TERMOKIMIA

TERMOKIMIA

Termokimia ialah cabang kimia yang berhubungan dengan hubungan timbal balik panas dengan reaksi kimia atau dengan perubahan keadaan fisika. Secara umum, termokimia ialah penerapan termodinamika untuk kimia. Termokimia ialah sinonim dari termodinamika kimia.

Tujuan utama termodinamika kimia ialah pembentukan kriteria untuk ketentuan penentuan kemungkinan terjadi atau spontanitas dari transformasi yang diperlukan.[1] Dengan cara ini, termokimia digunakan memperkirakan perubahan energi yang terjadi dalam proses-proses berikut:

reaksi kimia
perubahan fase
pembentukan larutan
Termokimia is terutama berkaitan dengan fungsi keadaan berikut ini yang ditegaskan dalam termodinamika:

Energi dalam (U)
Entalpi (H).
Entropi (S)
Energi bebas Gibbs (G)
Panas Reaksi dan Termokimia
Kata Kunci: endoterm, Panas Reaksi, Reaksi Eksoterm, Termokimia
Ditulis oleh Ratna dkk pada 21-04-2009

Hubungan sistem dengan lingkungan
Pelajaran mengenai panas reaksi dinamakan termokimia yang merupakan bagian dari cabang ilmu pengetahuan yang lebih besar yaitu termodinamika. Sebelum pembicaraan mengenai prisip termokimia ini kita lanjutkan, akan dibuat dulu definisi dari beberapa istilah. Salah satu dari istilah yang akan dipakai adalah sistim. Sistim adalah sebagian dari alam semesta yang sedang kita pelajari. Mungkin saja misalnya suatu reaksi kimia yang terjadi dalam suatu gelas kimia. Di luar sistim adalah lingkungan. Dalam menerangkan suatu sistim, kita harus memperinci sifat-sifatnya secara tepat. Diberikan suhunya, tekanan, jumlah mol dari tiap zat dan berupa cairan, padat atau gas. Setelah semua variabel ini ditentukan berarti semua sifat-sifat sistim sudah pasti, berarti kita telah menggambarkan keadaan dari sistim.

Bila perubahan terjadi pada sebuah sistim maka dikatakan bahwa sistim bergerak dari keadaan satu ke keadaan yang lain. Bila sistim diisolasi dari lingkungan sehingga tak ada panas yang dapat mengalir maka perubahan yang terjadi di dalam sistim adalah perubahan adiabatik. Selama ada perubahan adiabatik, maka suhu dari sistim akan menggeser, bila reaksinya eksotermik akan naik sedangkan bila reaksinya endotermik akan turun. Bila sistim tak diisolasi dari lingkungannya, maka panas akan mengalir antara keduanya, maka bila terjadi reaksi, suhu dari sistim dapat dibuat tetap. Perubahan yang terjadi pada temperatur tetap dinamakan perubahan isotermik. Telah dikatakan, bila terjadi reaksi eksotermik atau endotermik maka pada zat-zat kimia yang terlibat akan terjadi perubahan energi potensial. Panas reaksi yang kita ukur akan sama dengan perubahan energi potensial ini. Mulai sekarang kita akan menggunakan perubahan ini dalam beberapa kuantitas sehingga perlu ditegakkan beberapa peraturan untuk menyatakan perubahan secara umum.

Simbol Δ (huruf Yunani untuk delta) umumnya dipakai untuk menyatakan perubahan kuantitas. Misalnya perubahan suhu dapat ditulis dengan ΔT, dimana T menunjukkan temperatur. Dalam praktek biasanya dalam menunjukkan perubahan adalah dengan cara mengurangi temperatur akhir dengan temperatur mula-mula.

ΔT = Takhir - Tmula-mula

Demikian juga, perubahan energi potensial

(Ep) Δ(E.P) = EPakhir - EPawal

Dari definisi ini didapat suatu kesepakatan dalam tanda aljabar untuk perubahan eksoterm dan endoterm. Dalam perubahan eksotermik, energi potensial dari hasil reaksi lebih rendah dari energi potensial pereaksi berarti EPakhir lebih rendah dari EPmula-mula. Sehingga harga ÷EP mempunyai harga negatif. Kebalikannya dengan reaksi endoterm, dimana harga ÷EP adalah positif.

Reaksi Eksoterm dan Endoterm

Peristiwa endoterm (kanan) dan eksoterm (kiri)

Reaksi Eksoterm
Pada reaksi eksoterm terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas. Pada reaksi eksoterm harga ΔH = negatif ( - )

Contoh :

C(s) + O2(g) → CO2(g) + 393.5 kJ ;

ΔH = -393.5 kJ

Reaksi Endoterm
Pada reaksi terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas. Pada reaksi endoterm harga ΔH = positif ( + )

Contoh :

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)- 178.5 kJ ; ΔH = +178.5

sumber: http://mrjoxs.blogspot.com/2009/08/termokimia.html

Model,Teori,Hukum dan Prinsip

Model

Ketika fisikawan ingin memahami suatu fenomena tertentu, mereka selalu menggunakan model. Dalam fisika, model adalah suatu analogi alias perbandingan mengenai suatu hal dengan sesuatu yang sudah kita ketahui dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, model juga merupakan sebuah bentuk sederhana dari suatu sistem yang sulit untuk dianalisis secara keseluruhan. Para fisikawan selalu menggunakan perbandingan mengenai suatu hal atau fenomena yang rumit tersebut dengan sesuatu yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari.

