Suhu - Pengertian Dan Jenis Jenis Alat Ukur Suhu Beserta Gambar

Assalamu Alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

            Selamat datang di website mafiaisrul.blogspot.com kali ini kita akan membahas sedikit tentang Pengertian dan Jenis Jenis Alat Ukur Suhu Beserta Gambarnya. Nah berikut penjelasan singkatnya…

Pengetian Dan Jenis Jenis Alat Ukur Suhu

Suhu merupakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Suhu mempunyai 4 skala yaitu Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin. Alat untuk mengukur suhu itu disebut dengan termometer. Istilah termometer barasal dari bahasa latin thermo yang berarti itu panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Termometer memanfaatkan sifat termometrik suatu zat, yaitu perubahan sifat - sifat zat karena perubahan suhu zat tersebut. Termometer di temukan oleh Galileo – Galilei (1564 – 1642). Termometer yang saat ini banyak digunakan adalah termometer raksa karena di dalam termometer ini terdapat air raksa. Raksa berfungsi untuk menunjukkan suhu jika termometer menyentuh benda yang lebih hangat dari raksa maka raksa akan mengembang.

Raksa mempunyai beberapa keunggulan yaitu:

Ø  Peka terhadap perubahan suhu.

Ø  Dapat digunakan untuk mengukur suhu tinggi dan rendah.

Ø  Tidak membasahi dinding kaca.

Ø  Mengkilap seperti perak sehingga mudah dilihat.

Ø  Mengembang dan memuai secara teratur.

Thermometer dibedakan menjadi 4 jenis menurut bahan yang digunakan dalam thermometer tersebut yaitu:

1.       Thermometer Degan Bahan Zat Cair

Bahan yang paling sering dipakai untuk membuat termometer adalah zat zair.

Berikut adalah jenis termometer:

Ø  Thermometer Laboratorium

Gambar. Thermometer laboratorium

Alat ini biasanya digunakan untuk mengukur suhu air dingin atau suhu air yang sedang dipanaskan. Termometer laboraturium menggunakan raksa atau alkohol sebagai petunjuk suhu.

Ø  Termometer Ruang

Gambar. Thermometer ruang

Termometer ruang bisanya di pasang pada dinding rumah atau kantor. Terometer ruang mengukur suhu keadaan suatu saat. Skala termometer ini adalah dari -50 °C sampai 50 °C.

Ø  Thermometer Klinis

Gambar. Thermometer klinis

Termometer klinis disebut juga termometer demam. Biasanya dokter memakai termometer ini untuk mengukur suhu tubuh pasien. Pada keadaan sehat, suhu tubuh manusia 37 °C. Tetapi jika pada saat demam suhu akan naik melebihi angka tersebut, bahkan bisa mencapai angka 40 °C. Skala pada termometer klinis hanya dari 35 °C hingga 43 °C. Hal ini sesuai dengan suhu tubuh manusia, suhu tubuh tidak mungkin di bawah 35 °C dan melebihi 43 °C.

Ø  Thermometer Six-Bellani

Thermometer six-bellani disebut juga sebagai thermometer maksimum-maksimum. Termometer ini dapat mencatat suhu tertinggi dan suhu terendah dalam jangka waktu tertentu. Termometer ini mempunyai 2 cairan, yaitu alkohol dan raksa dalam satu termometer.

2.       Thermometer Dengan Bahan Zat Padat

Ø  Thermometer Bimetal

Gambar. Thermometer bimetal

Termometer Bimetal menggunakan logam untuk mengukur adanya suhu dengan prinsip logam akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan.

Ø  Thermometer Hambatan

Terometer hambatan merupakan termometer yang paling tepat digunakan dalam industri untuk mengukur suhu lebih dari 100°C. Termometer ini dibuat berdasarkan perubahan hambatan logam.

Ø  Thermometer Termokopel

Gambar. Termometer termokopel

Termometer temokopel adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mengukur atau mendeteksi suhu melalui dua jenis logam konduktorberbeda yang digabungkan pada ujungnya sehingga menimbukan efek “Termo – electric”. Termokopel adalah salah satu jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam bebagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan macam – macam elektronika yang berkaitan dengan suhu.

3.       Thermometer Dengan Bahan Gas

Gambar. Thermometer gas

Termometer gas adalah jenis termometer yang memanfaatkan sifat pemuaian gas apabila terjadi perubahan suhu. gas Hidrogen dan gas Helium merupakan gas yang umum digunakan sebagai bahan termometer ini.

4.       Thermometer OPTIS

Ø  Pirometer

Gambar. Pirometer

Intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda yang sangat panas yang termometer pirometer ini berfungsi untuk menunjukkan suhu. Sifat termometrik ini dimanfaatkan untuk mengukur suhu pada pirometer.

