Radiasi Benda Hitam

Black Body Radiation? Aplikasinya apa yaa?? Cek yuk!

          Apa sih black body radiation? Itu tuh bahasa inggrisnya dari radiasi benda hitam. Terus radiasi benda hitam itu apa? Seperti apa? Eitss.. Sebelum kita membahas radiasi benda hitam, kita akan bahas terlebih dulu tentang radiasi. Radiasi? Pasti tau dong apa itu radiasi? Temen-temen tau kan kalau panas dari matahari sampai ke bumi itu melalui gelombang elektromagnetik. Nah perpindahan itu disebut radiasi, dimana radiasi itu dapat berlangsung dalam ruang hampa. Radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat dari suhunya disebut radiasi termal.

Sekarang kita baru nih ngebahas radiasi benda hitam. Kalau dilihat dari sejarahnya, istilah “benda hitam” itu pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Robert Kirchhoff, seorang fisikawan asal Jerman, pada tahun 1862. Kalau dalam Fisika, benda hitam (black body) adalah sebutan untuk benda yang mampu menyerap kalor radiasi (radiasi termal) dengan baik. Biar gak bingung, benda hitam kita modelkan seperti suatu rongga dengan celah bukaan yang sangat kecil deh, seperti gambar di bawah ini nih.

          Jika ada radiasi yang masuk ke dalam rongga lewat lubang, maka radiasi itu akan dipantulkan berulang-ulang oleh dinding dalam rongga, sehingga terserap habis energinya. Dalam dunia fisika, benda hitam (black body) adalah benda yang menyerap seluruh radiasi yang jatuh padanya, tak bergantung dari frekuensinya (Beiser, 1990).

          Tapi jangan salah, meskipun namanya benda hitam, objek atau bendanya itu tidak harus selalu berwarna hitam loh. Sebuah benda hitam dapat mempunyai cahayanya sendiri sehingga warnanya bisa lebih terang, walaupun benda itu menyerap semua cahaya yang datang padanya. Sedangkan suhu dari benda hitam itu sendiri berpengaruh terhadap jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya.

          Tadi kan sudah cukup jelas ya tentang black body (benda hitam), nah sekarang kalau Radiasi Benda Hitam itu apa sih? Radiasi benda hitam itu adalah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh sebuah benda hitam. Atau simpelnya itu radiasi dari sebuah lubang kecil pada sebuah rongga. Radiasi ini menjangkau seluruh daerah panjang gelombang. Distribusi energi pada daerah panjang gelombang ini memiliki ciri khusus, yaitu suatu nilai maksimum pada panjang gelombang tertentu. Letak nilai maksimumnya tergantung pada temperatur yang akan bergeser ke arah panjang gelombang pendek seiring dengan meningkatnya temperatur. Biar gak bingung lagi, hal itu dapat diaplikasikan pada materi efek rumah kaca nih guys, dimana secara alamiah sinar matahari yang masuk ke bumi, sebagian akan dipantulkan kembali oleh permukaan bumi ke angkasa. Lalu sebagian sinar matahari yang dipantulkan itu akan diserap oleh gas-gas di atmosfer yang menyelimuti bumi yang biasa kita sebut gas rumah kaca, sehingga sinar itu jadi terperangkap dalam bumi. Peristiwa ini  kita kenal dengan efek rumah kaca.

          By the way, sudah cukup jelas ya? Sekarang mari kita lanjut bahas tentang aplikasinya. Ada beberapa aplikasi nih dari radiasi benda hitam:

Yang pertama, ada Komputer Fotonik

          Kiprah mekanika kuantum di masa-masa mendatang barang kali masih akan tetap diperhitungkan. Misteri lain yang mungkin lebih besar barangkali masih tersimpan dalam teori kuantum itu. Paling tidak para ilmuwan berharap dengan mengendarai kuantum mereka akan sampai pada tujuan untuk mewujudkan impian berupa hadirnya perangkat fotonik serta gagasan pembuatan komputer fotonik (komputer kuantum) yang akan mencerahkan kehidupan manusia di awal milenium ketiga ini. Arun N. Netravali, ilmuwan berdarah India yang menjabat Vice President Research Lucent Technology dan Direktur Bell Labs di AS, telah melakukan terobosan dalam proses pembuatan prosesor fotonik, sehingga beliau pada tahun 1998 menerima penghargaan tertinggi dari perusahaan elektronik NEC, Jepang. Wow, basis dari perangkat fotonik ini bukan lagi pada teknologi silikon seperti yang saat ini banyak diaplikasikan, melainkan mulai bergerak menuju teknologi foton yang memanfaatkan cahaya. Para ilmuwan sebenarnya sudah sejak lama berusaha mencari alternatif lain dalam mengembangkan komputer elektronik, lho. Mereka umumnya melirik jalan untuk beralih dari komputer elektronik ke komputer fotonik. Banyak kelebihan yang dimiliki komputer fotonik ini jika kelak benar-benar bisa diwujudkan, yaitu :

Ø    Pada komputer elektronik sinyal dibawa oleh berkas elektron, sedang pada komputer fotonik sinyal itu dibawa oleh foton (gelombang elektromagnetik) dalam bentuk cahaya tampak.

Ø    Gerak atau cepat rambat foton cahaya paling tidak mencapai tiga kali lebih cepat      dibandingkan cepat rambat elektron. Oleh sebab itu, komputer fotonik akan bekerja jauh    lebih cepat dibandingkan komputer elektronik yang saat ini beredar.

Ø    Semua cahaya tidak dapat saling mengganggu (berinterferensi) kecuali jika cahaya-cahaya itu berasal dari satu sumber. Di samping itu, cahaya dapat merambat di dalam      serat optis yang lebih ringan dibandingkan logam (tembaga) yang saat ini dipakai sebagai media aliran elektron pada komputer elektronik.

Ø    Pada komputer elektronik data disimpan dalam medium dua dimensi seperti pita        magnetik dan yang lainnya, sedang pada komputer fotonik data dapat disimpan secara        tiga dimensi dalam medium yang ketebalannya berorde mikro meter. Jadi satu       penyimpan fotonik bisa memiliki kapasitas yang setara dengan ribuan penyimpan elektronik.

         

          Wah, banyak sekali ya kelebihan-kelebihannya. Kini para ilmuwan telah berhasil menghadirkan sumber cahaya dalam bentuk laser semikonduktor dan LED (Light Emitting Diode) yang dapat dipakai sebagai sumber pembawa sinyal pada komputer fotonik. Teknologi serat optis pun sudah berkembang sedemikian rupa sehingga siap mendukung tampilnya perangkat fotonik. Riset menuju terwujudnya komputer fotonik berkembang sangat pesat dan telah mencapai tingkat yang sangat mengagumkan. Tidak mustahil jika komputer fotonik ini akan segera hadir di hadapan kita dan ikut meramaikan unjuk kecanggihan teknologi moderen di awal milenium tiga ini. Amien..

Lalu yang kedua ada Termografi

 
          Salah satu penerapan perpindahan kalor dengan cara radiasi adalah Termografi. Alatnya namanya termograf. Termograf biasa digunakan untuk mendeteksi tumor, kanker dan lain-lain. Jalan ceritanya seperti ini… Biasanya proses metabolisme pada bagian tubuh yang ada tumor atau kanker cukup tinggi. Karenanya suhu bagian tubuh tersebut lebih tinggi. Ingat ya, semakin tinggi suhu, semakin banyak kalor yang dipancarkan alias diradiasikan. Nah, tugas si termograf adalah menscan alias mengukur besarnya kalor yang diradiasikan oleh semua bagian tubuh. Bagian tubuh yang memancarkan kalor paling banyak tentu saja pantas dicurigai.

          Nah jadi begitulah aplikasi dari radiasi benda hitam atau bahasa inggrinya black body radiation. Tidak ada radiasi yang dapat keluar atau dipantulkan. Namun demikian, dalam fisika klasik, secara teori benda hitam haruslah juga memancarkan seluruh panjang gelombang energi yang mungkin, karena hanya dari sinilah energi benda itu dapat diukur.