Misalnya model gelombang cahaya. Dalam kenyataannya cahaya bersifat sebagai gelombang dan hal ini telah dibuktikan melalui eksperimen di laboratorium. Walaupun demikian, cahaya yang kita lihat langsung dengan mata tidak menunjukkan bentuk sebagai gelombang. Untuk mengatasi hal ini, para fisikawan menggunakan analogi alias perbandingan gelombang cahaya dengan gelombang air, karena kita sudah mengetahui dan sering melihat gelombang air. Jadi kita bisa membayangkan bahwa cahaya seolah-olah terbuat dari gelombang-gelombang, karena dalam berbagai eksperimen di laboratorium para fisikawan mengamati bahwa cahaya juga berprilaku sebagai gelombang.

Selain contoh model gelombang cahaya, ada juga contoh lain yaitu model partikel. Misalnya kita menganalisis bola yang melakukan gerak parabola di udara. Dalam kenyataannya, bola tersebut tidak benar-benar bulat, tetapi ada lapisan-lapisan di kulitnya (anda dapat mengamati bola sepak). Ketika bergerak di udara, gerakan bola tersebut dihambat oleh gesekan udara dan dipengaruhi oleh tiupan angin. Berat bola juga selalu berubah-ubah, sesuai dengan ketinggiannya dari permukaan bumi dan bumi juga sedang berotasi. Apabila kita memasukan semua hal itu dalam perhitungan maka akan menjadi persoalan yang sangat rumit. Oleh karena itu kita menganggap bola sebagai obyek atau partikel, di mana gerakannya seolah-olah dalam ruang hampa (gesekan udara diabaikan), beratnya dianggap tetap alias tidak berubah, dan rotasi bumi juga kita abaikan. Sekarang kita dengan mudah menganalisis gerakan bola menggunakan model ini. Walaupun banyak hal diabaikan dalam model di atas, tidak berarti kita juga mengabaikan semua hal yang mempengaruhi gerakan bola. Dalam menganalisis gerak parabola yang dilaukan bola, kita tidak bisa mengabaikan gravitasi yang membuat gerakan bola berbentuk parabola. jadi intinya, model yang kita pilih harus difokuskan aspek penting yang ingin kita analisis. Model yang baru dijelaskan secara panjang lebar ini dikenal dengan julukan model ideal. Tujuan adanya model adalah memberikan kita gambaran atau pendekatan.

Teori

Makhluk apakah teori itu ? jika anda pernah mendengar nama eyang Einstein maka anda mungkin mengetahui salah satu teorinya yang luar biasa, yakni teori relativitas khusus. Mengapa disebut teori, bukan model ? apakah perbedaan antara teori dengan model ?

Model relatif lebih sederhana dan mempunyai kesamaaan struktur dengan fenomena yang dipelajari, sedangkan teori lebih luas, lebih mendetail dan memberikan ramalan yang dapat diuji dan sering hasil pengujian memiliki ketepatan yang tinggi. Terkadang karena sebuah model dikembangkan dan mempunyai cakupan fenomena yang lebih luas maka dapat disebut sebagai teori. Contohnya dalah teori gelombang cahaya dan teori atom.

Hukum

Bagaimanakah dengan hukum, misalnya Hukum I Newton ?

Hukum merupakan pernyataan yang singkat tapi bersifat umum dalam menjelaskan perilaku alam. Terkadang pernyataan itu membentuk suatu persamaan atau hubungan, misalnya Hukum II Newton. Suatu pernyataan disebut hukum jika secara eksperimental berlaku secara luas. Hukum-hukum ilmiah bersifat deskriptif; menjelsakan bagaimana alam berprilaku, tidak menjelsakan bagaimana alam harus berprilaku. Berbeda dengan hukum politik yang preskriptif, di mana menjelaskan bagaimana manusia harus beprilaku. Suatu pernyataan disebut hukum jika validitasnya telah teruji secara luas. Walaupun demikian, jika terdapat informasi-informasi baru yang muncul maka hukum-hukum tertentu harus disesuaikan, bahkan harus dilenyapkan.

Prinsip

Jika hukum mempunyai cakupan yang luas, maka prinsip mempunyai cakupan yang terbatas, misalnya prinsip Archimedes atau prinsip Pascal. Prinsip dan hukum memiliki kemiripan, hanya pernyataan sebuah prinsip kurang umum, sedangkan pernyataan yang dikategorikan ke dalam hukum memiliki cakupan yang luas

Elastisitas

Pada awal penjelasan mengenai hukum Hooke, gurumuda telah berjanji akan membahas mengenai aplikasi elastisitas dalam kehidupan sehari-hari. Nah, berikut ini beberapa penerapan elastisitas dalam kehidupan kita.

Kita mulai dari teknologi yang sering kita gunakan, yaitu sepeda motor atau mobil.