Ø  Thermometer inframerah

Termometer Inframerah berfungsi untuk mengetahui suhu benda dengan menyinarkan inframerah ke benda tersebut.

Sekian artikel hari ini semoga bermanfaat, dan mohon maaf bila terdapat kesalahan dalam penulisan artikel kami. Jangan lupa follow and share ke teman-teman kalian ya,,, terima kasih.

Salam hangat

penulis

Pengertian Electrochemical Machining (ECM)

Assalamu Alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

       Selamat datang di website mafiaisrul.blogspot.com kali ini kita akan membahas sedikit tentang Pengertian Electrochemical Machining (ECM), Aplikasi ECM, Prinsip Kerja, dan kelebihan dan kekurangan. Nah berikut penjelasan singkatnya…

Pengertian Electrochemical Machining (ECM)

Electro Chemical Machining (ECM) merupakan salah satu proses pemesinan non konvensional yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Faraday (1833). ECM adalah proses pemesinan yang bergantung pada penghapusan atom dari permukaan benda kerja (McGeough, 1988). ECM didasarkan pada proses anodic dissolution dalam elektrolisis (Tlusty, 2000). ECM adalah proses elektrolisis dimana pembuangan logam terjadi karena pelarutan secara proses kimia dari benda kerja (Sudiarso, 2009). Elektrolisis adalah suatu proses kimia yang mana terjadi ketika ada arus listrik yang melewati dua elektroda yang terbenam di dalam larutan elektrolit. Contoh dari proses elektrolisis adalah electro-plating dan electro polishing.

Electrochemical machine (ECM) adalah suatu jenis dari NTM yang digunakan untuk pemakanan atau pemotongan benda kerja dengan menggunakan proses kimia elektrik.  Biasanya digunakan untuk produksi massal dan untuk benda kerja yang memilki tingkat kekerasan tinggi atau benda kerja yang tak dapat dikerjakan oleh mesin – mesin konvensional .

Ecm menggunakan bahan konduktif elektrik yang terbatas sehingga cocok semua bahan benda kerja. ECM dapat memotong sudut yang kecil ataupun rongga yang sangat sulit pada baja yang keras dan jenis material keras yang lain.

ECM sering diartikan sebagai mesin yang mengikis dengan listrik dan serupa dengan pengerjaan menggunakan mesin dalam suhu tinggi yang diposisikan seperti elektroda dan benda. Melalui sebuah bahan elektrolit dalam proses pemakanan dan sebagai katoda, penggunaan elektrolit dan anoda di ECM, sehingga tidak menggunakan pahat. Peralatan potong ECM dikontrol sepanjang alur yang diinginkan dan sangat dengan dekat dengan benda tetapi tidak sampai menyentuh. Pemakanan bahan yang memiliki tingkat kekerasan tinggi sangat mungkin dilakukan oleh ECM. Sepanjang tidak ada perubahan panas atau tegangan mekanik yang dipindahkan ke benda dan  dimungkinkan pula untuk penyelesaian permukaan.

Gambar 1. Electrochemical machine (ECM)

ECM adalah sebuah proses elektrolic dan didasarkan pada fenomena elektrolisis sebagai mana hukum faraday (1883)  sering diartikan sebagai mesin yang menyepuh dengan listrik dan serupa dengan pengerjaan menggunakan mesin dalam suhu tinggi yang diposisikan seperti elektroda dan benda. Melalui sebuah bahan elektrolit dalam proses pemakanan yang menggunakan katode, elektrolite dan anode sehingga dalam ECM tidak menggunakan pahat. Peralatan potong ECM dikontrol sepanjang alur yang diinginkan dan sangat dengan dekat dengan pengerjaan tetapi tidak sampai menyentuh. Pemakanan bahan yang memiliki tingkat kekerasan tinggi sangat mungkin dilakukan oleh ECM. Sepanjang tidak ada perubahan panas atau tegangan mekanik yang dipindahkan ke benda dan  dimungkinkan pula untuk penyelesaian permukaan.

Aplikasi ECM

1) Smoothing of rough surfaces ( penghalusan permukaan)

Pengikisan atau penghalusan permukaan, adalah pengerjaan yang paling sederhana dan penggunaan yang umum dari ECM. Sebuah alat berupa katoda ditempatkan di atas permukaan benda yang memiliki permukaan yang tidak teratur. Kepadatannya dari permukaan berbeda dikarenakan oleh perbedaan tinggi permukaan. Yang pertama, oleh karena itu, dihapusnya perbedaan permukaan dan benda kerja menjadi halus. Penghalusan permukaan adalah salah satu dari jenis ECM di mana bentuk anoda akhir mungkin sama katoda.

Elektrokimia deburring adalah proses yang sangat cepat, waktu untuk meratakan permukaan komponen yang diproduksi adalah 5 sampai 30 detik. Karena kecepatan dan kesederhanaan operasi, elektrokimia deburring dapat dilakukan dengan alat, katoda tetap stasioner. Proses ini digunakan di banyak industri.

