Minggu, 28 Mei 2006

Minggu,28 Mei 2006Fisika dalam hidup sehari-hari: Termodinamika di alam bebasOleh : Leo SutrisnoTermodinamika merupakan salah satu cabang dari fisika yang mempelajari hubungan timbal-balik antara perubahan panas dan perubahan usaha dalam suatu sistem baik sistem buatan maupun sistem alam. Mesin sepeda motor atau mesin mobil merupakan merupakan salah satu contoh sistem buatan yang bekerja atas prinsip-prinsip termodinamika.

Panas yang timbul dari pembakaran premium di dalam piston digunakan untuk menggerakan tangkai piston yang selanjutnya diteruskan untuk menggerakkan bagian-bagian lain dari mesin sehingga kendaraan itu dapat bergerak. Dalam mesin ini, energi panas diubah menjadi energi gerak. Benda yang bergerak berarti melakukan usaha. Dalam mesin sepeda motor ada proses mengubah energi panas menjadi energi gerak. Agar dapat bergerak terus-menerus ke dalam mesin harus selalu ditambahkan energi panas (ditambah bahan bakar). Apa yang akan terjadi apabila tambahan bahan bakar dihentikan? Motor akan berhenti (tidak dapat bergerak). Jadi, jika bergerak perlu energi panas.

Bagaimana dengan sistem alam?

Gambar 1 menunjukkan lingkaran kehidupan di atas bumi.

Gas asam arang (CO2), air, dan cahaya matahari diperlukan oleh tumbuh-tumbuhan melakukan potosintesis. Salah satu hasil potosintesis adalah oksigen. Secara global, oksigen yang dihasilkan dalam proses potosintesis ini sebanyak 20%. Oksigen dan karbohidrat yang tersedia membuat tumbuh-tumbuhan berkembang dan bernapas. Pada saat bernapas, gas asam arang dihasilkan. Secara global asam arang ini dihasilkan juga oleh pembakaran bahan bakar fosil (minyak tanah misalnya), serta penguraian senyawa dari bangkai binatang. Selanjutnya, asam arang itu diperlukan lagi untuk proses potosintesis. Selain itu, kebutuhan oksigen untuk bernapas dan pertumbuhan menurunkan jumlah ketersediaan energi bebas yang tersedia di alam. Syukurlah hingga saat ini, matahari dan bumi masih membentuk suatu sistem tertutup dalam kehidupan kita dalam keadaan yang setimbang. Keseimbangan matahari-bumi semacam ini akan tetap berlangsung hingga matahari mulai mengembang hingga 'menelan bumi.

Perhatian tentang keseimbangan sistem alam ini, pada mulanya hanya dimiliki oleh para filosof dan sejumlah ilmuwan. Tetapi, kini sebagian besar warga masyarakat pembayar pajak pun telah mempunyai perhatian yang sama. Mereka telah menyadari bahwa bumi yang diselimuti lapisan atmosfir setebal 15 km ini merupakan sebuah kendaraan 'luar angkasa' kapasitasnya terbatas. Sebagai contoh, kenaikkan temperatur bumi dua derajad Celcius dapat membuat es di kutup mencair. Keniakan temperatur bumi ini dapat terjadi karena pembakaran bahan abakar fosil yang tak tertendali terlalu banyak menghasilkan CO2. Pada gilirannya, CO2 ini menyerap radiasi matahari. Akibatnya bumi semakin panas.

Sayangnya, penambahan panas di permukaan bumi ini tidak mudah diubah menjadi usaha. Akibatnya, semua proses fisika yang dibuat oleh manusia tidak membuat hukum termodinamika sistem alam menjadi lebih baik. Bahkan, ke depan diperkirakan bakal terjadi 'panas yang mematikan'. Pada keadaan semacam ini, suhu bumi mencapai titik tertinggi yang masih memungkinkan kehidupan berlangsung. Di atas itu, kehidupan akan lenyap karena panas permukaan bumi yang tidak dapat diubah lagi menjadi usaha seluruhnya.

Bumi kita memang cukup luas. Tetapi, dalam kerangka termodinamika, bumi-matahari membentuk sistem tertutup. Jumlah massa dan energi konstan. Karena itu, kita tidak dapat melakukan proses-proses fisika secara tak terkendali begitu saja. Jika diabaikan, niscaya kehidupan di bumi akan lenyap lebih awal dari yang semestinya (yang telah dirancang oleh Sang Pembuat Blueprint alam semesta).

