TEORI RAYLEIGH-JEANS

Penjelasan Singkat

Rayleigh dan Jeans mengusulkan suatu model sederhana untuk menerangkan bentuk spektrum radiasi benda hitam. Penelitian mereka yaitu molekul/ muatan dinding (permukaan) benda berongga dihubungkan oleh semacam pegas. Ketika suhu benda dinaikkan, maka gerakan muatan di dalamnya akan semakin cepat, sehingga energi kinetiknya akan semakin besar pula. Getaran tersebut mengakibatkan perubahan kecepatan muatan (positif-nol-negatif-nol-positif… dst). Dengan demikian muatan selalu mendapatkan percepatan setiap saat. Muatan yang dipercepat inilah yang menimbulkan radiasi benda hitam.Mereka menganggap bahwa molekul atau muatan di permukaan dinding benda berongga dihubungkan oleh semacam pegas. Ketika suhu benda dinaikkan, muatan-muatan tersebut mendapatkan energi kinetiknya untuk bergetar. Dengan bergetar berarti kecepatan muatan berubah-ubah (positif - nol - negatif - nol - positif, dan seterusnya.
Melalui model di atas, Rayleigh dan Jeans menurunkan rumus distribusi intensitas, yang jika digambarkan grafiknya maka model yang diusulkan oleh Rayleigh dan Jeans berhasil menerangkan spektrum radiasi benda hitam pada panjang gelombang yang besar, namun gagal untuk panjang gelombang yang kecil. Rayleigh-Jeans mengasumsikan dinding rongga berupa konduktor, yang jika dipanaskan elektron-elektron pada dinding rongga akan tereksitasi secara thermal sehingga berosilasi. Berdasarkan teori Maxwell, osilasi elektron ini menghasilkan radiasi elektromagnet. Radiasi ini akan terkurung di dalam rongga dalam bentuk gelombang-gelombang tegak., maka di dinding rongga terjadi simpul-simpul gelombang, karena dinding rongga berupa konduktor.
Teori elektromagnetik dan termodinamika klasik menyatakan bahwa hubungan intensitas radiasi dengan panjang gelombang yang dipancarkan memiliki hasil yang dapat dibandingkan dengan kurva hasil eksperimen

Ketidaksesuaian persamaan Rayleigh-Jeans yang terjadi pada spektrum gelombang pendek ini dikenal sebagai ultraviolet catastrophe. Istilah “catastrophe” dapat diartikan sebagai kesalahan yang fatal. Hal ini menjadi permasalahan yang serius bagi fisika klasik karena dasar pemikiran Rayleigh-Jeans adalah teori elektromagnetik dan termodinamika yang telah teruji kebenarannya. Fisika klasik tidak dapat menjelaskan fenomena radiasi benda hitam, sehingga diperlukan suatu teori fisika yang baru, yaitu teori kuantum.

Read More »

Add Comment

Unknown Quantum

PRINSIP KERJA SPEKTROFOTOMETER

Pengertian Spektrofotometri  

Spektrofotometri sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari  spektrometer dan fotometer. Spektrofotometer menghasilkan sinar dari spectrum  dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi. Jadi spektrofotometer digunakan untuk mengukur energy relatif jika energy tersebut ditransmisikan, direfleksikan atau
diemisikan sebagai fungsi panjang gelombang. Kelebihan spektrofotometer dengan fotometer adalah panjang gelombang dari sinar putih dapat lebih di deteksi dan cara ini diperoleh dengan alat pengurai seperti prisma, grating atau celah optis. Pada fotometer filter dari berbagai warna yang mempunyai spesifikasi melewatkan trayek pada panjang gelombang tertentu (Gandjar,2007)

 Prinsip Kerja Spektrofotometri

Spektrum elektromagnetik dibagi dalam beberapa daerah cahaya. Suatu  daerah akan diabsorbsi oleh atom atau molekul dan panjang gelombang cahaya  yang diabsorbsi dapat menunjukan struktur senyawa yang diteliti. Spektrum  elektromagnetik meliputi suatu daerah panjang gelombang yang luas dari sinar  gamma gelombang pendek berenergi tinggi sampai pada panjang gelombang mikro  (Marzuki Asnah 2012)
Spektrum absorbsi dalam daerah-daerah ultra ungu dan sinar tampak  umumnya terdiri dari satu atau beberapa pita absorbsi yang lebar, semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UV-tampak. Oleh karena itu mereka  mengandung electron, baik yang dipakai bersama atau tidak, yang dapat dieksitasi  ke tingkat yang lebih tinggi. Panjang gelombang pada waktu absorbsi terjadi  tergantung pada bagaimana erat elektron terikat di dalam molekul. Elektron dalam  satu ikatan kovalen tunggal erat ikatannya dan radiasi dengan energy tinggi, atau  panjang gelombang pendek, diperlukan eksitasinya (Wunas,2011) 
Keuntungan utama metode spektrofotometri adalah bahwa metode ini  memberikan cara sederhana untuk menetapkan kuantitas zat yang sangat kecil.  Selain itu, hasil yang diperoleh cukup akurat, dimana angka yang terbaca langsung dicatat oleh detector dan tercetak dalam bentuk angka digital ataupun grafik yang sudah diregresikan (Yahya S,2013). Secara sederhana instrument spektrofotometeri  yang disebut spektrofotometer terdiri dari :