Gambar 6. Smoothing of rough surfaces

2) Holle Drilling (pengeboran lubang)

Pengeboran lubang adalah salah satu pengerjaan utama dalam ECM . Katoda alat ini biasanya dibuat dalam bentuk tabung elektroda. Elektrolit dipompa ke bawah melalui lubang di pusat alat, yang dipancarkan ke permukan benda kerja, dan aka mengalir keluar melalui celah diantara benda kerja dan alat. Pembalikan aliran elektrolit ke arah sebaliknya, dapat menghasilkan perbaikan pemukaan yang  mesin.

Gambar 7. Holle Drilling

3) Full-form shaping

Full-Form Shaping memanfaatkan pembentukan celah yang konstan di permukaan benda dan alat ini bergerak secara mekanis pada tingkat yang tetap ke arah benda kerja untuk menghasilkan profil bentuk yang digunakan untuk produksi profil-profil tertentu.  Aliran elektrolit memainkan peran yang penting dan berpengaruh dalam pembentukan profil bentuk dan merapikan permukaannya. Seluruh penampang benda kerja harus disediakan elektrolit seperti yang mengalir di antara elektroda.

4) Electrochemical grinding

  

Gambar 8.

Gambar 9. Electrochemical grinding

 Bagian utama dari penggerindaan elektrokimia adalah penggunaan roda pengikis di mana isolasi abrasif, seperti partikel intan, diatur dalam pengerjaan. Roda ini menjadi alat katoda. Partikel-partikel non konduktor bertindak sebagai pembatas antara roda dan benda kerja, memberikan celah interelectrode konstan, untuk jalur elektrolit keluar. 

 Keakuratan yang dicapai oleh proses ini biasanya sekitar 0,125 milimeter. kelemahannya adalah hilangnya akurasi ketika sudut mengecil. Karena efek medan listrik, jari-jari lebih baik dari 0,25-0,375 milimeter jarang bisa dicapai. Sebuah aplikasi dari penggerindaan elektrokimia adalah produksi alat pemotong karbida tungsten. EKG juga berguna dalam pengerjaan benda yang rapuh seperti jarum suntik.

5) Electrochemical Arc Machining

Sebuah proses yang bergantung pada muatan listrik dalam elektrolit, sehingga memungkinkan pengikisan logam daam pengerjaan ECM, telah dikembangkan. Karena proses ini bergantung pada timbulnya percikan busur, itu telah bernama elektrokimia busur mesin (ECAM). Sebuah percikan telah didefinisikan sebagai debit transien antara dua elektroda, busur adalah fenomena termionik stabil. Jangka waktu pembuangan sekitar 1 kali per milidetik digambarkan sebagai percikan api, sedangkan untuk jangka waktu sekitar 0,1 detik kata discharge dapat dianggap busur. Karena dalam durasi proses ECAM, energi, dan waktu penyalaan bunga api berada di bawah kontrol, itu sah untuk menganggap mereka sebagai busur. 

BAGIAN-BAGIAN DAN CARA KERJANYA

Prinsip kerja ECM yaitu benda kerja dihubugkan dengan sumber arus searah yang bermuatan positif sedangkan pahat dibuhungkan dengan sumber arus yang bermuatan positif dan cairan elektrolit dialirkan diantara pahat dan benda kerja. Sehingga terjadilah proses pengerjaan material benda kerja karena adanya reaksi elektrokimia dan juga reaski kimia. Electro Chimical Machining (ECM) terdiri dari pahat katoda dan anoda. 

Syarat-syarat proses ECM yaitu pahat bermuatan negative dan benda kerja bermuatan positif celah antara pahat dan benda kerja yang berfungsi sebagai aliran cairan elektrolit (sel elektrolit). Sel elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang membentuk terjadinya reaksi elektrokimia dan reaski kimia.  Fungsi dari cairan elektrolit dalam proses ECM, yaitu:

1. Sebagai media untuk memungkinkan terjadinya proses pengerjaan material.

2. Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung

3. Untuk menghanyutkan bagian-bagian daripada material benda kerja yang telah dikerjakan.

Pemilihan cairan elektrolit berdasarkan beberapa faktor sebagai berikut:

1. Bersifat sebagai konduktor listrik

2. Tidak korosif terhadap peralatan

3. Tidak beracun dan tidak membahayakan operator

4. Mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi elektro kimia yang stabil selama proses ECM beerlangsung.

Proses ECM bisa dipergunakan untuk segala macam metal, paduan logam dan material bersifat konduktor listrik. Komposisi dan struktur kimia, titik lelah, kekerasan dan sifat-sifat fisik material lainnya tidak mempengaruhi proses pengerjaan ECM. Bentuk permukaan benda kerja yang kompleks dapat dikerjakan dengan proses ECM sehingga proses ini cocok untuk pembuatan cetakan. Proses pengerjaan dengan ECM meliputi operasi-operasi, diantaranya: finishing, deburring, honing, countouring,deep hole drilling. Proses pengerjaan dengan ECM bebas dari segala bentuk tegangan maupun geram sehingga memungkinkan tidak terjadinya circuit-circuit antara pahat dan benda kerja. Surface finish yang bisa dicapai dalam proses ECM berkisar 0,2-0,8 μ m.

Prinsip dasar dari pada ECM. adapun persyaratan untuk memungkinkan berlangsungnya proses ECM, ialah:

1. Pahat bermuatan negative dan benda kerja bermuatan positif.

2. Celah antara pahat dengan benda memungkinkan aliran cairan elektrolit yang selanjutnya akan berfungsi sebagai suatu sel-elektrolit.

Jenis cairan elektrlit yang dipergunakan adalah Na Cl; Na N03; N2Cl0. Besarnya gap antara pahat dengan benda kerja 50 : 300 jam. Sel elektrolit yang terbentuk diantara pahat dengan benda kerja inilah yang memebentuk terjadinya reaksi elektro-kimia dan reaksi kimia. Bila energi listrik yang dibutuhkan telah cukup(sekitar 6 ev) maka ion metal yang terdapat pada permukaan benda kerja akan tertarik kedalam sel elektrolit. Ion metal yang bermuatan positif ini akan bereaksi dengan non negative dari sel elektrolit dan membentuk senyawa metal hidroksida. Sehingga dengan demikian terjadilah proses pengerjaan material benda kerja secara pelarutan anodis.

Sirkulasi Cairan Elektrolit

Adanya proses peralutan anodis daripada material benda kerja maka terbentuklah  senyawa metal hidroksida yang bercampur dengan cairan elektrolit semacam lumpur. Cairan yang berlumpur ini kemudian diendapkan dalam bak pengendap. Keluar dari bak pengendap ini, cairan elektrolit tersebut kemudian dijernihkan  dengan mempergunakan centrifuge dan akhirnya baru dialirkan kedalam reservoir elektrolit. Dengan mempergunakan pompa, cairan elektrolit ini dialirkan kedalam celah antara benda kerja dengan pahat.

Proses Elektro Kimia daripada ECM:

Dua macam reaksi yang terjadi didalam proses ECM yaitu:

1) Reaksi elektro kimia pada anoda dan katoda yang meliputi proses-proses sebagai berikut:

a. Proses larutan pada anoda.

b. Proses reduksi-oksidasi.

c. Proses pelapisan pada katoda.

d. Proses pembentukan gas

2) Reaksi kimia pada cairan elektrolit terjadi pada lapisan batas antara permukaan bend kerja dengan cairan elektrolit dan perpindahan ion-ion terjadi secara:

a. Difusi, pergerakan ion karena adanyamedanlistrik.

b. Proses konveksi karena aliran elektrolit.

Pemilihan Elektrolit

Fungsi dari pada cairan elektrolit didalam proses ECM yaitu:

1. Sebagai media untuk memungkintan  terjadinya proses pengerjaan material.

2. Sebagai fluida pendingin selama proses ECM berlangsung.

3. Untuk menghanyutkan bagian-bagian daripada material benda kerja yang telah dikerjakan.

Pemilihan cairan elektrolit berasarkan beberapa faktor sebagai berikut:

1. Besifat sebagai konduktor listrik.

2. Tidak koresif terhadap peralata dan pahat pada peralatan ECM .

3. Tidak beracun dan tidak membahayakan operator.

4. Mempunyai sifat kimia yang stabil, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi elektro kimia  yang stabil selama proses ECM berlangsung.

Cairan yang terlalu bersifat basa atau asam sekali tidak dapat dipergunakan  dalam proses ECM. Karena beberapa pertimbangan sebagai berikut:

1. Mengurangi reaksi elektro kimia pada elektroda-elektroda.

2. Korosit terhadap peralatan dari pada mesin ECM.

3. Berbahaya terhadap operator.

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

Pemesinan menggunakan ECM mempunyai beberapa kelebihan, antara lain:

1) Mampu melakukan pemesinan pada benda kerja dengan kekerasan material yang tinggi karena                  prosesnya tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja,

2) Pemesinan pada benda kerja jenis fragile parts dan brittle materials sangat aman menggunakan                  ECM,

3) Benda kerja non-rigid dapat diproses dengan mudah,

4) Tidak ada cutting force karena elektroda dan benda kerja tidak bersentuhan,

5) Mampu membuat bentuk yang kompleks yang sulit dikerjakan dengan metode konvensional,

6) Dapat digunakan untuk memotong benda yang sangat kecil atau dengan sudut yang kecil,

7) Tidak ada kerusakan akibat pengaruh panas dan tekanan (thermal and mechanical stress) pada                  benda kerja,

8) Elektroda atau pahat lebih awet karena tidak ada keausan pemakaian,

9) Surface finish yang baik,

10) ECM memiliki time saving yang lebih baik, dibanding mesin konvensional.