Gambar disamping ini adalah pegas yang digunakan sebagai peredam kejutan pada kendaraan sepeda motor. Istilah kerennya pegas digunakan pada sistem suspensi kendaraan bermotor. Tujuan adanya pegas ini adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai melewati permukaan jalan yang tidak rata. Ketika sepeda motor melewati jalan berlubang, gaya berat yang bekerja pada pengendara (dan gaya berat motor) akan menekan pegas sehingga pegas mengalami mampatan. Akibat sifat elastisitas yang dimilikinya, pegas meregang kembali setelah termapatkan. Perubahan panjang pegas ini menyebabkan pengendara merasakan ayunan. Dalam kondisi ini, pengendara merasa sangat nyaman ketika sedang mengendarai sepeda motor. Pegas yang digunakan pada sepeda motor atau kendaraan lainnya telah dirancang untuk mampu menahan gaya berat sampai batas tertentu. Jika gaya berat yang menekan pegas melewati batas elastisitasnya, maka lama kelamaan sifat elastisitas pegas akan hilang. Oleh karena itu saran dari gurumuda, agar pegas sepeda motor-mu awet muda, maka sebaiknya jangan ditumpangi lebih dari tiga orang. Perancang sepeda motor telah memperhitungkan beban maksimum yang dapat diatasi oleh pegas (biasanya dua orang).

Pegas bukan hanya digunakan pada sistem suspensi sepeda motor tetapi juga pada kendaraan lainnya, seperti mobil, kereta api, dkk. (gambar kiri – per mobil)

Pada mobil, terdapat juga pegas pada setir kemudi (wah, gurumuda belum punya gambar ). Untuk menghindari benturan antara pengemudi dengan gagang setir, maka pada kolom setir diberi pegas. Berdasarkan hukum I Newton (Hukum Inersia), ketika tabrakan terjadi, pengemudi (dan penumpang) cenderung untuk terus bergerak lurus. Nah, ketika pengemudi bergerak maju, kolom setir tertekan sehingga pegas memendek dan bergeser miring. Dengan demikian, benturan antara dada pengemudi dan setir dapat dihindari.

Karet Ketapel

Nah, contoh yang sangat sederhana dan mungkin sering anda temui adalah ketapel. Gurumuda dari ndeso dan ketika masih sangat nakal seperti dirimu, ketapel adalah alat yang paling mujarab untuk membidik buah2an milik tetangga yang ranum dan mengundang selera. Sttt… jangan ditiru kalau dirimu tinggal di kota, kayanya tiap hari berurusan dengan game, ngenet, gamenet….gitu deh. ayo ngaku... paling ketapel juga ga tahu… hehe… piss.. lanjut. Ketika hendak menembak burung dengan ketapel misalnya, karet ketapel terlebih dahulu diregangkan (diberi gaya tarik). Akibat sifat elastisitasnya, panjang karet ketapelakan kembali seperti semula setelah gaya tarik dihilangkan.

Kasur Pegas

Contoh lain adalah kasur pegas. Ketika dirimu duduk atau tidur di atas kasur pegas, gaya beratmu menekan kasur. Karena mendapat tekanan maka pegas kasur termampatkan. Akibat sifat elastisitasnya, kasur pegas meregang kembali. Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya. Akibat adanya gaya gesekan maka suatu saat pegas berhenti bergerak. Dirimu yang berada di atas kasur merasa sangat empuk akibat regangan dan mampatan yang dialami oleh pegas kasur.

Dinamometer

Pernahkah dirimu melihat dinamometer ? mudah-mudahan di laboratorium fisika sekolah anda ada. Dinamometer, sebagaimana tampak pada gambar di samping adalah alat pengukur gaya. Biasanya digunakan untuk menghitung besar gaya pada percobaan di laboratorium. Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas tersebut akan meregang ketika dikenai gaya luar. Misalnya anda melakukan percobaan mengukur besar gaya gesekan. Ujung pegas anda kaitkan dengan sebuah benda bermassa. Ketika benda ditarik, maka pegas meregang. Regangan pegas tersebut menunjukkan ukuran gaya, di mana besar gaya ditunjukkan oleh jarum pada skala yang terdapat pada samping pegas.

Timbangan

Pernahkah anda mengukur berat badan ? timbangan yang anda gunakan untuk mengukur berat badan (dalam fisika, berat yang dimaksudkan di sini adalah massa) juga memanfaatkan bantuan pegas. Pegas lagi, pegas lagi… hidup kita selalu ditemani oleh pegas. Neraca pegas yang digunakan untuk mengukur berat badan, terdapat juga neraca pegas yang lain (gambar kanan – neraca pegas buah)

Masih ada contoh lain yang berkaian dengan elastisitas pegas. Pernah fitness ? bagi pria-pria perkasa yang terlihat macho dengan otot lengan yang kuat dan dada bidang , pasti pernah menggunakan alat tersebut. wah, ayo tebak… alat apakah itu ? alat tersebut terbuat dari pegas. Yang ini PR ya ? sekali-sekali gurumuda ngasih PR-lah…

Penerapan elastisitas benda padat pada konstruksi bangunan

Ada yang bercita-cita menjadi arsitek atau ahli bangunan ? pahami penjelasan ini secara baik ya, sebagai bekal di hari tua

Pada pembahasan mengenai tarikan, tekanan dan geseran, kita telah belajar mengenai perubahan bentuk pada setiap benda padat akibat adanya tegangan yang dialami benda tersebut. Ketika sebuah benda diberikan gaya luar maka akan timbul gaya dalam alias gaya internal pada benda itu sendiri. Ini adalah gaya tegangan yang telah dijelaskan panjang lebar oleh gurumuda sebelumnya.

Salah satu pemanfaatan sifat elastisitas benda padat dalam konstruksi bangunan adalah berkaitan dengan teknik memperluas ruangan. Berikut ini beberapa cara yang digunakan ahli bangunan dalam memperluas ruang sebuah bangunan (rumah, dkk). Mari kita bahas satu persatu….