          Setiap benda itu secara kontinu memancarkan radiasi panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Bahkan sebuah kubus es pun juga memancarkan radiasi panas, sebagian kecil dari radiasi panas ini ada dalam daerah cahaya tampak. Walaupun demikian kubus es ini tak dapat dilihat dalam ruang gelap. Serupa dengan kubus es, badan manusia pun memancarkan radiasi panas dalam daerah cahaya tampak, tetapi intensitasnya tidak cukup kuat untuk dapat dilihat dalam ruang gelap. Begitu lho…

Semoga artikel ini bermanfaat dan bisa menambah wawasan teman-teman yaa….

By : Erika Ristiyani

Pendidikan Kimia

email: erikaristiyani@gmail.com

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK I by Erika Ristiyani

A.    Judul Percobaan          : Penentuan massa molekul zat berdasarkan massa jenis

B.     Tanggal Percobaan      : Jumat, 21 Oktober 2011

C.     Tujuan Percobaan        : Menentukan massa molekul zat berdasarkan massa jenis

D.    Landasan Teori           :

Banyak senyawa-senyawa kimia dalam wujud cair yang memiliki sifat mudah menguap, terutama senyawa-senyawa organik, sehingga penentuan massa molekunya dapat dilakukan berdasarkan pada massa jenis gas yang terjadi pada proses penguapannya. Secara matematika massa jenis zat dinyatakan dengan persamaan:

r =

Dengan r adalah massa jenis (g.mL^-1); w adalah massa gas (gram); dan v adalah volum gas. Dengan demikian, jika mengetahui berapa jumlah volum gas yang dihasilkan dalam proses penguapan sejumlah massa gas tersebut, maka massa jenisnya dapat diketahui.

            Pada kondisi-kondisi tertentu, gas yang terjadi dapat dianggap bersifat ideal. Oleh karena itu, persamaan gas ideal dapat diterapkan terhadap gas tersebut.

                        PV = nRT

Denga P adalah tekanan gas (atm); V adalah volum gas (liter); n adalah jumlah mol gas (mol); R dalah tetapan gas ideal (L.atm.K^-1.mol^-1). Dan T adalah temperatur gas (Kelvin).

Sementara itu, jumlah mol gas dinyatakan dengan persamaan

                        n =

dengan Mr adalah massa molekul gas. Sehingga akan didapat persamaan:

                        Mr =       atau    Mr = r

Jika syarat-syarat untuk gas ideal tidak terpenuhi, maka persamaan di atas tidak dapat digunakan untuk penentuan massa molekul tersebut.

E.     Alat dan Bahan           :

·         Alat     :

Labu Erlenmeyer 250 ml

Desikator

Thermometer

Penangas air (water bath)

Neraca analitik

Gelas kimia 500 ml

Gelas ukur 10 ml

Jarum

Gunting penjepit

Barometer

Statif dan ring

·         Bahan  :

Cairan volatil

Aluminium foil

Aquades

Karet gelang

F.      Prosedur Kerja            :

1.      Mengambil sebuah labu Erlenmeyer 250 ml yang bersih dan kering, menutupnya dengan aluminium foil dan mengikatnya dengan karet gelang

2.      Menimbang labu Erlenmeyer tersebut dengan neraca analitik

3.      Membuka tutup aluminium foil dari Erlenmeyer dan memasukkan 5 ml cairan volatile. Kemudian menutup kembali dengan rapat sehingga kedap udara.

4.      Membuat lubang kecil pada tutup aluminium foil tersebut menggunakan jarum agar gas dapat keluar.

5.      Merendam labu Erlenmeyer dalam penangas air sampai batas 2 cm dari tutup aluminium foil.

6.      Membiarkan sampai semua cairan volatil menguap. Kemudian pemanasan dihentikan dan mencatat suhu pada penangas air.