11) Proses pemesinan tidak bising (smooth).

Di samping kelebihan tersebut, ECM mempunyai kekurangan antara lain:

1) Memerlukan daya yang tinggi untuk mengoperasikan ECM,

2) Memerlukan waktu dan biaya tambahan untuk membuat elektroda sebagai alat potong pada ECM,

3) Penggunaan elektrolit dapat mengakibatkan korosi pada benda kerja dan mesin itu sendiri,

4) Pengikisan material benda kerja tergantung dari energi yang dipakai selama pemesinan.

Sekian artikel hari ini semoga bermanfaat, dan mohon maaf bila terdapat kesalahan dalam penulisan artikel kami. Jangan lupa follow and share ke teman-teman kalian ya,,, terima kasih.

Salam hangat

penulis

Sistem Makroskopik dan Sistem Mikroskopik

Assalamu Alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

    Selamat datang di website mafiaisrul.blogspot.com kali ini kita akan membahas sedikit tentang Sistem Makroskopik dan Sistem Mikroskopik. Nah berikut penjelasan singkatnya…

SISTEM MAKROSKOPIK DAN SISTEM MIKROSKOPIK

A. Latar Belakang

Pada umumnya terdapat dua pandangan yang bisa diambil untuk menyelidiki karakteristik sistem dan interaksinya dengan lingkungan, yaitu pandangan makroskopik dan pandangan mikroskopik.

Misalnya kita mempunyai silinder mesin mobil yang diisi campuran hidrokarbon dan udara. Setelah campuran tersebut dibakar menghasilkan gas-gas yang diperikan dengan senyawa kimia tertentu. Pernyataan mengenai jumlah zat ini merupakan pemerian komposisi sistem itu. Setiap saat sistem yang diperikan dengan komposisi tersebut akan menempati volume yang ditentukan oleh kedudukan piston. Kuantitas lain yang dapat digunakan untuk memerikan sistem tersebut adalah tekanan dan temperatur. Jadi dengan demikian untuk memerikan sistem campuran hidrokarbon dalam silinder piston dengan empat kuantitas: komposisi, volume, tekanan dan temperatur. Kuantitas ini diacu sebagai ciri umum dari sistem dan merupakan pemerian makroskopik.

Sistem di atas dapat pula diperikan berdasarkan pandangan mikroskopik. Menurut mekanika statistik, sistem diandaikan terdiri atas sejumlah besar N molekul, masing-masing dapat ada dalam keadaan yang energinya E. Molekul ini dianggap saling berinteraksi melalui tumbukan atau melalui gaya yang ditimbulkan oleh medan. Konsep peluang diterapkan, dan keadaan setimbang sistem dianggap sebagai keadaan dengan peluang terbesar. Lebih lanjut bagaimana pemerian secara mikroskopik sistem tersebut akan dipelajari dalam mekanika statistik.

B. Keadaan Makro dan Mikro

Keadaan termodinamika digambarkan sebagai titik dalam ruang keadaan. Setiap titik dalam diagram fase sistem PVT bersesuaian dengan sebuah keadaan, yaitu keadaan termodinamik. Keadaan termodinamik adalah keadaan makro (macrostate). Setiap keadaan makro bersesuaian dengan banyak sekali keadaan mikro, bahkan tak-hingga untuk sistem kontinu. Keadaan mikro adalah konfigurasi sesaat dari semua elemen mikroskopik. Keadaan-keadaan mikroskopik suatu sistem dapat dinyatakan dalam ruang fase. Ruang fase dari suatu gas dalam wadah tertutup yang terdiri atas N molekul dapat digambarkan dalam ruang fase berdimensi 6N, yaitu {x1···pz N}

C. Pandangan Mikroskopik

Pemerian mikroskopik suatu sistem meliputi beberapa ciri khas seperti adanya pengandaian bahwa sistem terdiri atas sejumlah molekul, dan kuantitas-kuantitas yang diperinci tidak dapat diukur. Contoh penerapan pandangan mikroskopik untuk cabang ilmu fisika yaitu dalam fisika statistik.. Ruang lingkup fisika statistik meliputi dua bagian besar, yaitu teori kinetik dan mekanika statistik. Berdasarkan pada teori peluang dan hukum mekanika, teori kinetik mampu menggambarkan sistem dalam keadaan tak seimbang, seperti: proses efusi, viskositas, konduktivitas termal, dan difusi. Disini, molekul suatu gas ideal tidak dianggap bebas sempurna tetapi ada interaksi ketika bertumbukan dengan molekul lain atau dengan dinding. Bentuk interaksi yang terbatas ini diacukan sebagai interaksi lemah atau kuasi bebas. Ruang lingkup ini tidak membahas partikel berantaraksi kuat

Uraian suatu sistem yang sebagai koordinat makroskopik, dapat diambil contoh sebagai berikut:

·         Kecepatan masing-masing partikel

·         Energi kinetik masing-masing partikel

·         Kecepatan partikel

Dalam fisika, kinematika adalah cabang dari mekanika klasik yang membahas gerak benda dan sistem benda tanpa mempersoalkan gaya penyebab gerakan. Kata kinematika dicetuskan oleh fisikawan Perancis A.M. Ampère.