Fungsi masing-masing bagian : 
1. Sumber sinar polikromatis berfungsi sebagai sumber sinar polikromatis dengan berbagai macam rentang panjang gelombang. 
2. Monokromator berfungsi sebagai penyeleksi panjang gelombang yaitu mengubah cahaya yang berasal dari sumber sinar polikromatis menjadi cahaya monokromatis. Pada gambar di atas disebut sebagai pendispersi atau penyebar cahaya. dengan adanya pendispersi hanya satu jenis cahaya atau cahaya dengan panjang gelombang tunggal yang mengenai sel sampel. Pada gambar di atas hanya cahaya hijau yang melewati pintu keluar. Proses dispersi atau penyebaran cahaya seperti yang tertera pada gambar.

 3. Sel sampel berfungsi sebagai tempat meletakan sampel

- UV, VIS dan UV-VIS menggunakan kuvet sebagai tempat sampel. Kuvet biasanya terbuat dari kuarsa atau gelas, namun kuvet dari kuarsa yang terbuat dari silika memiliki kualitas yang lebih baik. Hal ini disebabkan yang terbuat dari kaca dan plastik dapat menyerap UV sehingga penggunaannya hanya pada spektrofotometer sinar tampak (VIS). Kuvet biasanya berbentuk persegi panjang dengan lebar 1 cm.
- IR, untuk sampel cair dan padat (dalam bentuk pasta) biasanya dioleskan pada dua lempeng natrium klorida. Untuk sampel dalam bentuk larutan dimasukan ke dalam sel natrium klorida. Sel ini akan dipecahkan untuk mengambil kembali larutan yang dianalisis, jika sampel yang dimiliki sangat sedikit dan harganya mahal. 
4. Detektor berfungsi menangkap cahaya yang diteruskan dari sampel dan mengubahnya menjadi arus listrik.  Macam-macam detector yaitu Detektor foto (Photo detector),Photocell, misalnya CdS, Phototube, Hantaran foto, Dioda foto, Detektor panas 
5. Read out merupakan suatu sistem baca yang menangkap besarnya isyarat listrik yang berasal dari detector. Adapun hal-hal yang harus diperhatikan dalam spektrofotometri adalah :
a. Pada saat pengenceran alat alat pengenceran harus betul-betul bersih tanpa adanya zat pengotor
b. Dalam penggunaan alat-alat harus betul-betul steril
c. Jumlah zat yang dipakai harus sesuai dengan yang telah ditentukan
d. Dalam penggunaan spektrofotometri uv, sampel harus jernih dan tidak keruh
e. Dalam penggunaan spektrofotometri uv-vis, sampel harus berwarna. 
 

Serapan dapat terjadi jika foton/radiasi yang mengenai cuplikan memiliki energi yang sama dengan energi yang dibutuhkan untuk menyebabkan terjadinya perubahan tenaga. Jika sinar monokromatik dilewatkan melalui suatu lapisan larutan dengan ketebalan (db), maka penurunan intesitas sinar (dl) karena melewati lapisan larutan tersebut berbanding langsung dengan intensitas radiasi (I), konsentrasi
spesies yang menyerap (c), dan dengan ketebalan lapisan larutan (db).  Secara matematis, pernyataan ini dapat dituliskan :

Read More »

Add Comment

Unknown

PRINSIP KERJA AC (AIR CONDITIONER)

Bagaimana prinsip kerja  AC (Air Conditioner) sehingga mampu memberikan efek pendingin dalam ruangan Anda? AC alias Air Conditioner alias Pengkondision Udara merupakan seperangkat alat yang mampu mengkondisikan ruangan yang kita inginkan, terutama mengkondisikan ruangan menjadi lebih rendah suhunya dibanding suhu lingkungan sekitarnya. AC memang berbeda dibandingkan dengan kipas angin. Kipas angin hanya mengandalkan gerakan udara dengan putaran kipas, sedangkan ac cara kerjanya lebih kompleks diabadingkan kipas angin dan mampu menghasilkan udara yang dingin.
Oleh karena itu, tidak bisa dipungkiri jika alat elektronik satu ini sangat dibutuhkan di dalam ruangan, terutama jika musim kemarau mulai datang dengan suhunya yang sangat panas. Seperangkat AC terdria atas berbagai komponen dasar diantaranya sebagai berikut:

baca juga:Perubahan wujud zat

KONDENSOR

Kondensor adalah suatu alat yang terdiri dari jaringan pipa dan digunakan untuk mengubah uap menjadi zat cair (air). dapat juga diartikan sebagai alat penukar kalor (panas) yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida.  Dalam penggunaanya kondensor diletakkan diluar ruangan yang sedang didinginkan supaya panas yang keluar saat pengoprasiannya dapat dibuang keluar sehingga tidak mengganggu proses pendinginan.
Cara kerja dari jenis alat ini ialah proses pengubahan dilakukan dengan cara mengalirkan uap kedalam ruangan yang berisi susunan pipa dan uap tersebut akan memenuhi permukaan luar pipa sedangkan air yang berfungsi sebagai pendingin akan mengalir di dalam pipa (tube side), maka akan terjadi kontak antara keduanya dimana uap yang memiliki temperatur panas akan bersinggungan dengan air pendingin yang berfungsi untuk menyerap kalor dari uap tersebut, sehingga temperatur steam (uap) akan turun dan terkondensasi.

ORIFICE TUBE

di mana cairan bertekanan tinggi diturunkan tekanan dan suhunya menjadi cairan dingin bertekanan rendah. Dalam beberapa sistem, selain memasang sebuah orifice tube, dipasang juga katup ekspansi.

HEAT EXCHANGER

Bagian ini merupakan tempat pertukaran panas dari dalam system pendingin menuju luar ruangan.komponen ini adalah pintu yang menghadp ke luar ruangan. Pada komponen inilah panas yang ada di dalam ruangan dikeluarkan menuju udara bebas.

SRAINER

Setelah suhu panas yang ada di dalam ruangan dikeluarkan dengan bantuan kipas, maka akan terjadi pengembunan gas Freon kembali menjadi berbentuk cairan. Cairan itu kemudian akan masuk ke strainer untuk ditampung sementara sebelum masuk kembali menuju evaporator. Namun sekrang ini tidak semua system AC menggunakan strainer.

EVAPORATOR

Refrigent menyerap panas dalam ruangan melalui kumparan pendingin dan kipas evaporator meniupkan udara dingin ke dalam ruangan. Refrigent dalam evaporator mulai berubah kembali menjadi uap bertekanan rendah, tapi masih mengandung sedikit cairan. Campuran refrigent kemudian masuk ke akumulator / pengering. Ini juga dapat berlaku seperti mulut/orifice kedua bagi cairan yang berubah menjadi uap bertekanan rendah yang murni, sebelum melalui kompresor untuk memperoleh tekanan dan beredar dalam sistem lagi. Biasanya, evaporator dipasangi silikon yang berfungsi untuk menyerap kelembapan dari refrigent.

TERMOSTAT

Thermostat berfungsi untuk mengendalikan suhu supaya tidak terlalu dingin. ketika suhu pada ruangan telah mencapai temperatur tertentu, maka thermostat inilah yang kemudian akan memutus aliran listrik menuju kompresor.
Dampaknya pendingin hanya akan dilakukan oleh kipas terhadap sisa Freon di sekitar evaporator. Thermostat juga akan menghubungkan kembali aliran listrik untuk kompresor setelah suhu di dalam ruangan kembali naik diatas batas temperature yang telah disesuaikan pada unit thermostat.
Thermostat pada AC beroperasi menggunakan lempengan bimetal yang sangat peka terhadap perubahan suhu di dalam ruangan. Lempengan ini dibuat dari 2 metal yang mempunyai koefisien pemuaian yang berbeda. Pada saat temperature meningkat, metal bagian luar memuai terlebuh dahulu, sehingga akan mengakibatkan lempeng membengkok dan pada akhirnya akan menyentuh sirkuit listrik yang menjadikan motor AC aktif.

KIPAS/FAN

Kipas yang berada di balik evaporator ataupun het changer mempunyai fungsi untuk mempercepat aliran udara menuju permukaan ke dua komponen penting dalan proses melepas serta menyerap panas.

PRINSIP KERJA

Kompresor yang ada pada sistem pendingin dipergunakan sebagai alat untuk memampatkan fluida kerja (refrigent), jadi refrigent yang masuk ke dalam kompresor dialirkan ke condenser yang kemudian dimampatkan di kondenser.

Di bagian kondenser ini refrigent yang dimampatkan akan berubah fase dari refrigent fase uap menjadi refrigent fase cair, maka refrigent mengeluarkan kalor yaitu kalor penguapan yang terkandung di dalam refrigent. Adapun besarnya kalor yang dilepaskan oleh kondenser adalah jumlahan dari energi kompresor yang diperlukan dan energi kalor yang diambil evaparator dari substansi yang akan didinginkan.

Pada kondensor tekanan refrigent yang berada dalam pipa-pipa kondenser relatif jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan refrigent yang berada pada pipi-pipa evaporator.

Setelah refrigent lewat kondenser dan melepaskan kalor penguapan dari fase uap ke fase cair maka refrigent dilewatkan melalui katup ekspansi, pada katup ekspansi ini refrigent tekanannya diturunkan sehingga refrigent berubah kondisi dari fase cair ke fase uap yang kemudian dialirkan ke evaporator, di dalam evaporator ini refrigent akan berubah keadaannya dari fase cair ke fase uap, perubahan fase ini disebabkan karena tekanan refrigent dibuat sedemikian
rupa sehingga refrigent setelah melewati katup ekspansi dan melalui evaporator tekanannya menjadi sangat turun.

Hal ini secara praktis dapat dilakukan dengan jalan diameter pipa yang ada dievaporator relatif lebih besar jika dibandingkan dengan diameter pipa yang ada pada kondenser.

Dengan adanya perubahan kondisi refrigent dari fase cair ke fase uap maka untuk merubahnya dari fase cair ke refrigent fase uap maka proses ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, dalam hal ini energi yang dipergunakan adalah energi yang berada di dalam substansi yang akan didinginkan.

Dengan diambilnya energi yang diambil dalam substansi yang akan didinginkan maka enthalpi [*] substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun, dengan turunnya enthalpi maka temperatur dari substansi yang akan didinginkan akan menjadi turun. Proses ini akan berubah terus-menerus sampai terjadi pendinginan yang sesuai dengan keinginan.

Dengan adanya mesin pendingin listrik ini maka untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur suatu substansi dapat dengan mudah dilakukan.

Perlu diketahui :

Kunci utama dari AC adalah refrigerant, yang umumnya adalah fluorocarbon yang mengalir dalam sistem, menjadi cairan dan melepaskan panas saat dipompa (diberi tekanan), dan menjadi gas dan menyerap panas ketika tekanan dikurangi. Mekanisme berubahnya refrigerant menjadi cairan lalu gas dengan memberi atau mengurangi tekanan terbagi mejadi dua area: sebuah penyaring udara, kipas, dan cooling coil (kumparan pendingin) yang ada pada sisi ruangan dan sebuah kompresor (pompa), condenser coil (kumparan penukar panas), dan kipas pada jendela luar.

Udara panas dari ruangan melewati filter, menuju ke cooling coil yang berisi cairan refrigerant yang dingin, sehingga udara menjadi dingin, lalu melalui teralis/kisi-kisi kembali ke dalam ruangan. Pada kompresor, gas refrigerant dari cooling coil lalu dipanaskan dengan cara pengompresan. Pada condenser coil, refrigerant melepaskan panas dan menjadi cairan, yang tersirkulasi kembali ke cooling coil. Sebuah thermostat mengontrol motor kompresor untuk mengatur suhu ruangan.

Read More »

Add Comment

Unknown Alat-alat

GEJALA RADIASI TERMAL

Kajian tentang radiasi benda hitam bertujuan menjelaskan fenomena yang terkait dengan intensitasi radiasi (daya emisi) suatu benda pada temperatur tertentu. Meskipun pada dasarnya semua benda memiliki sifat menyerap radiasi namun terdapat perbedaan kemampuan terhadap proeses penyerapan. Gejala radiasi termal dapat teramati dengan mata telanjang pada saat anda memanaskan sebuah batangan logam. Pada tahun 1792, T. Wedjwood mendapati bahwa sifat universal dari sebuah objek yang dipanaskan tidak bergantung pada komposisi dan sifat kimia, bentuk, dan ukuran benda. Selanjutnya, pada tahun 1859 G. Kirchoff membuktikan sebuah teorema yang didasarkan pada sifat termodinamika benda bahwa pada benda dalam kesetimbangan termal, daya emisi (pancar) dan daya absorbsi (serap) sama besar. Ide Kirchoff dinyatakan dalam sebuah persamaan di bawah,

dengan ef adalah daya emisi per frekuensi cahaya tiap satuan luas, f adalah frekuensi cahaya, T suhu mutlak benda, dan Af daya absorbsi (yaitu fraksi daya masuk yang diserap per frekuensi tiap satuan luas. Benda hitam didefinisikan sebagai benda yang menyerap semua radiasi elektromagnetik yang mengenainya, sehingga benda tersebut menjadi berwarna hitam, atau pada persamaan di atas berlaku Af = 1 sehingga ef = J (f, T) (daya emisi per frekuensi per satuan luas hanya bergantung pada f dan T saja).

Read More »

Add Comment

Unknown Fisika Modern, Quantum