Lingkup ilmu pengetahuan alam
b. Prinsip Pembangkit Listrik
Yüklə 396,21 Kb.
|
b. Prinsip Pembangkit Listrik Listrik merupakan keperluan dalam kehidupan sehari-hari yang sangat vital pada zaman modern ini. Tanpa listrik kita tidak dapat melihat televisi, tiada rambu-rambu lalu lintas yang baik, tidak ada lemari es, mesin cuci, dan setrika listrik. Hampir semua alat-alat keperluan rumah tangga pada zaman modern ini memerlukan lis trik. Berikut ini adalah prinsip-prinsip pembangkit tenaga listrik yang perlu kita ketahui.
Dari sebuah danau atau bendungan, air dialirkan melalui suatu terowongan dengan alat pengontrol. Terowongan itu dibuat sedemikian rupa sehingga air dijatuhkan dari ketinggian 100 m atau lebih dengan tujuan untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik yang sebesar-besarnya. Ujung terowongan itu di-tahan oleh sesuatu turbin air. Dengan dorongan air, turbin itu dapat berputar. Perputaran turbin ini digunakan untuk memutar ge nerator atau mesin pembangkit listrik. Listrik yang dihasilkan oleh generator diubah atau diatur tekanannya oleh suatu transformator. Dari transformator, listrik dialirkan ke daerah-daerah yang memerlukan. Sebelum digunakan di rumah-rumah tangga, biasanya aliran listrik diturunkan tegangannya melalui transformator lagi sehingga listrik yang dihasilkan sesuai dengan kebutuhan rumah tangga. Di Indonesia dipergunakan tegangan 220 Volt atau 110 Volt. Air yang keluar dari turbin masih dapat dimanfaatkan untuk pengairan atau irigasi.
Pada hakikatnya prinsip pembangkit listrik tenaga diesel itu adalah sama dengan pembangkit listrik tenaga air, yaitu dengan cara menggerakkan generator pembangkit listrik. Dalam pembang kit listrik tenaga diesel rotor dari generator digerakkan oleh mesin diesel. Prinsip mesin diesel itu sendiri akan diterangkan lebih lanjut. Mesin diesel dipilih sebagai salah satu alternatif karena dapat ditempatkan di mana saja diperlukan, sedangkan bahan bakarnya adalah minyak diesel atau solar yang harganya jauh lebih murah daripada harga bensin. Bila kita telaah lebih lanjut, sebenarnya pembangkit listrik te naga diesel ini bersumber dari energi kimia hasil pembakaran mi nyak diesel/solar. Jadi, hal ini merupakan suatu contoh perubahan bentuk energi dari energi kimia menjadi energi mekanik kemudian menjadi energi listrik. Perlu kita ketahui bahwa sumber minyak diesel/solar itu sebenarnya adalah fosil dari sisa kehidupan zaman purba. Sedangkan fosil itu terbentuk dari konservasi energi radiasi dari matahari.
Ada baiknya jika dijelaskan lebih dahulu apa yang dimaksud dengan tenaga nuklir. Menurut teori Rutherford dan Bohr, atom terdiri dari kulit atom dan inti atom. Kulit atom terdiri dari elektron-elektron yang bergerak mengelilingi inti atom dan bermustan listrik negatif. Inti atom terdiri dari proton yang bermuatan listrik positif dan netron yang tidak bermuatan listrik. Atom yang paling sederhana adalah Hidrogen yang terdiri dari sebuah proton sebagai inti-nya dan sebuah elektron yang mengelilingi inti itu sebagai kulitnya. Atom sederhana yang lain adalah Helium yang terdiri dari 2 buah proton serta 2 buah netron sebagai intinya dan 2 buah elek tron sebagai kulitnya. Atom-atom yang berat mempunyai kulit atom yang berlapis-lapis. Atom Uranium, misalnya mempunyai kulit atom 7 lapis dengan jumlah elektron seluruhnya 92; intinya terdiri dari 92 proton dan 146 netron. Tenaga nuklir pada hakikatnya adalah tenaga yang timbul pada pemecahan inti atom. Umumnya yang dipecah, itu adalah atom yang mempunyai inti yang berat seperti halnya uranium tersebut di atas (Zen., 2001:77). Inti atom itu dapat dipecah dengan cara menembaknya dengan netron hasil peluruhan dari zat radioaktif yang lain. Inti terpecah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dengan mengeluarkan tenaga yang besar serta netron-netron yang berasal dari inti yang pecah itu. Jadi, energi nuklir itu berasal dari tenaga yang mengikat inti atom. Tenaga yang keluar itu berupa panas. Di dalam reaktor, panas yang timbul diserap oleh suatu cairan penyerap panas yang kemudian dialirkan ke dalam air sehingga air tersebut mendidih dan menguap. Uap air inilah yang dipergunakan untuk menggerakkan turbin uap yang selanjutnya menggerakkan generator listrik.