            Kinematika partikel adalah studi yang mempelajari karakteristik gerak suatu partikel. Kecepatan sebuah partikel adalah vektor yang menunjukkan arah dan besar dari perubahan posisi vektor, bagaimana posisi sebuah benda berpindah tiap waktu. Anggap rasio perbedaan 2 posisi partikel dibagi dalam interval waktu sama,

Ciri Khas Koordinat Mikroskopik

1.      Terdapat pengandaian secara struktur materi, yaitu molekul dianggap ada.

2.      Banyak kuantitas yang harus diperinci

3.      Kuantitas yang diperinci tidak berdasarkan penerimaan indera kita

4.      Kuantitas ini tidak bisa diukur

Kedua pandangan di atas terdapat hubungan, walaupun sepintas kelihatan sangat berbeda.

Contoh :

Kuantitas mikroskopik tekanan adalah perubahan momentum rata-rata yang ditimbulkan oleh tumbukan molekular pada bidang yang luasnya satu satuan. Tekanan dirasakan oleh indera kita, dialami, diukur, dan dipakai lama sebelum fisikawan mempunyai alasan untuk percaya adanya dampak molekular. Jika teori molekular diubah konsep tekanan tetap bertahan dan akan tetap berarti sama untuk setiap orang yang normal (teori).

D. Pandangan Makroskopik

Dalam termodinamika sistem akan dideskripsikan dengan sejumlah besaran fisis yang menggambarkan keadaan sistem (disebut sebagai besaran keadaan). Keadaan sistem yang ditinjau dalam termodinamika adalah keadaan makroskopik yang dapat berupa keadaan rerata dari partikel-partikel dalam sistem atau berupa keadaan kesuluruhan (total) partikel-partikel dalam sistem. Contoh keadaan makroskopik tersebut adalah :

·         Tekanan P

·         Temperatur T

·         Volume V

·         Energi dalam U

Tekanan P

Tekanan merupakan salah satu property yang terpenting dalam thermodinamika, dan didefinisikan sebagai gaya tekan suatu fluida (cair atau gas) pada satu satuan unit luas area. Istilah tekanan pada benda padat disebut tegangan (stress). Satuan tekanan adalah Pa (Pascal), yang didefinisikan sebagai, 1 Pa = 1 N/m2 Karena satuan Pascal terlalu kecil, maka dalam analisis thermodinamika

seringdigunakan satua kilopascal (1 kPa = 103 Pa), atau megapascal (1 MPa = 106 Pa). Satuan tekanan yang cukup dikenal adalah satuan bar (barometric), atau atm (standard atmosphere), sebagai berikut.

1 bar = 105 Pa = 0,1 Mpa = 100kPa

1 atm = 101. 325 Pa = 101,325 kPa = 1, 01325 bar

Pengukuran tekanan dengan menggunakan referensi tekanan nol absolut disebut tekanan absolut (ata), sedang tekanan manometer (ato) adalah tekanan relatif terhadap tekanan atmosfir. Tekanan vakum adalah tekanan dibawah 1 atm, yaitu perbedaan antara tekanan atmosfir dengan tekanan absolut.

Alat pengukur tekanan diatas atmosfir adalah manometer, alat pengukur tekanan vakum disebut manometer vakum, sedang alat pengukur tekanan atmosfir disebut barometer. Terdapat banyak jenis metode pengukuran tekanan seperti pipa U, manometer pegas, atau transduser elektronik

Temperatur T

Ukuran temperatur berfungsi untuk mengindikasikan adanya energi panas pada suatu benda padat, cair, atau gas. Metodenya biasanya menggunakan perubahan salah satu property suatu material karena panas, seperti pemuaian, dan sifat listrik. Prinsip pengukurannya adalah apabila suatu alat ukur ditempelkan pada benda yang akan diukur temperaturnya, maka akan terjadi perpindahan panas ke alat ukur sampai terjadi keadaan seimbang. Dengan demikian temperatur yang terterapada alat ukur adalah sama dengan temperatur pada benda yang diukur temperaturnya. Prinsip tersebut menghasilkan Hukum Thermodinamika Zeroth (Zeroth Law of Thermodynamics), yaitu apabila dua benda dalam keadaan seimbang thermal dengan benda ketiga maka dua benda tersebut juga dalam keadaan seimbang thermal walaupuntidak saling bersentuhan.

