A water heater is powered by solar power. If the total area of the solar panel is 8 cm^2 and the powered delivered by the sunlight is 550 Wm^-2 , how long does it take to increase the temperature of of water from 20 C to 40 C?
One mole of an ideal gas is heated slowly in such a way that the pressure of the gas is directly proportional to its volume until the volume is twice its initial value. How much work is done during the process? How is the temperature of the gas related to its volume during this process?
Kamis, 23 Februari 2012
Soal - Soal Thermodynamics =)
Rabu, 09 November 2011
Quark Sebagai Pembentuk Inti Atom ^^
Quark adalah suatu partikel yang lebih kecil dari pada proton dan neutron dan letaknya berada didalam partikel subatomik proton dan partikel subatomik neutron. Quark dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan muatan listrik yang dikandungnya yaitu Up Quark (Quark atas) yang muatannya adalah + 2/3 dan Down Quark (Quark bawah) yang muatannya adalah - 1/3. Pada gambar, tampak ada 3 Quark yang menyusun sebuah proton dan neutron dan ketiga Quark tersebut agar posisinya tidak berubah diikat oleh gaya kuat yang disebut Gaya Glue. Untuk Proton terdapat 2 Up Quark dan 1 Down Quark sehingga 2(2/3) + (-1/3) = 4/3 - 1/3 = 3/3 = + 1 (Muatan Proton) dan Untuk Neutron terdapat 2 Down Quark dan 1 Up Quark sehingga 2(-1/3) + 2/3 = - 2/3 + 2/3 = 0 (Muatan Neutron).
Minggu, 19 Juni 2011
Penemuan Massa Neutrino
Belum lama berselang, tepatnya tanggal 5 Juni yang lalu, suatu berita
besar iptek muncul dari sebuah konperensi fisika “Neutrino 98″ yang
berlangsung di Jepang. Neutrino, salah satu partikel dasar yang jauh lebih
kecil daripada elektron, ternyata memiliki massa, demikian laporan dari
suatu tim internasional yang tergabung dalam eksperimen
Super-Kamiokande. Tim ahli-ahli fisika yang terdiri dari kurang lebih 120 orang dari
berbagai negara termasuk AS, Jepang, Jerman, dan Polandia tersebut
melakukan penelitian terhadap data-data yang dikumpulkan selama setahun oleh
sebuah laboratorium penelitian neutrino bawah tanah di Jepang.
Jika laporan ini terbukti benar dan dapat dikonfirmasi kembali oleh tim
lainnya maka akan membawa dampak yang sangat luas terhadap beberapa
teori fisika, terutama pembahasan mengenai interaksi partikel dasar, teori
asal mula daripada alam semesta ini serta problema kehilangan massa
(missing mass problem) maupun teori neutrino matahari.
Neutrino, atau neutron kecil, adalah suatu nama yang diberikan oleh
fisikawan dan pemenang hadiah Nobel terkenal dari Jerman: Wolfgang Pauli.
Neutrino adalah partikel yang sangat menarik perhatian para fisikawan
karena kemisteriusannya. Neutrino juga merupakan salah satu bangunan
dasar daripada alam semesta yang bersama-sama dengan elektron, muon, dan
tau, termasuk dalam suatu kelas partikel yang disebut lepton. Lepton
bersama-sama dengan enam jenis partikel quark adalah pembentuk dasar semua
benda di alam semesta ini.
Ditemukan secara eksperimental pada tahun 1956 (dalam bentuk anti
partikel) oleh Fred Reines (pemenang Nobel fisika tahun 1995) dan Clyde
Cowan, neutrino terdiri dari 3 rasa (flavor), yakni: neutrino elektron,
neutrino mu dan neutrino tau. Neutrino tidak memiliki muatan listrik dan
selama ini dianggap tidak memiliki berat, namun neutrino memiliki
antipartikel yang disebut antineutrino. Partikel ini memiliki keunikan karena
sangat enggan untuk berinteraksi. Sebagai akibatnya, neutrino dengan
mudah dapat melewati apapun, termasuk bumi kita ini, dan amat sulit untuk
dideteksi.
Diperkirakan neutrino dalam jumlah banyak terlepas dari hasil reaksi
inti pada matahari kita dan karenanya diharapkan dapat dideteksi pada
laboratorium di bumi. Untuk mengurangi pengaruh distorsi dari sinar
kosmis, detektor neutrino perlu ditaruh di bawah tanah. Dengan mempergunakan
tangki air sebanyak 50 ribu ton dan dilengkapi dengan tabung foto
(photomultiplier tube) sebanyak 13 ribu buah, tim Kamiokande ini menemukan
bahwa neutrino dapat berosilasi atau berganti rasa. Karena bisa
berosilasi maka disimpulkan bahwa neutrino sebenarnya memiliki massa.