Seperti telah anda ketahui bahwa manusia sebagai makhluk hidup lebih unggul jika dibanding dengan makhluk hidup yang lain. Hal itu terjadi karena manusia mampu menciptakan dan menggunakan alat. Salah satu alat yang sangat menakjubkan dan sangat membantu perikehidupan manusia adalah mesin-mesin. Ber-ikut ini dikemukakan beberapa jenis mesin:
Mesin ini terdiri dari silinder, piston, roda-roda penerus lengan, busi, katup bahan bakar, dan katup pembuang. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut: Posisi satu: Piston berada di bagian bawah silinder: Katup bahan bakar terbuka sementara bahan bakar yang terdiri dari bensin dan udara masuk ke dalam silinder. Posisi dua: Roda penerus bergerak melalui lengan mendorong piston ke atas silinder. Katup bahan bakar tertutup sehingga bahan bakar bersama udara tertekan dan mengakibatkan temperatur naik. Pada saat itu busi dinyalakan dan menghasilkan bunga api listrik. Percikan api itu membakar bahan bakar hingga terjadi letupan yang mendorong piston ke bawah sambil memutar roda penerus. Perputaran inilah yang menggerakkan mesin. Posisi tiga: Menunjukkan keadaan posisi piston yang sedang berada di bawah setelah letupan. Posisi empat: Roda penerus meneruskan gerak putar mesin melalui lengan mendorong piston ke atas. Pada saat itu katup bahan bakar dibuang ke luar. Roda penerus meneruskan perputaran mesin yang menarik piston ke bawah dan memasukkan bahan bakar melalui katup bahan bakar tepat seperti pada posisi satu lagi. Sebagian besar mobil dan motor menggunakan mesin jenis ini.
Hampir serupa dengan mesin bakar, mesin diesel terdiri dari silinder piston, lengan, roda penerus, katup bahan bakar, dan ka tup pembuang. Dalam mesin diesel tidak digunakan busi sebagai api pembakar. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut: Posisi satu: Piston ditarik ke bawah melalui lengan dan roda pe nerus, katup bahan bakar terbuka. Udara tersedot masuk ke dalam silinder. Posisi kedua: Roda penerus meneruskan perputaran mesin melalui lengan mendorong piston ke atas. Sementara itu katup bahan bakar tertutup. Dengan demikian udara dimanfaatkan sehingga temperaturnya menjadi tinggi sekali. Posisi tiga: Pada saat piston mendekati titik puncak (pada saat itu temperatur sudah tinggi) bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder. Posisi empat: Pada titik puncaknya bahan bakar meledak dan men dorong piston ke bawah yang melalui lengan meneruskan perputar an roda penerus. Posisi lima: Roda penerus meneruskan perputaran mesin mendo rong piston ke atas dan membuang sisa bahan bakar melalui katup pembuang yang pada saat itu dibuka. Roda penerus mene ruskan gerakan selanjutnya seperti pada posisi pertama. Demikian mesin diesel bekerja selanjutnya.
Mesin jet terdiri dari sebuah tabung pembakaran yang tahan panas, sebuah mulut untuk memasukkan udara ke dalam tabung pembakar, sebuah kompresor untuk menyemprotkan bahan-bahan bakar ke dalam tabung pembakar dan sebuah corong pembuang gas yang terletak di bagian ekornya. Mesin yang sangat sederhana ini ternyata sangat ampuh, di gunakan terutama dalam industri pesawat terbang yang bergerak cepat. Prinsip kerjanya pun sangat sederhana, yaitu bahan bakar dan udara diinjeksikan ke dalam tabung pembakar. Pada pem bakaran tersebut terbentuk gas disertai dengan temperatur tinggi. Pengembangan gas itulah yang mendorong pesawat ke depan. Selangkah lebih maju dari mesin jet sederhana itu adalah mesin turbojet. Mesin ini menggunakan turbin gas untuk mengatur pemasukan udara dan pengeluaran gas yang dikeluarkan dari me sin. Keuntungannya adalah bahwa udara dapat disedot lebih banyak dalam waktu yang singkat. Gas yang dikeluarkannya pun dapat diatur Apabila penggunaan turbin gas itu dikaitkan dengan propeler untuk menggerakkan sistem permesinan dalam pesawat tersebut maka mesin jet itu disebut turboprop. Barangkali perlu dibedakan antara mesin jet dan roket karena kedua mesin ini nampaknya serupa tapi tak sama. Perbedaannya terletak pada sistem bahan bakarnya. Pada mesin jet, bahan bakar umumnya berupa zat cair yang dibakar di dalam tabung pembakar dengan mencampurnya terlebih dahulu dengan oksigen atau udara. Roket umumnya mempunyai bahan bakarnya padat, dan bahan bakar itu telah mengandung oksigen sebagai zat pembakar, misal nya nitrat, khlorat dan sebagainya. Dalam bahan bakar itu terkandung zat-zat yang mudah terbakar, misalnya sulfida, sulfur, karbon dan sebagainya. Keunggulannya adalah bahwa dengan roket ini pesawat dapat menjelajah ruang angkasa yang hampa udara. d. Komputer Apa yang dapat diperbuat oleh manusia dengan bantuan kom puter?
Orang akan dapat memutar nomor telepon dan akan mendapatkan jawaban dengan tepat keterangan yang memadai tentang suatu topik sebagai layaknya dalam ensiklopedia, melalui telepon.
Orang dapat membeli robot-robot yang dijalankan oleh kom puter untuk keperluan-keperluan rutin dalam rumah tangga, misalnya mencuci pakaian, mencuci piring dan gelas, membuat minuman (teh, kopi dan lain-lain), memotong rumput, meng-hidangkan makanan kecil dan sebagainya.
Orang akan dapat memutar telepon untuk mendapatkan diag nosis pada tingkat pertama untuk kesehatannya.
Orang akan dapat berbelanja melalui telepon terhadap barang-barang yang sudah distandardisasikan di supermarket. Tentu saja hams ada semacam katalog yang hams dipunyai ibu-ibu rumah tangga.
e. Manfaat Nuklir Untuk Kesejahteraan Manusia Sebelum membahas tentang manfaat nuklir sebaiknya kita tinjau dulu sifat-sifat umum dari sinar zat radioaktif, karena atas dasar sifat itulah manusia memanfaatkan nuklir.
Sinar-sinar yang timbul dari suatu zat radioaktif, misalnya sinar gamma, dapat mengakibatkan:
Sifat kematian ini dapat digunakan untuk pemberantasan hama serangga, misalnya serangga yang merusak tembakau dalam gudang, bahan-bahan dari kayu, bahan makanan, dan sebagai-nya. Pembunuhan terhadap mikroba atau bakteria dapat menjadi prinsip pengawetan bahan makanan seperti ikan, beras, gandum dan sebagainya. Sifat membunuh hama atau-pun jasad renik ini pun dapat digunakan untuk menyucihamakan alat-alat kedokteran. Cara ini ternyata paling praktis karena tidak perlu panas yang tinggi yang dapat merusak alat yang tak tahan panas. Cara ini juga tidak memerlukan zat kimia; lagi pula alat-alat dapat disterilkan dalam keadaan terbungkus rapi karena sinar gamma dapat menembus pembungkus itu dan membunuh kuman yang ada di dalam bungkusan.
Sifat menghambat pertunasan dapat digunakan untuk menyimpan kentang, batang dan sebagainya dalam gudang.
Mudah-mudahan anda masih ingat pelajaran yang lalu, bahwa sifat-sifat makhluk hidup itu bersumber dari kromosom atau gen yang terdapat dalam inti sel. Ini berarti perubahan/mutasi dari gen mengakibatkan adanya perubahan sifat-sifat keturunan makhluk hidup itu. Sinar zat radioaktif mempunyai sifat dapat mengadakan mutasi dari gen. Sifat ini dapat dimanfaatkan dalam mencari bibit unggul misalnya pada padi.
Dengan menggunakan sifat sinar gamma yang mampu meng adakan mutasi gen dari biji-bijian, dapat dicari mutant-nya yaitu variasi hasil mutasi gen, yang menguntungkan bagi kehidupan ma nusia. Contoh: Padi yang umurnya lebih pendek, buahnya lebih banyak, tahan terhadap hama dan sebagainya. Atau dapat juga dicari mutant yang tahan terhadap kekeringan dengan tujuan untuk dapat ditanam pada tanah ke-ring. Dengan prinsip yang sama, mutasi gen terjadi pula pada ta naman pangan yang lain atas pengaruh gamma. Misalnya gandum, jagung, kacang, kedelai, dan sebagainya. Dengan teknik ini maka ada harapan manusia mendapatkan suatu variant yang sangat menguntungkan sehingga dapat memberi pangan terhadap penduduk dunia yang perkembangannya begitu pesat.
Mutu kayu dapat ditingkatkan dengan jalan merendam ke dalam cairan bahan organik monomer (bahan plastik). Bahan ini bila kena radiasi akan menjadi polinier (seperti plastik). Oleh karena itu bila kayu yang telah direndam dalam bahan itu kemudian dikenakan sinar radiasi, maka cairan itu menja di plastik sehingga kayu menjadi jauh lebih keras dan sangal tahan cuaca, kelembaban dan tahan terhadap serangga.
Pada prinsipnya makanan diawetkan dengan cara membunuh kuman-kuman pembusuk dengan radiasi. Keunggulan cara ini dengan cara-cara biasa adalah bahwa kita dapat bekerja tanpa pemanasan, tanpa pengasapan, dan tanpa bahan-bahan kimia sehingga tidak meninggalkan sisa-sisa bahan pengawet. Bahan makanan pun tidak rusak karena pemanasan. Keunggulan lain adalah pengawetan dapat dilakukan dalam keadaan sudah terbungkus, sehingga tidak terjadi pencemaran setelah proses pengawetan. Bahan-bahan makanan yang diawetkan dengan cara ini adalah: beras, kentang, gandum, daging ayam, bawang, buah pepaya, dan buah-huahan kering maupun sayuran atau biji-bijian.
Dalam bidang kesehatan, teknik nuklir umumnya digunakan untuk mengadakan diagnosis dari suatu penyakit dalam. Pengguna an cara-cara yang biasa misalnya dengan sinar-X seringkali tidak memberikan hasil yang begitu memuaskan dan mempunyai efek samping. Penggunaan zat radioaktif berumur pendek dengan dosis yang kecil, dapat memberikan informasi yang lebih memuaskan tentang sesuatu yang ada di dalam tubuh pasien. Beberapa contoh penggunaannya adalah untuk menentukan lokasi tumor otak, kanker, adanya kelainan pada paru-paru, kelenjar gondok, ginjal dan lain-lain.