Dalam sistem SI satuan temperatur adalah Kelvin (K) tanpa derajad. Skala dari ukuran temperatur dalam derajad Celcius adalah sama dengan skala ukuran Kelvin, tetapi titik nol oC sama dengan 273,15 K. Titik nol oC adalah kondisi es mencair pada keadaan standard atmosfir, sedang kondisi 0 K adalah kondisi nol mutlak dimana semua gerakan yang menghasilkan energi pada semua materi berhenti. Dalam analisis thermodinamika, apabila yang dimaksudkan adalah ukuran temperatur maka yang digunakan adalah ukuran dalam K, sedang apabila analisis berhubungan dengan perbedaan temperatur maka baik ukuran oC maupun K dapat digunakan.

Volume V

volume dari sebuah sistem termodinamika adalah suatu parameter ekstensif untuk menjelaskan keadaan termodinamika. Volume spesifik, adalah properti intensif, adalah volume per satuan massa. Volume merupakan fungsi keadaan dan interdependen dengan properti termodinamika lainnya seperti tekanan dan suhu. Contohnya, volume berhubungan tekanan dan suhu gas ideal melalui hukum gas ideal. Volume fisik dari sebuah sistem dapat sama atau berbeda dari volume kontrol yang digunakan untuk menganalisis sistem.

Energi Dalam U

Energi dalam (E) adalah total energi kinetik dan energi potensial yang ada di dalam sistem. Namun karena besar energi kinetik dan energi potensial pada sebuah sistem tidak dapat diukur, maka besar energi dalam sebuah sistem juga tidak dapat ditentukan, yang dapat ditentukan adalah besar perubahan energi dalam suatu sistem. Perubahan energi dalam dapat diketahui dengan mengukur kalor (q) dan kerja (w), yang akan timbul bila suatu sistem bereaksi. Oleh karena itu, perubahan energi dalam dirumuskan dengan persamaan E = q + w.

Jika sistem menyerap kalor, maka q bernilai positif. Jika sistem mengeluarkan kalor, maka q bernilai negatif. Jika sistem melakukan kerja, maka w pada rumus tersebut bernilai positif. Jika sistem dikenai kerja oleh lingungan, maka w bernilai negatif.Jadi bila suatu sistem menyerap kalor dari lingkungan sebesar 10 kJ, dan sistem tersebut juga melakukan kerja sebesar 6 kJ, maka perubahan energi dalam-nya akan sebesar 16 kJ.

Besaran-besaran makroskopik tadi dikelompokkan menjadi dua jenis, yang sebanding dengan jumlah partikel dan yang tidak bergantung pada jumlah partikel. Besaran yang sebanding dengan jumlah partikel disebut sebagai besaran ekstensif, misalnya jumlah partikel, volume, energi dalam, dan entropi S. Sedangkan besaran yang tidak bergantung pada jumlah partikel disebut sebagai besaran intensif, misalnya tekanan, temperatur, panas jenis c, kerapatan ρ dan potensial kimia µ.

Ciri Khas Koordinat Makroskopik

1.  Koordinat ini tidak menyangkut pengandaian khusus mengenai struktur materi.

2.  Jumlah koordinatnya sedikit

3.  Koordinat ini dipilih melalui daya terima indera kita scara langsung.

4.  Pada umumnya koordinat ini dapat diukur secara langsung

E. Fluktuasi Kesetimbangan

Proses kesetimbangan sangat penting dalam pengukuran, karena pengukuran suatu variabel dilakukan ketika sistem berada dalam kesetimbangan. Bayangkan ketika anda mengukur berat benda dengan menggunakan neraca Ohauss, kapan pengukuran dilakukan? Yang anda lakukan adalah melihat jarum penunjuk berada pada posisi setimbang dengan kedudukan yang telah ditentukan. Ketika anda mengukur harga arus maka hal yang anda lakukan adalah melihat posisi jarum petunjuk pada angka yang tertera, setelah kira-kira jarum jam pada posisi yang seimbang dengan angka yang tertera pada amperemeter maka anda dapat melakukan pengukuran harga arus.

Dari kedua contoh di atas maka keadaan setimbang merupakan keadaan yang sangat penting pada proses pengukuran. Dalam fisika statistik untuk menyatakan keadaan setimbang dinyatakan dengan peluang maksimal, pernyataan peluang maksimal dapat dinyatakan oleh berbagai cara, diantaranya:

Jumlah keadaan yang terbesar dari semua jumlah keadaan yang ada (Pmax).

Jumlah keadaan yang diizinkan (Wmax).

Jumlah keadaan makro yang memiliki jumlah keadaan mikro terbesar (Wmax). Ketiganya memiliki arti yang sama, namun digunakan pada kondisi yang berbeda. Sebagai contoh, keadaan setimbang adalah keadaan yang memiliki peluang terbesar dari semua jumlah keadaan yang ada.

Contoh:

Dua buah partikel identik berada dalam sistem yang terisolasi (sistem I). Sistem I ini terdiri dari dua sistem (sistem A dan A’) yang dibatasi oleh dinding, dimana memungkinkan perpindahan partikel antar kedua sistem tersebut. Cara kita untuk meramalkan kesetimbangan adalah meramalkan jumlah keadaan yang dapat terjadi. Dari keadaan yang ditunjukkan pada Gb.2.1, maka kita dapat menyatakan bahwa kesetimbangan terjadi ketika masing-masing sistem diisi oleh sebuah partikel, dimana memiliki peluang terbesar (P(2) = P(3) = ½), mengingat dalam hal ini kedua partikel dianggap sama. Biasanya ketika kita melalukan pengukuran, yang kita lakukan adalah membandingkan dengan standar, maka dalam hal ini hanya ada dua sistem, yaitu sistem yang akan kita ukur dengan sistem yang sudah memiliki standar.

F. Sistem Makroskopik dan Sistem Mikroskopik

Fisika statistik berangkat dari pengamatan sebuah sistem mikroskopik, yakni sistem yang sangat kecil (ukurannya sangat kecil + ukuran Angstrom, tidak dapat diukur secara langsung) sebagai contoh sistem partikel tunggal. Penjelasan sistem partikel tunggal ini dapat dilakukan melalui hukum-hukum mekanika klasik maupun kuantum dan untuk jumlah yang cukup banyak dapat dibantu dengan menggunakan numerik (komputer).

Sistem makroskopik merupakan sistem dengan skala besar (dapat diukur), sistem ini dilengkapi dengan variabel makroskopik yaitu variabel yang dapat diukur (tekanan, temperatur, volume, energi, …). Fisika statistik mencoba untuk menjembatani bagaimana keadaan mikroskopik mampu menjelaskan keadaan makroskopik.

Sebagai contoh, ketika kita mengamati sistem N partikel dalam keadaan wujud gas yang suatu saat secara tiba-tiba sistem terkondensasi sehingga sistem berada dalam keadaan fase cair. Jika kita melihat tinjauan mikroskopik, maka kita akan melihat partikel penyusun sistem pada fase gas akan berubah menjadi partikel penyusun sistem pada fase cair. Perubahan ini dapat diumpamakan sebagai proses reproduksi pertumbuhan partikel penyusun sistem pada fase cair. Mampukah fisika (mekanika, termodinamika, listrik-magnet, gelombang, …) menjelaskan keadaan ini?. Untuk itu perlu dikembangkan konsep baru agar dapat menjelaskan keadaan tersebut.

Sebagai contoh, ketika kita mengamati sistem N partikel dalam keadaan wujud gas yang suatu saat secara tiba-tiba sistem terkondensasi sehingga sistem berada dalam keadaan fase cair. Jika kita melihat tinjauan mikroskopik, maka kita akan melihat partikel penyusun sistem pada fase gas akan berubah menjadi partikel penyusun sistem pada fase cair. Perubahan ini dapat diumpamakan sebagai proses reproduksi pertumbuhan partikel penyusun sistem pada fase cair. Mampukah fisika (mekanika, termodinamika, listrik-magnet, gelombang, …) menjelaskan keadaan ini?. Untuk itu perlu dikembangkan konsep baru agar dapat menjelaskan keadaan tersebut.

Fisika statistik mencoba untuk menjelaskan keadaan tersebut, melalui penggunaaan konsep-konsep dasar fisika (mekanika, termodinamika, listrik- magnet, gelombang, …), perilaku sistem mikroskopik dibangun beserta syarat batas fisisnya. Untuk melakukan estimasi makroskopik berdasarkan fluktuasi perilaku sistem mikroskopik tersebut kita perlu menggunakan konsep-konsep probabilitas yang bersesuaian dengan sistem yang kita bangun. Sehingga dalam perkuliahan fisika statistik pemahaman konsep dasar fisika sangat diperlukan. Berbicara tentang sistem makroskopik, berarti kita membicarakan tentang variabel makroskopik yang menjadi ciri dari sistem tersebut. Variabel makroskopik menjelaskan karakter fisis sistem yang informasinya didapat melalui hasil pengukuran. Pengukuran terjadi ketika sistem berada dalam setimbang dan hal ini berkaitan dengan jumlah kejadian mikro dengan peluang terbesar

Sekian artikel hari ini semoga bermanfaat, dan mohon maaf bila terdapat kesalahan dalam penulisan artikel kami. Jangan lupa follow and share ke teman-teman kalian ya,,, terima kasih.

Salam hangat

penulis