Tiang dan Balok penyanggah pada pintu

Setiap rumah atau bangunan lainnya pasti memiliki pintu atau penghubung ruangan yang bentuknya seperti gambar di bawah. Kebanyakan bangunan menggunakan batu dan bata sebagai bahan dasar (disertai campuran semen dan pasir).

Persoalannya, batu dan bata sangat lemah terhadap tarikan dan geseran walaupun kuat terhadap tekanan. Dirimu bisa membuktikan hal ini. Jika disekitar tempatmu terdapat batu dan bata, jika batu dan bata ditumpuk (disusun secara vertikal) dalam jumlah banyak, batu dan bata tidak mudah patah (bentuknya tetap seperti semula). Dalam hal ini batu dan bata sangat kuat terhadap tekanan. Tetapi jika batu dan bata mengalami tegangan tarik dan tegangan geser, batu dan bata mudah patah. Oleh karena itu digunakan balok untuk mengatasi masalah ini. Balok mampu mengatasi tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser. Jika anda amati balok penyanggah pada pintu rumah, tampak bahwa balok tersebut tidak berubah bentuk. Sebenarnya terdapat perubahan bentuk balok (amati gambar di bawah), hanya perubahannya sangat kecil sehingga tidak tampak ketika dilihat dari jauh. Bagian atas balok mengalami mampatan akibat adanya tegangan tekan yang disebabkan beban di atasnya (batu dan bata dkk), sedangkan bagian bawah balok mengalami pertambahan panjang (akibat tegangan tarik). Tegangan geser terjadi di dalam balok.

Lengkungan setengah lingkaran

Pernahkah dirimu melihat pintu atau penhubung ruang sebuah bangunan seperti tampak pada gambar di bawah ? lengkungan setengah lingkaran ini pertama kali diperkenalkan oleh orang romawi. Apabila dirancang dengan baik maka batu-batu yang disusun melengkung mengalami tegangan tekan (batu-batu saling berdempetan) sehingga dapat menahan beban berat yang ada di atasnya. Ingat ya, batu sangat kuat terhadap tekanan.

Tokoh-tokoh Fisika

Daniel Chee Tsui

Daniel Chee Tsui lahir pada tanggal 28 Februari 1939 di sebuah desa kecil, Provinsi Henan, China. Ayah dan ibunya buta huruf dan mereka juga tinggal di desa yang selalu dilanda bencana banjir, kekeringan dan perang. Walaupun buta huruf, ayahnya sangat ingin Tsui sukses, sehingga pada tahun 1951 ayahnya mengirim Tsui ke Hongkong. Setelah lulus sekolah dasar, Tsui melanjutkan ke sekolah menengah Pui Ching, Kowloon, Hongkong, sebuah sekolah menengah yang sangat terkenal di Hongkong.

Setelah lulus sekolah menengah pada tahun 1957, Tsui pindah ke Amerika Serikat pada tahun 1958 karena menerima beasiswa dari Augustana College, Rock Island, Illinois. Setelah Lulus dari Augustana College, Tsui melanjutkan kuliahnya ke University of Chicago, kampus di mana Chen Ning Yang dan Tsung Dao Lee, fisikawan China peraih nobel berada. Tsui memperoleh gelar doktor pada tahun 1968.

Setelah menyelesaikan studinya, Tsui bekerja di Bell Laboratories, New Jersey sebagai peneliti dalam bidang fisika zat padat. Ia adalah perintis dalam studi elektron dua dimensi. Bekerja sama dengan Horst Stormer, Tsui mengembangkan material baru dimana elektron dapat bergerak dipermukaannya tanpa gesekan. Penemuannya ini kini digunakan untuk pembuatan chip-chip komputer yang merupakan peralatan utama untuk era high-tech ini. Penemuannya pada efek hall kuantum fraksional tersebut mengantarnya untuk memperoleh Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1998, bersama dengan Robert Laughin dari Stanford University dan Horst Stormer dari Columbia University.

Pada tahun 1982 ia diangkat menjadi profesor teknik elektro pada Princeton University. Walaupun telah menjadi fisikawan yang sangat terkenal, Prof. Tsui masih berkeinginan untuk mengajar. Salah satu mahasiswa Indonesia yang saat ini dibimbingnya adalah Oki Gunawan, peraih medali perunggu Olimpiade Fisika Internasional tahun 1993.

 GALILEO GALILEI

Galileo Galilei dilahirkan di Pisa, Tuscany, Italia, pada tanggal 15 Februari 1564. Sebagai seorang matematikawan, ayahnya berharap Galileo menjadi seorang dokter gaji dokter sangat besar dibandingkan dengan matematikawan. Mengikuti kehendak ayahnya, Galileo masuk jurusan kedokteran, Universitas Pisa. Karena merasa bosan dengan ilmu kedokteran, Galileo mempelajari matematika pada seorang guru di istana Tuscana, yakni Ostillo Ricci. Ketika berusia 21 tahun, Galileo berhenti kuliah karena kekurangan biaya. Ketika keluar, ia ditawarkan untuk mengajar matematika pada Universitas Pisa. Selanjutnya, Galileo pindah ke Universitas Padua tahun 1592 untuk mengajar astronomi, geometri dan mekanika sampai tahun 1960. pada massa ini ia menghasilkan beberapa penemuan penting.

Sumbangan penting Galileo berkaitan dengan bidang mekanika. Pada waktu itu berkembang gagasan Aristoteles yang menyatakan bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih cepat dibandingkan dengan benda yang lebih ringan. Galileo memutuskan untuk melakukan percobaan dengan menjatuhkan berbagai benda yang berbeda ukuran maupun massanya dari menara pisa (Italia). Hasil percobaannya menunjukan bahwa gagasan Aristoteles salah. Selengkapnya dapat anda pelejari pada pokok bahasan Gerak Jatuh Bebas. Penemuan Galileo lainnya adalah Hukum Kelembaman. Sebelumnya orang percaya bahwa benda yang bergerak cenderung melambat dan akhirnya berhenti jika tidak ada tenaga yang memberikan kekuatan kepada benda tersebut untuk bergerak. Percobaan-percobaan yang dilakukan oleh Galileo membuktikan bahwa gagasan tersebuut keliru. Jika gaya gesek yang menjadi penyebab benda yang bergerak melambat dan akhirnya berhenti, dihilangkan, maka benda cenderung bergerak lurus dengan laju tetap. Selain gagasan Aristoteles di atas, pemikiran Galileo ini menjadi salah satu dasar perumusan Hukum Newton tentang gerak.

Penemuan Galileo yang terkenal lainnya adalah pada bidang astronomi. Pada waktu itu ilmu astronomi sedang berada dalam masa peralihan, dari anggapan lama yang mengatakan bahwa bumi sebagai pusat tata surya menuju gagasan bahwa pusat tata surya adalah matahari. Gagasan ii dikemukan oleh copernicus, yang kemudian disempurnakan oleh Kepler. Selengkapnya dapat anda pelajari pada Hukum Kepler. Galileo mendengar bahwa telah ditemukan teleskop di Belanda. Karena didorong oleh kehendak yang kuat untuk membuktikan kebenaran gagasan Copernicus, Galileo menyempurnakan teleskop dan menjadi orang pertama yang mengamati langit menggunakan teleskop. Sekitar tahun 1609, Galileo menyatakan bahwa gagasan Copernicus benar. Karena mendukung gagasan copernicus, maka pihak gereja katolik mengecam gagasan galileo mengenai pergerakan bumi dan melarangnya mendukung gagasan copernicus. Gereja sempat memberikan hukuman tahanan rumah kepada Galileo. Galileo meninggal dunia pada tahun 1642.

Sumbangan yang sangat penting dari Galileo bagi perkembangan ilmu pengetahuan adalah metodologi ilmu pengetahuan. Galileo menetapkan fenomena dan melakukan pengamatan secara kuantitatif. Penetapan yang cermat terhadap perhitungan secara kuantitatif sejak saat itu menjadi dasar penyelidikan ilmu pengetahuan hingga saat ini.

Pada tahun 1612, muncul penolakan terhadap teori Copernicus, sebuah yang mengatakan bahwa matahari sebagai pusat tata surya. Teori tersebut didukung juga oleh Galileo. Pihak gereja melarangnya mendukung dan mengajar teori Copernicus.

Joseph John Thomson

Joseph John Thomson(1856-1940) ialah seorang ilmuwan yang lahir di Cheetham Hill, di mana ia diangkat sebagai profesor fisika eksperimental sejak 1884. Penelitiannya membuahkan penemuan elektron. Thomson mengetahui bahwa gas mampu menghantar listrik. Ia menjadi perintis ilmu fisika nuklir. Thomson memenangkan Hadiah Nobel Fisika 1906.

Joseph John Thomson lahir di Creetham Hill, pinggiran kota Manchester pada tanggal 18 Desember 1856. Dia mendaftar di Owens College, Manchester tahun 1870, dan tahun 1876 mendaftar di Trinity College, Cambridge sebagai pelajar biasa. Dia menjadi anggota Trinity College tahun 1880, ketika dia menjadi penerima Penghargaan Wrangler dan Smith (ke-2). Dia tetap menjadi anggota Trinity College seumur hidupnya. Dia menjadi penceramah tahun 1883, dan menjadi profesor tahun 1918. Dia adalah professor fisika eksperimental di laboratorium Cavendish, Cambridge, dimana dia menggantikan Lord Rayleigh, dari tahun 1884 sampai tahun 1918 dan menjadi profesor fisika terhormat di Cambridge dan Royal Institution, London.

Thomson baru-baru itu tertarik pada struktur atom yang direfleksikan dalam bukunya, yang berjudul Treatise on the Motion of Vortex Rings yang membuatnya memenangkan Adams Prize tahun 1884. Bukunya yang berjudul Application of Dynamics to Physics and Chemistry terbit tahun 1886, dan di tahun 1892 dia menerbitkan buku berjudul Notes on Recent Researches in Electricity and Magnetism. Pekerjaan belakangan ini membungkus hasil-hasil yang didapat berikutnya sampai pada kemunculan risalat James Clerk Maxwell yang terkenal dan sering disebut sebagai jilid ketiga Maxwell. Thomson bekerja sama dengan Professor J.H. Poynting untuk menulis buku fisika dalam empat jilid, berjudul Properties of Matter dan tahun 1895, dia menghasilkan buku Elements of the Mathematical Theory of Electricity and Magnetism, edisi kelima yang terbit di tahun 1921.

Tahun 1896, Thomson mengunjungi Amerika Serikat untuk memberikan kursus dari empat ceramah, yang meringkaskan penelitian-penelitian barunya di Universitas Princeton. Ceramahnya ini berikutnya diterbitkan dengan judul Discharge of Electricity through Gases (1897). Sekembalinya dari AS, dia memperoleh pekerjaan paling brilian dalam hidupnya, yaitu mempelajari memuncaknya sinar katode pada penemuan elektron, yang dibicarakan selama kursus pada ceramah malamnya sampai Royal Instution pada hari Jum’at, 30 April 1897. Bukunya Conduction of Electricity through Gases terbit tahun 1903, diceritakan oleh Lord Rayleigh sebagai sebuah tinjauan atas “hari-hari hebatnya di Laboratorium Cavendish”. Edisi berikutnya, ditulis dengan kolaborasi dengan anaknya, George, dalam dua jilid (1928 dan 1933).

Thomson kembali ke Amerika tahun 1904, untuk menyampaikan enam ceramahnya tentang kelistrikan dan zat di Universitas Yale. Ceramah itu memuat beberapa pernyataan penting tentang struktur atom. Dia menemukan sebuah metode untuk memisahkan jenis atom-atom dan molekul-molekul yang berbeda, dengan menggunakan sinar positif, sebuah ide yang dikembangkan oleh Francis Aston, Dempster dan lainnya, yang menuju pada banyak penemuan isotop. Dan lagi, untuk itu hanya disebutkan dan dia menulis buku-buku, seperti The Structure of Light (1907), The Corpuscular Theory of Matter (1907), Rays of Positive Electricity (1913), The Electron in Chemistry (1923) dan otobiografinya, dan buku Recollections and Reflections (1936), di antara banyak terbitan lainnya. Thomson, seorang penerima perintah atas jasa, dilantik tahun 1908.

Dia dipilih menjadi anggota Royal Society tahun 1884 dan menjadi presiden selama 1916-1920; dia memperoleh medali Royal and Hughes pada tahun 1894 dan 1902, dan memperoleh Medali Copley tahun 1914. Dia dianugerahi Medali Hodgkins (Smithsonian Institute, Washington) tahun 1902; Medali Franklin dan Medali Scott (Philadelphia), 1923; Medali Mascart (Paris), 1927; Medali Dalton (Manchester), 1931; dan Medali Faraday (Institute of Civil Engineers) pada tahun 1938. Dia adalah Presiden British Association tahun 1909 (dan dari bagian A tahun 1896 dan 1931) dan dia memegang gelar Doktor Kehormatan dari Universitas Oxford, Dublin, London, Victoria, Columbia, Cambridge, Durham, Birmingham, Göttingen, Leeds, Oslo, Sorbonne, Edinburgh, Reading, Princeton, Glasgow, Johns Hopkins, Aberdeen, Kraków, dan Philadelphia.

Pada tahun 1890, dia menikahi Rose Elisabeth, putir Sir George E. Paget, K.C.B. Mereka dianugerahi seorang putera, sekarang Sir George Paget Thomson, Profesor Emeritus untuk fisika di Universitas London, yang juga dianugerahi hadiah nobel di bidang Fisika tahun 1937, dan seorang puteri.

J. J. Thomson meninggal dunia pada tanggal 30 Agustus 1940.

 MICHAEL FARADAY
Faraday dilahirkan pada tanggal 22 september 1791 di Newington, Surrey, dekat London. Faraday berasal dari keluarga miskin dan ia hanya mengenyam sedikit pendidikan. Hal ini tidak membuatnya minder dan patah semangat. Ketika Faraday berusia 14 tahun, ia bekerja di sebuah perusahan penjilidan buku dan menjadi penjilid dan penjual buku. Kesempatan ini dimanfaatkan oleh Faraday untuk membaca banyak buku dan sejak saat itu ia mulai tertarik dengan ilmu fisika dan kimia. Ketika berusia 20 tahun, ia selalu menghadiri kuliah-kuliah yang diberikan dosen kimia terkenal waktu itu, Sir Humphry Davy. Setelah mendengar kuliah Humphry Davy, Faraday mengirim catatan kuliah kepada dosen kimia tersebut. Ternyata sang dosen tertarik dan mengangkat Faraday menjadi asistennya di laboratorium. Setelah beberapa tahun, Faraday menghasilkan penemuan-penemuan baru yang diperoleh dari usaha keras dan kreasinya.

Penemuan pertama Faraday dalam bidang listrik terjadi pada tahun 1821. Sebelumnya, pada tahun 1820, Hans Christian Oersted dan Andre Marie Ampere menemukan bahwa arus listrik menghasilkan medan magnet. Hal ini mengubah pemikiran Faraday mengenai kekekalan energi dan membuatnya yakin bahwa medan magnet juga menghasilkan arus listrik. Faraday berhasil membuktikannya pada tahun 1831. Penemuan Faraday ini menjadi dasar pembuatan generator dan dinamo.

Salah satu hasil pemikiran dan percobaan fenomena elektromagnetik yang ditunjukkan oleh Faraday diterima oleh seorang fisikawan terkenal pada saat itu, James Clerk Maxwell. Maxwell mengubahnya menjadi bentuk persamaan matematik dan menjadi tonggak lahirnya teori medan modern. Masih banyak hasil penemuan Faraday yang bermanfaat dalam kehidupan manusia serta perkembangan ilmu fisika. Selain menghasilkan penemuan penting dalam bidang fisika, Faraday juga menghasilkan penemuan dalam bidang kimia. Hasil penemuan Faraday akan dipaparkan di akhir tulisan ini.

Akhirnya, setelah memberikan sumbangan berarti bagi kehidupan manusia, Faraday meninggal dunia pada tanggal 25 agustus 1867.

Karya Faraday :

-1813 : menyelidiki teori vulkanik bersama Humphrey Davy

-1821 : Menggambarkan prinsip dinamo, Menemukan motor listrik pertama, Meneliti medan magnet di  sekitar konduktor.

-1823 : mencairkan gas Klorin

-1831 : menemukan induksi elektromagnetik, meneliti tentang magnet yang bergerak menghasilkan arus listrik, menemukan garis gaya magnet, menemukan dinamo listrik, menemukan transformer listrik, membuat hukum tentang induksi

-1832 : menjelaskan hukum tentang elektrolisis dan mengambil istilah ion untuk pertikel yang bertanggung jawab dalam membawa arus

-1833 : mengembangkan hukumnya dalam bidang elektrolisis

-1845 : meneliti rotasi cahaya terpolarisasi oleh medan magnet

-1845 : menemukan bahwa perambatan cahaya pada materi dipengaruhi oleh perambatan medan magnet eksternal

-1850 : memperbaiki penelitiannya yang gagal untuk mencari hubungan antara gravitasi dan medan elektromagnetik

Usaha and Energi

USAHA

Usaha alias Kerja yang dilambangkan dengan huruf W (Work-bahasa inggris), digambarkan sebagai sesuatu yang dihasilkan oleh Gaya (F) ketika Gaya bekerja pada benda hingga benda bergerak dalam jarak tertentu. Hal yang paling sederhana adalah apabila Gaya (F) bernilai konstan (baik besar maupun arahnya) dan benda yang dikenai Gaya bergerak pada lintasan lurus dan searah dengan arah Gaya tersebut.

Secara matematis, usaha yang dilakukan oleh gaya yang konstan didefinisikan sebagai hasil kali perpindahan dengan gaya yang searah dengan perpindahan.

Persamaan matematisnya adalah :

W = Fs cos 0 = Fs (1) = Fs

W adalah usaha alias kerja, F adalah besar gaya yang searah dengan perpindahan dan s adalah besar perpindahan.

Apabila gaya konstan tidak searah dengan perpindahan, sebagaimana tampak pada gambar di bawah, maka usaha yang dilakukan oleh gaya pada benda didefinisikan sebagai perkalian antara perpindahan dengan komponen gaya yang searah dengan perpindahan. Komponen gaya yang searah dengan perpindahan adalah F cos teta

Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

Hasil perkalian antara besar gaya (F) dan besar perpindahan (s) di atas merupakan bentuk perkalian titik atau perkalian skalar. Karenanya usaha masuk dalam kategori besaran skalar. Pelajari lagi perkalian  vektor dan skalar kalau dirimu bingun… Persamaan di atas bisa ditulis dalam bentuk seperti ini :

Satuan Usaha dalam Sistem Internasional (SI) adalah newton-meter. Satuan newton-meter juga biasa disebut Joule ( 1 Joule = 1 N.m). menggunakan sistem CGS (Centimeter Gram Sekon), satuan usaha disebut erg. 1 erg = 1 dyne.cm. Dalam sistem British, usaha diukur dalam foot-pound (kaki-pon). 1 Joule = 10⁷ erg = 0,7376 ft.lb.

Perlu anda pahami dengan baik bahwa sebuah gaya melakukan usaha apabila benda yang dikenai gaya mengalami perpindahan. Jika benda tidak berpindah tempat maka gaya tidak melakukan usaha. Agar memudahkan pemahaman anda, bayangkanlah anda sedang menenteng buku sambil diam di tempat. Walaupun anda memberikan gaya pada buku tersebut, sebenarnya anda tidak melakukan usaha karena buku tidak melakukan perpindahan. Ketika anda menenteng atau menjinjing buku sambil berjalan lurus ke depan, ke belakang atau ke samping, anda juga tidak melakukan usaha pada buku. Pada saat menenteng buku atau menjinjing tas, arah gaya yang diberikan ke atas, tegak lurus dengan arah perpindahan. Karena tegak lurus maka sudut yang dibentuk adalah 90^o. Cos 90^o = 0, karenanya berdasarkan persamaan di atas, nilai usaha sama dengan nol. Contoh lain adalah ketika dirimu mendorong tembok sampai puyeng… jika tembok tidak berpindah tempat maka walaupun anda mendorong sampai banjir keringat, anda tidak melakukan usaha. Kita dapat menyimpulkan bahwa sebuah gaya tidak melakukan usaha apabila gaya tidak menghasilkan perpindahan dan arah gaya tegak lurus dengan arah perpindahan.

Contoh Soal 1 :

Sebuah peti kemas bermassa 50 kg yang terletak pada lantai ditarik horisontal sejauh 2 meter dengan gaya 100 N oleh seorang buruh pelabuhan. Lantai tersebut agak kasar sehingga gaya gesekan yang diberikan pada karung beras sebesar 50 N. Hitunglah usaha total yang dilakukan terhadap karung berisi beras tersebut…

Panduan jawaban :

Sebelum menghitung usaha total, terlebih dahulu kita hitung usaha yang dilakukan oleh buruh karung dan usaha yang dilakukan oleh gaya gesekan. Kita tetapkan arah kanan bertanda positif sedangkan arah kiri negatif. (b = buruh, Fg = gaya gesekan, N = gaya normal, w = berat). Gaya gesekan berlawanan arah dengan arah gerakan benda sehingga bertanda negatif.