Penemuan ini sangat kontroversial karena teori fisika yang selama ini
kerap dipandang sebagai teori dasar interaksi partikel, yakni disebut
teori model standard, meramalkan bahwa neutrino sama sekali tidak
bermassa. Jika penemuan neutrino bermassa terbukti benar maka boleh jadi akan
membuat teori model standard tersebut harus dikoreksi.
Penemuan neutrino bermassa juga mengusik bidang fisika lainnya yakni
kosmologi. Penemuan ini diduga dapat menyelesaikan problem kehilangan
massa pada alam semesta kita ini (missing mass problem). Telah sejak lama
para ahli fisika selalu dihantui dengan pertanyaan: Mengapa terdapat
perbedaan teori dan pengamatan massa alam semesta? Jika berat daripada
bintang-bintang, planet-planet, beserta benda-benda alam lainnya
dijumlahkan semua maka hasilnya ternyata tetap lebih ringan daripada berat
keseluruhan alam semesta.
Para ahli fisika menganggap bahwa terdapat massa yang hilang atau tidak
kelihatan. Selama ini para ahli tersebut berteori bahwa ada partikel
unik yang menyebabkan selisih massa pada alam semesta. Namun teori
semacam ini memiliki kelemahan karena partikel unik yang diteorikan tersebut
belum pernah berhasil ditemukan.
Dari hasil penemuan tim Kamiokande ini dapat disimpulkan bahwa ternyata
partikel unik tersebut tidak lain daripada neutrino yang bermassa.
Menurut teori dentuman besar (Big Bang) alam semesta kita ini bermula
dari suatu titik panas luar biasa yang meledak dan terus berekspansi
hingga saat ini. Fisikawan Arno Penzias dan Robert Wilson (keduanya
kemudian memenangkan hadiah Nobel fisika tahun 1978) pada tahun 1965
menemukan sisa-sisa gelombang mikro peninggalan dentuman besar yang sekarang
telah mendingin hingga suhu sekitar 3 Kelvin. Namun salah satu hal yang
masih diperdebatkan adalah masalah ekspansi alam semesta itu sendiri.
Apakah hal ini akan terus menerus terjadi tanpa akhir? Penemuan neutrino
bermassa diharapkan akan bisa menjawab pertanyaan yang sulit ini.
Bayangkan suatu neutrino yang sama sekali tidak bermassa, seperti yang
diperkirakan selama ini. Gaya gravitasi tentu tidak akan berpengaruh
sama sekali pada partikel yang tidak memiliki berat. Namun apa yang
terjadi jika neutrino ternyata memiliki berat? Dalam jumlah yang amat sangat
banyak neutrino-neutrino ini tentu akan bisa mempengaruhi ekspansi alam
semesta. Tampaknya ada kemungkinan ekspansi alam semesta suatu saat
akan terhenti dan terjadi kontraksi atau penciutan kembali jika ternyata
neutrino memiliki massa.
Terakhir masih ada satu lagi problem fisika yang akan diusik oleh hasil
penemuan ini yaitu problem neutrino matahari, dimana terjadi selisih
jumlah perhitungan dan pengamatan neutrino yang dihasilkan oleh matahari
kita.
Untuk keabsahan penemuan ini tim internasional dari eksperimen super
Kamiokande dalam laporannya juga mengajak tim-tim saintis lainnya untuk
mengkonfirmasi penemuan mereka. Namun menurut pengalaman di masa lalu,
laporan osilasi neutrino dan neutrino bermassa selalu kontroversi dan
jarang bisa dikonfirmasi kembali.
Untuk sementara ini para ahli harus sabar menunggu karena eksperimen
semacam ini hanya bisa dilakukan oleh segelintir eksperimen saja di
seluruh dunia. Yang pasti jika hasil penemuan ini memang nantinya terbukti
benar maka jelas dampaknya akan sangat terasa pada beberapa teori fisika
modern.
Selasa, 28 Desember 2010
Relativitas Umum
Relativitas umum (bahasa Inggris: general relativity) adalah sebuah teori geometri mengenai gravitasi yang diperkenalkan oleh Albert Einstein pada 1916. Teori ini merupakan penjelasan gravitasi termutakhir dalam fisika modern. Ia menyatukan teori Einstein sebelumnya, relativitas khusus, dengan hukum gravitasi Newton. Hal ini dilakukan dengan melihat gravitasi bukan sebagai gaya, tetapi lebih sebagai manifestasi dari kelengkungan ruang dan waktu. Utamanya, kelengkungan ruang waktu berhubungan langsung dengan momentum empat (energi massa dan momentum linear) dari materi atau radiasi apa saja yang ada. Hubungan ini digambarkan oleh persamaan medan Einstein.
Banyak prediksi relativitas umum yang berbeda dengan prediksi fisika klasik, utamanya prediksi mengenai berjalannya waktu, geometri ruang, gerak benda pada jatuh bebas, dan perambatan cahaya. Contoh perbedaan ini meliputi dilasi waktu gravitasional, geseran merah gravitasional cahaya, dan tunda waktu gravitasional. Prediksi-prediksi relativitas umum telah dikonfirmasikan dalam semua percobaan dan pengamatan fisika. Walaupun relativitas umum bukanlah satu-satunya teori relativistik gravitasi, ia merupakan teori paling sederhana yang konsisten dengan data-data eksperimen. Namun, masih terdapat banyak pertanyaan yang belum terjawab. Secara mendasar, terdapat pertanyaan bagaimanakah relatvitas umum ini dapat digabungkan dengan hukum-hukum fisika kuantum untuk menciptakan teori gravitasi kuantum yang lengkap dan swa-konsisten.
Teori Einstein memiliki implikasi astrofisika yang penting. Teori ini memprediksikan adanya keberadaan daerah lubang hitam yang mana ruang dan waktu terdistorsi sedemikiannya tiada satu pun, bahkan cahaya pun, yang dapat lolos darinya. Terdapat bukti bahwa lubang hitam bintang dan jenis-jenis lubang hitam lainnya yang lebih besar bertanggungjawab terhadap radiasi kuat yang dipancarkan oleh objek-objek astronomi tertentu, seperti inti galaksi aktif dan miktrokuasar. Melengkungnya cahaya oleh gravitasi dapat menyebabkan fenomena pelensaan gravitasi. Relativitas umum juga memprediksikan keberadaan gelombang gravitasi. Keberadaan gelombang ini telah diukur secara tidak langsung, dan terdapat pula beberapa usaha yang dilakukan untuk mengukurnya secara langsung. Selain itu, relativitas umum adalah dasar dari model kosmologis untuk alam semesta yang terus berkembang.
Jumat, 03 Desember 2010
MODEL ATOM NIELS BOHR (1885-1962)
Di dalam fisika atom, model Bohr adalah model atom yang diperkenalkan oleh Niels Bohr pada 1913 Model ini menggambarkan atom sebagai sebuah inti kecil bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak dalam orbit sirkular mengelilingi inti mirip sistem tata surya, tetapi peran gaya gravitasi digantikan oleh gaya elektrostatik. Model ini adalah pengembangan dari model puding rem(1904), model Saturnian (1904), dan model Rutherford (1911). Karena model Bohr adalah pengembangan dari model Rutherford, banyak sumber mengkombinasikan kedua nama dalam penyebutannya menjadi model Rutherford-Bohr.
Kunci sukses model ini adalah dalam menjelaskan formula Rydberg mengenai garis-garis emisi spektral atom hidrogen; walaupun formula Rydberg sudah dikenal secara eksperimental, tetapi tidak pernah mendapatkan landasan teoretis sebelum model Bohr diperkenalkan. Tidak hanya karena model Bohr menjelaskan alasan untuk struktur formula Rydberg, ia juga memberikan justifikasi hasil empirisnya dalam hal suku-suku konstanta fisika fundamental.
Model Bohr adalah sebuah model primitif mengenai atom hidrogen. Sebagai sebuah teori, model Bohr dapat dianggap sebagai sebuah pendekatan orde pertama dari atom hidrogen menggunakan mekanika kuantum yang lebih umum dan akurat, dan dengan demikian dapat dianggap sebagai model yang telah usang. Namun demikian, karena kesederhanaannya, dan hasil yang tepat untuk sebuah sistem tertentu, model Bohr tetap diajarkan sebagai pengenalan pada mekanika kuantum
Berdasarkan analisis spektrum atom, Niels Bohr mengajukan model atom sebagai berikut :
1. Dalam elektron terdapat lintasan-lintasan tertentu tempat elektron dapat mengorbit inti tanpa disertai pemancaran atau menyerap energi. lintasan itu, yang juga disebut kulit atom, adalah orbit berbentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu. tiap lintasan ditandai dengan satu bilangan bulat yang disebut bilangan kuantum utama (n), mulai dari 1, 2, 3, 4, dan seterusnya, yang dinyatakan dengan lambang K, L, M, N, dan seterusnya. Lintasan pertama, dengan n = 1, dinamai kulit K, dan seterusnya. makin besar harga n (makin jauh dari inti), makin besar energi elektron yang mengorbit pada kulit itu.
2. Elektron hanya boleh berada pada lintasan-lintasan yang diperbolehkan (lintasan yang ada), dan tidak boleh berada di antara dua lintasan. lintasan yang akan ditempati oleh elektron bergantung pada energinya. pada keadaan normal (tanpa pengaruh luar), elektron menempati tingkat energi terendah. keadaan seperti itu disebut tingkat dasar (ground state).
3. elektron dapat berpindah dari satu kulit ke kulit lain disertai pemancaran atau penyerapan sejumlah tertentu energi. perpindahan elektron ke kulit lebih dalam akan disertai penyerapan energi. sebaliknya, perpindahan elektron ke kulit lebih dalam akan disertai pelepasan energi.
Sejarah
Di awal abad 20 percobaan oleh Ernest rutherford telah dapat menunjukkan bahwa atom terdiri dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positif. Berdasarkan data percobaan ini, sangat wajar jika fisikawan kemudian membayangkan sebuah model sistem keplanetan yang diterapkan pada atom, model Rtherford tahun 1911, dengan elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari. Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa kesulitan. Sebagai contoh, hukum mekanika klasik (Newtonian) memprediksi bahwa elektron akan melepas radiasi elektromagnetik ketika sedang mengorbit inti. Karena dalam pelepasan tersebut elektron kehilangan energi, maka lama-kelamaan akan jatuh secara spiral menuju ke inti. Ketika ini terjadi, frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan akan berubah. Namun percobaan pada akhir abad 19 menunjukkan bahwa loncatan bunga api listrik yang dilalukan dalam suatu gas bertekanan rendah di dalam sebuah tabung hampa akan membuat atom-atom gas memancarkan cahaya (yang berarti radiasi elektromagnetik) dalam frekuensi-frekuensi tetap yang diskret.
Rabu, 03 November 2010
Neutrino
A neutrino (Italian pronunciation: [neuˈtriːno], meaning "small neutral one"; English pronunciation: /njuːˈtriːnoʊ/) is an elementary particle that usually travels close to the speed of light, is electrically neutral, and is able to pass through ordinary matter almost undisturbed. This makes neutrinos extremely difficult to detect. Neutrinos have a very small, but nonzero mass. They are denoted by the Greek letter ν (nu).
Neutrinos are similar to the more familiar electron, with one crucial difference: neutrinos do not carry electric charge. Because neutrinos are electrically neutral, they are not affected by the electromagnetic forces which act on electrons. Neutrinos are affected only by a "weak" sub-atomic force of much shorter range than electromagnetism, and are therefore able to pass through great distances in matter without being affected by it. If neutrinos have mass, they also interact gravitationally with other massive particles, but gravity is by far the weakest of the four known forces.
Neutrinos are created as a result of certain types of radioactive decay or nuclear reactions such as those that take place in the Sun, in nuclear reactors, or when cosmic rays hit atoms. There are three types, or "flavours", of neutrinos: electron neutrinos, muon neutrinos and tau neutrinos. Each type also has a corresponding antiparticle, called an antineutrino. Electron neutrinos (or antineutrinos) are generated whenever protons change into neutrons, or vice versa—the two forms of beta decay. Interactions involving neutrinos are mediated by the weak interaction.
Most neutrinos passing through the Earth emanate from the Sun. Every second, about 65 billion (6.5×1010) solar neutrinos pass through every square centimeter on the part of the Earth that faces the Sun.[1]
deuterium
Deuterium disebut juga Hidrogen-2, atau hidrogen berat (simbol ditulis D atau 2H) merupakan salah satu daripada tiga bentuk isotop hidrogen yang terdiri daripada protium, deuterium, dan tritium. Deuterium merupakan isotop stabil dengan kelimpahan alami di samudra Bumi kira-kira satu dari 6500 atom hidrogen (~154 PPM). Dengan demikian deuterium merupakan 0.015% (0.030% berat) dari semua hidrogen yang terbentuk secara alami. Inti deuterium, disebut deuteron, mengandung satu proton dan satu netron, sementara inti hidrogen paling umum terdiri dari hanya satu proton dan tanpa netron. Nama isotop berasal dari bahasa Yunani, deuteros yang berarti "dua", untuk menunjukkan 2 partikel sub-atomik yang menyusun inti.Sebagai sebuah isotop hidrogen, lambang kimia yang disetujui untuk deuterium adalah 2H. Meskipun demikian, lambang tidak resmi, D, sering juga digunakan. Perbedaan signifikan pada berat atom relatif dibandingkan dengan protium murni (1H) mungkin adalah alasan mengapa lambang D, yang mirip lambang sebuah unsur, digunakan. Berat atom dari deuterium adalah 2,014 amu, sementara berat rata-rata hidrogen sebesar 1,007947 amu, dan protium 1,007825 amu. Pada unsur-unsur kimia yang lain, rasio berat isotop sangat tidak signifikan, yang menjelaskan mengapa tidak ada simbol isotop yang unik digunakan di tempat lain.
Secara alami, deuterium ditemukan dalam jumlah kecil sebagai gas deuterium, ditulis 2H2 atau D2, tetapi kebanyakan keberadaanya secara alami di alam semesta terikat dengan atom 1H membentuk gas yang disebut hidrogen deuterida (HD atau 1H2H).[1]
Deuteron memiliki spin +1, sehingga merupakan sebuah boson. Frekuensi resonansi magnetik nuklir (NMR = Nuclear Magnetic Resonance) dari deuterium berbeda secara signifikan dari hidrogen ringan yang biasa. Spektroskopi inframerah juga dengan mudah dapat membedakan banyak senyawa yang bersifat deuterium, karena perbedaan besar dalam frekuensi serapan inframerah dapat terlihat dalam vibrasi sebuah ikatan kimia yang mengandung deuterium, dibandingkan dengan yang mengandung hidrogen ringan. Kedua isotop stabil hidrogen tersebut juga bisa dibedakan dengan memakai spektrometri massa.
Sifat-sifat fisik senyawa-senyawa deuterium dapat berbeda dari senyawa-senyawa hidrogen yang analog dengannya; sebagai contoh, D2O lebih kental daripada H2O.
Secara kimia, kelakuan deuterium sama dengan hidrogen biasa, tetapi ada perbedaan dalam energi ikat dan panjang senyawa isotop-isotop hidrogen berat yang lebih besar daripada perbedaan isotopik di unsur mana pun. Ikatan yang melibatkan deuterium dan tritium sedikit lebih kuat daripada ikatan serupa pada hidrogen ringan, dan perbedaan ini cukup untuk membuat perubahan signifikan di dalam reaksi-reaksi biologis (lihat air berat).
Deuterium dapat menggantikan hidrogen normal dalam molekul air untuk membentuk air berat, yang 10,6% lebih padat daripada air biasa (es yang terbuat darinya akan tenggelam di air biasa). Air berat cukup beracun bagi organisme eukariota, dimana penggantian 25% air di dalam tubuh dengan air berat dapat menyebabkan masalah pembelahan sel dan kemandulan, 50% penggantian menyebabkan kematian yang disebabkan oleh sindrom sitotoksik (kegagalan sumsum tulang dan pelapisan gastrointestinal). Organisme prokariota masih mampu untuk bertahan dalam air berat murni (meskipun dengan pertumbuhan yang lambat). Konsumsi air berat bukan merupakan ancaman bagi manusia kecuali dalam jumlah yang sangat besar (melebihi 10 liter). Dosis kecil air berat (beberapa gram adalah jumlah yang sebanding dengan yang ada di dalam tubuh) secara rutin digunakan sebagai pelacak metabolis yang tak berbahaya bagi manusia dan binatang.
Keberadaan deuterium di Bumi, di Tata Surya (sebagaimana yang telah dikonfirmasi oleh wahana-wahana keplanetan), dan pada spektrum bintang, adalah sebuah fakta penting di dalam kosmologi. Reaksi fusi nuklir dalam bintang yang menghancurkan deuterium, dan tidak ada proses alami penciptaan deuterium yang diketahui selain nukleosintesis Big Bang, yang bisa jadi telah memproduksi deuterium dalam kelimpahan yang teramati saat ini. Kelimpahan ini nampak sebagai fraksi hidrogen yang tidak berubah banyak dimanapun hidrogen ditemukan. Jadi, keberadaan deuterium adalah salah satu argumen yang mendukung teori Big Bang.
Kanada adalah negara terdepan dalam pengayaan deuterium dalam bentuk air berat. Kanada menggunakan air berat sebagai moderator netron untuk operasi reaktor model reaktor CANDU.
Langganan:
Postingan (Atom)