Potosintesis menghasilkan oksigen dan karbohidrat. Dengan demikian makhluk hidup< Termodinamika merupakan salah satu cabang dari fisika yang mempelajari hubungan timbal-balik antara perubahan panas dan perubahan usaha dalam suatu sistem baik sistem buatan maupun sistem alam. Mesin sepeda motor atau mesin mobil merupakan merupakan salah satu contoh sistem buatan yang bekerja atas prinsip-prinsip termodinamika.

Panas yang timbul dari pembakaran premium di dalam piston digunakan untuk menggerakan tangkai piston yang selanjutnya diteruskan untuk menggerakkan bagian-bagian lain dari mesin sehingga kendaraan itu dapat bergerak. Dalam mesin ini, energi panas diubah menjadi energi gerak. Benda yang bergerak berarti melakukan usaha. Dalam mesin sepeda motor ada proses mengubah energi panas menjadi energi gerak. Agar dapat bergerak terus-menerus ke dalam mesin harus selalu ditambahkan energi panas (ditambah bahan bakar). Apa yang akan terjadi apabila tambahan bahan bakar dihentikan? Motor akan berhenti (tidak dapat bergerak). Jadi, jika bergerak perlu energi panas.

Gas asam arang (CO2), air, dan cahaya matahari diperlukan oleh tumbuh-tumbuhan melakukan potosintesis. Salah satu hasil potosintesis adalah oksigen. Secara global, oksigen yang dihasilkan dalam proses potosintesis ini sebanyak 20%. Oksigen dan karbohidrat yang tersedia membuat tumbuh-tumbuhan berkembang dan bernapas. Pada saat bernapas, gas asam arang dihasilkan. Secara global asam arang ini dihasilkan juga oleh pembakaran bahan bakar fosil (minyak tanah misalnya), serta penguraian senyawa dari bangkai binatang. Selanjutnya, asam arang itu diperlukan lagi untuk proses potosintesis. Selain itu, kebutuhan oksigen untuk bernapas dan pertumbuhan menurunkan jumlah ketersediaan energi bebas yang tersedia di alam. Syukurlah hingga saat ini, matahari dan bumi masih membentuk suatu sistem tertutup dalam kehidupan kita dalam keadaan yang setimbang. Keseimbangan matahari-bumi semacam ini akan tetap berlangsung hingga matahari mulai mengembang hingga 'menelan bumi.

Perhatian tentang keseimbangan sistem alam ini, pada mulanya hanya dimiliki oleh para filosof dan sejumlah ilmuwan. Tetapi, kini sebagian besar warga masyarakat pembayar pajak pun telah mempunyai perhatian yang sama. Mereka telah menyadari bahwa bumi yang diselimuti lapisan atmosfir setebal 15 km ini merupakan sebuah kendaraan 'luar angkasa' kapasitasnya terbatas. Sebagai contoh, kenaikkan temperatur bumi dua derajad Celcius dapat membuat es di kutup mencair. Keniakan temperatur bumi ini dapat terjadi karena pembakaran bahan abakar fosil yang tak tertendali terlalu banyak menghasilkan CO2. Pada gilirannya, CO2 ini menyerap radiasi matahari. Akibatnya bumi semakin panas.

Sayangnya, penambahan panas di permukaan bumi ini tidak mudah diubah menjadi usaha. Akibatnya, semua proses fisika yang dibuat oleh manusia tidak membuat hukum termodinamika sistem alam menjadi lebih baik. Bahkan, ke depan diperkirakan bakal terjadi 'panas yang mematikan'. Pada keadaan semacam ini, suhu bumi mencapai titik tertinggi yang masih memungkinkan kehidupan berlangsung. Di atas itu, kehidupan akan lenyap karena panas permukaan bumi yang tidak dapat diubah lagi menjadi usaha seluruhnya.

Bumi kita memang cukup luas. Tetapi, dalam kerangka termodinamika, bumi-matahari membentuk sistem tertutup. Jumlah massa dan energi konstan. Karena itu, kita tidak dapat melakukan proses-proses fisika secara tak terkendali begitu saja. Jika diabaikan, niscaya kehidupan di bumi akan lenyap lebih awal dari yang semestinya (yang telah dirancang oleh Sang Pembuat Blueprint alam semesta).