Pada soal di atas, terdapat empat gaya yang bekerja pada peti kemas, yakni gaya tarik buruh (searah dengan perpindahan peti kemas), gaya gesekan (berlawanan arah dengan perpindahan peti), gaya berat dan gaya normal (tegak lurus arah perpindahan, sudut yang terbentuk adalah 90^o).

Untuk mengetahui usaha total, terlebih dahulu kita hitung besar usaha yang dilakukan masing-masing gaya tersebut.

Usaha yang dilakukan oleh buruh pelabuhan :

W_b = F_b.s = (100 N) (2 m) = 200 N.m

Usaha yang dilakukan oleh Gaya gesekan :

W_g = F_g.s =- (50 N) (2 m) = -100 N.m

Usaha yang dilakukan oleh gaya berat :

W_w = F_w.s = (mg) (2 m) cos 90^o = 0

Usaha yang dilakukan oleh gaya normal :

W_N = F_N.s = (mg) (2 m) cos 90^o = 0

Usaha total = W_b + W_g + W_w + W_N = (200 N.m) + (-100 N.m) + 0 + 0 = 100 N.m = 100 Joule

Contoh Soal 2 :

Seorang anak menarik mobil mainan menggunakan tali dengan gaya sebesar 20 N. Tali tersebut membentuk sudut 30^o terhadap permukaan tanah dan besar gaya gesekan tanah dengan roda mobil mainan adalah 2 N. Jika mobil mainan berpindah sejauh 10 meter, berapakah usaha yang dilakukan anak tersebut ?

Panduan jawaban :

Pada dasarnya soal ini sama dengan contoh soal 1. Pada soal ini terdapat sudut yang dibentuk antara gaya dengan arah horisontal, sehingga komponen gaya tarik yang dipakai adalah F cos teta (sejajar dengan arah perpindahan)

Untuk mengetahui usaha total, terlebih dahulu kita hitung besar usaha yang dilakukan masing-masing gaya : (A = anak, g = gesekan, w = berat dan N = normal)

Usaha yang dilakukan oleh Gaya gesekan :

W_g = F_g.s = (-2 N) (10 m) = -20 N.m

Usaha yang dilakukan oleh gaya berat :

W_w = F_w.s = (mg) (2 m) cos 90^o = 0

Usaha yang dilakukan oleh gaya normal :

W_N = F_N.s = (mg) (2 m) cos 90^o = 0

Usaha total :

ENERGI

Segala sesuatu yang kita lakukan dalam kehidupan sehari-hari membutuhkan energi. Untuk bertahan hidup kita membutuhkan energi yang diperoleh dari makanan. Setiap kendaraan membutuhkan energi untuk bergerak dan energi itu diperoleh dari bahan bakar. Hewan juga membutuhkan energi untuk hidup, sebagaimana manusia dan tumbuhan.

Energi merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam fisika. Konsep yang sangat erat kaitannya dengan usaha adalah konsep energi. Secara sederhana, energi merupakan kemampuan melakukan usaha. Definisi yang sederhana ini sebenarnya kurang tepat atau kurang valid untuk beberapa jenis energi (misalnya energi panas atau energi cahaya tidak dapat melakukan kerja). Definisi tersebut hanya bersifat umum. Secara umum, tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja. Sebagai contoh, jika kita mendorong sepeda motor yang mogok, usaha alias kerja yang kita lakukan menggerakan sepeda motor tersebut. Pada saat yang sama, energi kimia dalam tubuh kita menjadi berkurang, karena sebagian energi kimia dalam tubuh berubah menjadi energi kinetik sepeda motor. Usaha dilakukan ketika energi dipindahkan dari satu benda ke benda lain. Contoh ini juga menjelaskan salah satu konsep penting dalam sains, yakni kekekalan energi. Jumlah total energi pada sistem dan lingkungan bersifat kekal alias tetap. Energi tidak pernah hilang, tetapi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Mengenai Hukum Kekekalan Energi akan kita kupas tuntas dalam pokok bahasan tersendiri. (tuh ada linknya di bawah)…..

Dalam kehidupan sehari-hari terdapat banyak jenis energi. Energi kimia pada bahan bakar membantu kita menggerakan kendaraan, demikian juga energi kimia pada makanan membantu makhluk hidup bertahan hidup dan melakukan kerja. Dengan adanya energi listrik, kita bisa menonton TV atau menyalakan komputer sehingga bisa bermain game sepuasnya. Ini hanya beberapa contoh dari sekian banyak jenis energi dalam kehidupan kita. Misalnya ketika kita menyalakan lampu neon, energi listrik berubah menjadi energi cahaya. Energi listrik juga bisa berubah menjadi energi panas (setrika listrik), energi gerak (kipas angin) dan sebagainya. Banyak sekali contoh dalam kehidupan kita, dirimu bisa memikirkan contoh lainnya. Secara umum, energi bermanfaat bagi kita ketika energi mengalami perubahan bentuk, misalnya energi listrik berubah menjadi energi gerak (kipas angin), atau energi kimia berubah menjadi energi gerak (mesin kendaraan).

Pada kesempatan ini kita akan mempelajari dua jenis energi yang sebenarnya selalu kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, yakni energi potensial dan energi kinetik translasi. Energi potensial dapat berubah bentuk menjadi energi kinetik dan sebaliknya energi kinetik juga bisa berubah bentuk menjadi energi potensial. Total kedua energi ini disebut energi mekanik, yang besarnya tetap alias kekal. Mari kita pelajari kedua jenis energi ini secara lebih mendalam…