7.      Mengeringkan labu Erlenmeyer dari sisa air yang melekat pada bagian luar kemudian didinginkan dalam desikator.

8.      Mengeluarkan labu Erlenmeyer dari desikator dan menimbang berat labu Erlenmeyer tersebut berikut tutupnya dan pengikatnya.

9.      Menentukan volume labu Erlenmeyer dengan jalan mengisinya dengan air dan menimbang massa air yang terdapat dalam Erlenmeyer tersebut, sehingga volume Erlenmeyer dapat ditentukan:

Volume= massa air/ρ air

10.  Mengukur tekanan air menggunakan barometer

11.  Menghitung massa jenis cairan tersebut

12.  Menentukan berat molekul senyawa tersebut

G.    Hasil Pengamatan       :

·         Berat labu Erlenmeyer kosong + tutup: 112, 954 gram

·         Berat labu Erlenmeyer + uap senyawa: 114, 1397 gram

·         Berat senyawa volatil (gas)                 : 1, 1743 gram

·         Suhu percobaan                                   : 85^oC

·         Tekanan udara luar                              : 759 mmHg

·         Tetapan gas                                         : 0,082 L atm/mol^oK

·         Volume gas senyawa volatil               : 0,321 L

·         Bobot molekul senyawa volatil           : 107,462 gram/mol

Analisis data:

Bobot molekul senyawa volatil:

BM =  = r  =

                               = 107,462 gram/mol

Berat molekul sampel (kloroform) sebenarnya: 120 gram/mol

Maka, persentase kelasalahannya adalah:

Persentase kesalahan = x 100%

                                  =  x 100%

                                  = x 100%

                                  = 10,45%

                                   

H.    Pembahasan                :

Pada percobaan kali ini akan dibahas mengenai penentuan massa molekul zat berdasarkan massa jenis. Untuk menentukan massa molekul zat tersebut, digunakan cairan volatil. Cairan volatil adalah cairan yang mudah menguap sehingga penentuan massa molekulnya dapat dihitung berdasarkan massa jenis gas yang terbentuk pada proses penguapannya.

Berdasarkan hasil percobaan, diperoleh bobot molekul cairan volatil tersebut adalah 107,462 gram/mol. Berdasarkan cirri-ciri fisiknya, cairan tersebut adalah kloroform, dimana bobot molekul menurut referensi adalah 120 gram/mol. Bobot molekul berdasarkan percobaan dengan bobot molekul berdasarkan referensi tidak berbeda jauh. Namun meskipun tidak berbeda jauh, tetap saja berbeda, sehingga dapat dipastikan ada faktor-faktor yang mempengaruhi perbedaan antara bobot molekul dari referensi dengan hasil percobaan. Faktor-faktor tersebut diantaranya: pada saat penimbangan kurang akurat, volatil tidak menguap sempurna pada saat pemanasan di penangas air, dan pada saat pendinginan di dalam desikator labu Erlenmeyer tidak sepenuhnya kering. Faktor-faktor itulah yang menyebabkan perbedaan hasil perhitungan bobot molekul dari hasil percobaan dan dari referensi.

I.       Kesimpulan                 :

·         Berat molekul senyawa volatil berdasarkan percobaan adalah 107,462 gram/mol

·         Berat mollekul senyawa volatil berdasarkan referensi adalah 120 gram/mol

·         Perbedaan berat molekul senyawa volatil antara hasil percobaan dan referensi disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya: pada saat penimbangan, pada saat di uapkan, dan pada saat didinginkan.

Daftar Pustaka

Atkins, P.W. 1997. Kimia Fisika Edisi Keempat Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Brady, James E. 1995. Kimia Universitas Asas dan Struktur Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Binarupa Aksara.

K.S Dogra, S Dogra.2009. Kimia Fisik dan Soal-soal. Jakarta: Universitas Indonesia pers.

Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat Jilid 1. Terjemahan Suminar. Jakarta: Erlangga.

Rohman, Ijang dan Sri Mulyani. Kimia Fisika 1. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia.