mengunakan dongkerak hidrolik untuk menaikkan salah satu meja setinggi 33 cm. Cukup pasti, jam yang lebih rendah berjalan lebih lambat dari pada yang dinaikkan yaitu pada rasio 90 milyaran sedetik dalam 79 tahun. Dalam percobaan kedua, tim tersebut mengaplikasikan medan listrik pada satu jam yang membuat ion almunium bergerak ke depan dan ke belakang. Seperti yang telah diprediksi, jam yang bergerak berjalan lebih lambat dari jam yang tidak bergerak atau istirahat.

"Itu adalah presisi yang mengagumkan," kata fisikawan Daniel Kleppner dari MIT. Tentu saja para ilmuwan sangat sadar dengan pengaruh relativistik ini, katanya. Jam-jam pada peralatan GPS juga dipengaruhi oleh relativitas, dan penyetelan yang sesuai dilakukan untuk menjaga alat-alat tersebut berfungsi dengan baik.

Eksperimen-eksperimen tersebut memiliki lebih banyak implikasi kepada presisi instrumen dari pada relatifitas, kata Chou. Namun eksperimen-eksperimen itu merupakan tandamata bahwa relatifitas itu selalu dekat. "Orang-orang cenderung mengabaikan pengaruh-pengaruh relativisitik, tapi pengaruh-pengaruh relativistik ada di mana-mana," katanya. "Setiap hari orang-orang beraktifitas seperti naik tangga. Menarik untuk dipikirkan: apakah para penerbang rutin menjadi lebih muda (karna mereka banyak sekali bergerak) atau lebih cepat tua (karna meluangkan banyak sekali waktu di udara)?"