Mungkin anda telah pernah melihat foto hasil rontgen terhadap tulang yang patah atau paru-paru. Itulah suatu contoh gambar-an hasil radiografi terhadap tulang maupun paru-paru dengan menggunakan sinar X. Prinsip yang sama digunakan terhadap industri konstruksi misalnya untuk memeriksa pipa-pipa baja lunak, kapal dan sebagainya. Dengan menggunakan sinar gamma, dapat diperoleh gambar yang menunjukkan ada atau tidaknya kerusakan atau keretakan-keretakan yang terdapat di dalam bahan bangunan tersebut. Cara ini dapat juga digunakan untuk memerik sa sambungan-sambungan baja karena dilas. Di Indonesia teknik ini sudah digunakan, misalnya oleh PLN, Pertamina, PJKA, dan pabrik-pabrik semen.
Umumnya zat-zat radioaktif dalam hidrologi (ilmu tentang tata air) digunakan sebagai perunut atau penelusur yaitu zat radio aktif itu dimasukkan ke dalam sistem misalnya aliran sungai kemudian tingkah lakunya dapat diikuti atau ditelusuri dengan alat-alat detektor misalnya Geiger Muller. Hasilnya dapat memberikan informasi mengenai keadaan sistem Muller tersebut, misalnya kecepatan air mengalir, adanya air yang merembes dalam tanah, dan ke mana rembesan itu mengalir. Contoh lain ialah zat-zat radio aktif dapat mendeteksi kebocoran pipa penyalur yang terbenam dalam tanah. Cara ini dapat juga digunakan misalnya untuk mengukur air tanah, tentang arah kecepatan air dan debit air tanah. f. Komunikasi Salah satu keperluan hidup manusia adalah berkomunikasi antara sesamanya. Untuk itu Ilmu Pengetahuan Alam dengan teknologinya, telah menyumbangkan kepada kita semua, media cetak, telegrafi, telepon, radio dan televisi. Pada tahun 1962, dunia dikejutkan oleh penemuan baru be-rupa siaran TV dan Radio melalui angkasa luar, atau tegasnya melalui satelit buatan. Dengan komunikasi melalui satelit ini maka hubungan antara manusia seluruh dunia menjadi makin rnudah. Sebelum mendalami hal ini lebih lanjut, marilah kita ikuti perkembangan dunia komunikasi sebagai berikut:
Percetakan sebagai alat komunikasi antar manusia, sangat penting artinya. Sejak awal abad ke-15 percetakan telah di gunakan orang sebagai komunikasi massa yaitu dalam surat kabar. Dengan media massa cetak ini suatu berita diikuti oleh banyak orang dalam waktu yang singkat, meskipun penyebarannya masih tergantung pada alat transportasi yang ada saat itu.
Suatu catatan sejarah menunjukkan bahwa telegrafi telah ditemukan orang sejak pertengahan abad ke-18. Lambat laun tekniknya menjadi makin sempurna sehingga pada pertengahan abad 19, jaringan telegrafi telah menjangkau dataran Eropa dan Amerika Utara. Keunggulan telegrafi ini ialah bahwa orang dapat berkomunikasi jarak jauh hingga ratusan ribu kilometer hanya dalam waktu satu dua menit saja.
Telepon ditemukan orang tidak lama setelah telegrafi, tepatnya pada tahun 1876 oleh Bell. Keunggulan telepon daripada telegrafi ialah dengan telepon orang dapat berbicara langsung dan menerima pembicaraan atau jawaban sebagai layaknya orang berbicara satu dengan yang lain. Sedangkan dengan tele grafi orang hanya dapat mengirimkan tanda-tanda yang harus diterjemahkan terlebih dahulu.
Pada telegrafi dan telepon selalu digunakan kawat-kawat penghubung antar tempat, maka radio dapat mengirim dan menerima pesan-pesan tersebut tanpa menggunakan kawat. Pesan-pesan itu dipancarkan ke udara. Demikian orang dapat berkomunikasi dengan kapal-kapal yang sedang berlayar di tengah samudera. Marconi (1896) dapat dianggap penemu ra dio telegrafi.
Salah satu alat komunikasi massa yang sangat mengesankan dan penting artinya bagi kehidupan manusia adalah gambar hidup. Cinema tidak saja dapat menyajikan gambar tetapi gambar yang dapat bergerak atau “hidup” sekaligus dengan suaranya sehingga pesan yang dikomunikasikan menjadi lengkap.
Temuan yang sangat menakjubkan pada abad ke-20 ini adalah televisi. Dengan televisi orang dapat mengirimkan suara maupun gambar hidup. Dikatakan menakjubkan karena sampai sekarang pun kiranya tidak banyak orang dapat memahami bagaimana gambar hidup dapat dikirimkan melalui kabel listrik, bahkan dapat juga tanpa melalui kawat. Namun yang jelas dengan adanya televisi manusia mendapatkan keuntungan-keuntungan yang besar untuk kesejahteraan hidupnya. Dengan TV orang dapat mengirim dan menerima berita dengan kesan yang lengkap (gambar bersuara, dan hidup). Dengan TV orang dapat memperoleh hiburan yang bermutu, terkontrol, dan murah; dengan TV orang dapat meningkatkan kualitas dan kuantitas pendidikan. Kami yakin masih begitu banyak keuntungan yang bisa diperoleh dengan TV ini.
Tentu anda sudah banyak mengetahui tentang satelit. Misalnya bulan adalah satelit bumi, yang beredar mengelilingi bumi. Satelit komunikasi juga satelit (buatan manusia) yang beredar mengelilingi bumi. Mengapa ia dapat menggantung di awang-awang dan tidak jatuh ke bumi? Pada hakikatnya ada dua faktor yang menyebabkannya, yaitu gaya tarik menarik dengan bumi dan yang kedua adalah gaya tolak menolak dengan bumi. Kedua faktor itu berimbang besarnya. Gaya tarik menarik itu tergantung dari besarnya masa dan jarak antara benda dan bumi. Berdasarkan hukum Newton, makin besar massanya makin besar pula gaya tariknya. Adapun mengenai jarak sebaliknya makin besar jaraknya (makin jauh) makin kecil gaya tariknya. Gaya tolak timbul dari kecepatan satelit beredar mengelilingi bumi. Gaya ini disebut juga gaya sentripetal atau gaya menjauhi pusat edar. Gaya ini dapat diperagakan sebagai berikut. Ambillah seutas benang atau tali, ikatkanlah sebuah benda kecil misal karet penghapus, kemudian ayunkan sehingga berputar mengelilingi tubuh anda. Kemudian lepaskan talinya. Benda itu akan melesat menjauhi anda, atau menjauhi pusat edarnya. Itulah gaya sentripetal. Jadi keseimbangan antara kedua gaya itulah yang menyebabkan satelit tetap beredar di garis edarnya, dan tidak jatuh ke bumi. Prinsip itulah yang digunakan untuk menempatkan satelit di suatu garis edar. Namun untuk satelit komunikasi seperti Palapa, ada sedikit perbedaan. Palapa tidak sekadar dapat beredar seperti halnya bulan tetapi ia ditempatkan secara tetap di atas suatu wilayah tertentu, di atas Samudera Indonesia. Jadi tegasnya letak Pa lapa terhadap permukaan bumi tetap. Penempatan demikian itu disebut “sinkron”. Apakah keuntungan adanya satelit komunikasi? Yang jelas kejutan pertama telah terjadi di tahun 1962 dengan ada nya siaran radio dan televisi yang dapat diterima dalam waktu yang sama di dua benua, yang dipisahkan oleh samudera Atlantik yaitu Eropa, dan Amerika Serikat. Dengan dimungkinkannya penerimaan siaran radio dan televisi ke seluruh muka bumi ini, maka akan terjadi perubahan-perubahan besar dalam perkembangan masyarakat yang diakibatkan oleh adanya pertukaran kebudayaan yang cepat. Penyebaran ilmu pengetahuan yang cepat mudah-mudahan saling pengertian antar manusia di seluruh dunia menjadi besar. Tak kenal maka tak sayang. Yüklə 396,21 Kb. Dostları ilə paylaş:
|