BAGAIMANA KACA BISA TERBENTUK ?

Dari segi fisika kaca adalah zat cair lewat dingin yang tegar dan tidak mempunyai titik cair tertentu serta mempunyai viskositas cukup tinggi sehingga tidak megalami kristalisasi. Di pihak lain dari segi kimia, kaca adalah gabungan berbagai oksida anorganik yang tak mudah menguap, yang di hasilkan dari dekomposisisi dan peleburan senyawa alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagia penyusun lainnya sehingga menghasilkan produk yang mengahasilkan struktur atom yang acak. Kaca adalah pruduk yang mengalami vitrifikasisempurna, atau setidak-tidaknya produk yang mengandung amat sedikit bahan nonvitreodalam keadaan suspensi.
Kaca banyak sekali di gunakan dalam sifat-fatnya yang khas, yaitu transparan, tahan terhadap serangan kimia, efektif sebagai isolator listrik, dan mampu menahan vacum. Tetapi kaca adalah bahan yang rapuh dan secara khas mempunyai kekuatan kompresi lebih tinggi dari kekuatan tariknya. Dewasa ini ada sekitar 800 macam kaca yang di hasilkan ada yang dengan keunggulan pada satu sifat tertentu, dan ada pula yang lebih mementingkan keseimbangan pada seperangkat sifat tertentu.


1


Sebagaimana halnya dengan bahan-bahan yang sangat banyak di gunakan dalam peradaban modern, riwayat penemuan kaca tidaklah jelas sama sekali. Salah satu rujukan yang paling tua mengenai bahan ini di buat oleh pliny, yang menceritakan bagaimana pedagang-pedagang Phonesia purba menemukan kaca tatkala memasak makanan. Periuk yang di gunakannya secar tidak sengaja di letakan di atas massa trona di suatu pantai, penyatuan yang terjadi antara pasir dan alkali menarik perhatian dan orang kemudian berusaha menirunya.
Pada tahun 1914, di Belgia di kembangkan proses fourcault yang menarik kaca plat secara kontinyu. Selama 50 tahun berikutnya, para insinyur dan ilmuwan telah berhasil berbagai modifikasi terhadap proses penarikan kaca dengan tujuan untuk memperkecil distorsi optik kaca lembaran (kaca jendela) dan menurunkan biaya pembuatan kaca lembaran gosok dan poles.
Bermacam-macam mesin otomatis di ciptakan pula untuk mempercepat produksi botol, bola lampu dan sebagainya. Akibatnya, industri kaca dewasa ini telah tumbuh menjadi suatu industri yang sangat terspesialisasi.

BAGAIMANA BISA TERJADI PELEBURAN ?

Tanur kaca dapat di klasifikasikan sebagai tanur periuk dan tanur tanki. Tanur periuk (pot furnace),
dengan kapasitas sekitar 2 t atau kurang dapt di gunakan secara
menguntungkana untuk membuat kaca khusus dalam jumlah kecil di mana
tumpak cair itu harus di lindungi terhadap hasil pembakaran. Tanur ini
digunakann dalam pembuatan kaca optik dan kaca seni melalui proses
cetak. Periuknya sebetulnya ialah suatu cawan yang terbuat dari lempung
pilihan atau platina. Sulit sekali melebur kaca didalm bejana ini tanpa
produknya terkontaminasi atau tanpa sebagian bejana itu sendiri meleleh,
keculai biola bejana itu terbuat dari bejana platina.

Dalam tanur tanki (tank furnace), bahan tumpak itu dimuat ke satu ujung suatu tanki  besar
yang di muat ke sutu ujung suatu tanki besar yang terbuat dari
blok-blok reflaktor, di antaranya ada yang berukuran 38 X 9 X 1,5 m
dengan kapasitas kaca cair sebesar 1350 t. Kaca itu membentuk kolam di
dasar tanur itu, sedang nyala api menjilat berganti darti satu sisi ke
sisi lain. Kaca halusan  (fined glass)
di kerjakan dari ujung lain tanki itu, operasinya kontinyu. Dalam
t5anur jenis ini, sebagaimana juga dalam tanki periuk, dindingnya
mengalami korosi karena kaca panas, kulaitas panas dan umur tanki
bergantung pada kualitas blok kontruksi. Karena itu, perhatian biasanya
di tujukan pada reflaktori tanur kaca.

Tanur tanki kecil disebut tanki harian (day tank)
dan berisi persediaaan kaca cair untuk satu hari sebanyak 1 t sampai 10
t. Tanki ini di panasi secara elektrotermal atau dengan gas.

Tanur-tanur yang disebautkan di atas adalah tergolong tanur regenerasi (regenerative furnace)
dan beroperasi dalam dua siklus dengan dua perangkat ruang berisis
susunan bata rongga. Gas nyala setelah memberiakan kalornya pada waktu
melalui tanur berisi  akca cair, megalir ke bawah melalui satu perangkat ruang yang diisi penuh denagn pasangan baja terbuka atau bata rongga (checkerwork). Sebagian besar dari kandungan kalor sensibel gas keluar dari situ , dan isian itu berkisar  antara 1500⁰C di dekat pintu keluar. Bersamaan dengan itu, udara  di
panaskan dengan melewatkannya melalui ruang regemerasi yang telah di
panaskan sebelumnya dan telah di campur denagn gas bahan bakar yang
telah terbakar, sehingga suhu nyalanya menjadi lebih tinggi lagi, (di
bandingkan dengan jika udara tidak di panaskan terlebih dahulu). Pada
selang waktu yang teratur, yaitu antara 20 sampai 30 menit, aliran
campuran udar bahan bakar, atau siklus itu di balik, dan sekarang masuk
tanur dari ujung yang berlawanan melaui isian yang tealh mendapat
pemanasan sebelumnya, kemudian melalui isian semula, dan mencapai suhu
yang lebih tinggi.

Suhu
tanur yang baru mulai berproduksi hanya dapat di naikkan sedikit demi
sedikit setiap hari, tergantung kepada kemampuan reflaktorinya menampung
ekspansi. Bila tanur regenerasi itu sudah di panaskan, suhunya harus di
pertahankan sekurang-kurangnya 1200⁰C setiap waktu. Kebanyakan kalor hilang dari tanur melalui  radiasi,
dan hanya sebagian kecil yang termanfaatkan untuk pencairan. Tanpa
membiarkan dindingnya sedikit karena radiasi, suhu akan menjadi terlalu
tinggi  sehingga kaca cair itu
dapat menyerang dinding dan melarutkannya. Untuk mengurangi aksi kaca
cair, pada dinding tanur kadang-kadang di pasang pipa air pendingin.

Pasir                          45,4              gamping             6,8 Soda abu                    16                 kulet                  22,7 Kerak garam              4,5                other                  0,5-1,0 Serbuk batu bara        0,2

KENAPA BISA ADA CUACA DAN IKLIM ?

Penyerapan energy surya oleh permukaan bumi mengaktifkan molekul gas atmosfer sehingga terjadilah pembentukan cuaca. Perubahan sudut dating sinar surya tiap saat dalam sehari dan tiap hari dalam setahun pada titik lokasi di bumi mengakibatkan perubahan jumlah energy surya. Akibatnya terjadi perubahan cuaca diurnal (selama 24 jam) dan perubahan tiap bulan dalam setahun. Perubahan tersebut antaralain meliputi pemanasan dan pendinginan udara, peningkatan dan penurunan tekanan udara, gerakan vertical dan horizontal udara (angin) penguapan dan kondensasi uap air (pengembunan), pembentukan awan dan prespitasi (hujan, salju), menjadi kering atau menjadi lembab serta proses perubahan cuaca lainnya.
Keadaan sesaat dari cuaca serta perubahannya dapat dirasakan (kualitatif) dan diukur (kuantitatif) berdasarkan perubahan fisika atmosfer, yang kita namai unsur iklim (weather elements). Nilai rata-rata jangka panjangnya kita namai unsur iklim (climatic elements). Aktivitas dan gerakan atmosfer lebih jauh dipengaruhi atau dikendalikan oleh factor lingkungan seperti fisiografi bumi, potensi tempat dan percampuran udara dengan atmosfer lain pada lintasannya. Factor lingkungan tersebut selanjutnya disebut factor pengendali cuaca atau factor pengendali iklim (climatic controls).



Manfaat Informasi Cuaca dan Iklim
Cuaca dan iklim adalah factor lingkungan yang besar pengaruhnya terhadap kehidupan makhluk hidup. Oleh sebab itu, informasi berupa data atau keterangan tentang cuaca dan iklim akan sangat diperlukan. Data yang benar dan lengkap, melalui analisis meteorology dan klimatologi akan membuka kejelasan tentang gejala dan perilaku cuaca maupun keadaan iklim setempat serta dapat membuat manusia melakukan usaha optimasi bidang kegiatannya. Akibat yang tidak diinginkan dapat dihindari sehingga cuaca atau iklim setempat tidak menjadi factor pengganggu maupun pembawa bencana. Dengan penerapan ilmu dan teknologi yang tepat, cuaca dan iklim dapat menjadi sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan.
Kajian meteorology dan klimatologi yang benar akan mengubah pandangan kita terhadap cuaca dan iklim dari factor penghambat menjadi factor penunjang yang sangat bermanfaat dalam hal perencanaan, pelaksanaan dan pendugaan hasil pada berbagai kegiatan. Penerapan ilmu cuaca dan iklim tersebut diantaranya pada bidang pertanian, kehutanan, peternakan, perikanan, kelautan, teknik sipil, kesehatan, perhubungan serta pertahanan negara.
Tiga manfaat pokok dari informasi data cuaca dan iklim, yakni :
1. Meningkatkan kewaspadaan terhadap akibat-akibat negative yang dapat ditimbulkan oleh keadaan cuaca/iklim yang ekstrem misalnya kekeringan, banjir serta angin kencang
2. Menyesuaikan diri atau berusaha untuk menyelenggarakan kegiatan dan usaha yang serasi dengan sifat cuaca dan iklim sehingga terhindar dari hambatan atau kerugian yang diakibatkannya
3. Menyelenggarakan kegiatan dan usaha di bidang teknik, social dan ekonomi dengan menerapkan teknologi pemanfaatan sumber daya cuaca dan iklim.
Tabel contoh unsur cuaca/iklim dan satuannya

Unsur cuaca/iklim
Satuan SI
Satuan lama

1. Kerapatan fluks radiasi surya
2. Lama penyinaran surya
3. Suhu udara dan tanah
4. Tekanan udara
5. Kelembaban udara
6. Keawanan
7. Curah huja
8. Penguapan
9. Kecepatan angin
10. Arah angin (0)
W m2
Jam
0C
Pa
%
Persepuluhan
mm
mm
km jam-1, m s-1
Derajat mata angin (0)
cal cm-2men-1
jam, %
0C, 0F, 0R
mb, mmHg
%
oktaf
mm, inch
mm, inch
km jam-1, knot
derajat mata





Pustaka : Handoko. 1993. Klimatologi Dasar (Landasan pemahaman fisika atmosfer dan unsur-unsur iklim.PT Dunia Pustaka Jaya ; Jakarta. Halaman 4 – 11.

APLIKASI SISTEM DALAM TERMODINAMIKA

Berdasarkan interaksi dengan lingkungannya, sistem dibedakan menjadi tiga macam, yaitu
a. System terbuka
b. System tertutup
c. System terisolasi


a. System terbuka



Permukaan batas dari dua sistem termodinamis yang berbeda
Gambar diatas menunjukkan aliran massa zat alir (fluid) melalui sebuah pipa atau saluran . dalam kasus seperti kita dapat menetapkan suatu ruang (daerah) tertentu didalam pipa dimana aliran massa ini mengalir sebagai sistem. Daerah yang ditetapkan ini disebut volume atur. Permukaan batas volum atur disebut permukaan atur yang pada gambar diatas ditunjukkan sebagai garis putus-putus. Permukaan dalam pipa dapat diambil sebagai bagian dari permukaan batas sistem yang nyata. Namun kenyataannya ada permukaan batas yang imajiner karena tidak ada permukaan nyata yang menandai posisi dari ujung ujung yang terbuka, sehingga massa dapat mengalir melalui batas sistem volume atur. Sistem seperti ini disebut sistem terbuka karena terdapat pertukaaran massa dan energi antara sistem dengan lingkungan melalui permukaan batas.
Dalam kehidupan nyata / sehari- hari sistem ini banyak sekali dijumpai, misalnya kita meletakkan kapur barus (naftalena) di antara buku atau baju- baju, kapur barus akan menguap, jadi ada materi yang dipertukarkan yaitu antara uap naftalena dan udara. Atau botol yang berisi cuka atau alkohol. Di laboratorium semua reaksi kimia yang dilakukan umumnya dilakukan dengan sistem terbuka.

b. Sistem tertutup



Permukaan batas dari dua sistem termodinamis yang berbeda
Gambar diatas memperlihatkan silinder yang dilengkapi dengan piston berisi zat alir. Zat alir dalam silinder dipilih sebagai sistem. Permukaan dalam silinder dan piston diammbil sebagai permukaan batas sistem yang ditandai dengan garis putus-putus. Dalam contoh ini bentuk dan volume sistem dapat diubah dengan menaikkan atau menurunkan piston. Perubahan bentuk dan volum permukaan batas selalu diperbolehkan sepanjang perubahan ini dikenali dalam perhitungan selanjutnya. Pada sistem ini tidak terdapat pertukaran massa dengan lingkungan. Sistem seperti ini disebut sistem tertutup. Meskipun sejumlah materi ditetapkan dalam sistem tertutup, energi masih dapat mengalir melewati permukaan batas sistem. Oleh karena itu, sistem dikatakan tertutup apabila tidak terdapat pertukaran massa tetapi dapat terjadi pertukaran energi melalui permukaan batas dengan lingkungan. Sistem tertutup juga disebut massa atur.Dalam bahasa sehari- hari dapat dikatakan sistem berada dalam suatu tempat yang ditutup rapat, tetapi kita masih dapat mengamati perubahan suhu dari dinding sistem. Contoh botol- botol zat kimia yang masih disegel, susu kaleng, makanan kaleng.

c. Sistem terisolasi
Sistem terisolasi merupakan jenis khusus dari sistem tertutup. Sistem terisolasi adalah sistem yang tidak dapat melakukan pertukaran massa dan energi melewati permukaan batas. Permukaan batas semacam ini disebut dinding adiabatik. Lapisan kayu yang tebal, beton, asbes, kain beludru, karet busa dan lain sebgainya merupakan hampiran percobaan yang baik percobaan untuk didnding adiabatik.
Contoh sistem terisolasi dalam kehidupan sehari- hari adalah termos. Di laboratorium ada yang dikenalsebagai termostat, kalorimeter, maupun instrumen untuk reaksi- reaksi in-situ menggunakan sistem terisolasi.

TERMOMETER GALILEO

Termometer Galileo (atau termometer Galilea), dinamai fisikawan Italia, Galileo Galilei, adalah termometer yang terbuat dari gelas silinder tertutup berisi cairan bening dan serangkaian benda yang kerapatannya sedemikian rupa sehingga mereka naik atau turun sesuai perubahan suhu.
Di dalam cairan digantungkan sejumlah beban. Umumnya beban tersebut dilekatkan pada bola kaca tersegel yang berisi cairan berwarna untuk efek estetika. Saat suhu berubah, kerapatan cairan di dalam silinder turut berubah yang menyebabkan bola kaca bergerak timbul atau tenggelam untuk mencapai posisi di mana kerapatannya sama dengan cairan sekelilingnya atau terhenti oleh bola kaca lainnya. Bila perbedaan kerapatan bola kaca sangat kecil dan terurutkan sedemikian rupa sehingga yang kurang rapat berada di atas dan yang terapat berada di bawah, hal tersebut dapat membentuk suatu skala suhu.
Suhu dibaca dari ukiran piringan logam di setiap bola kaca. Biasanya sebuah celah memisahkan bola kaca atas dengan bola kaca bawah, berarti nilai suhu berada di antara kedua nilai label baca di setiap sisi celah. Bila bola kaca melayang-layang di celah, berarti nilai label baca mendekati suhu lingkungan.
Untuk mencapai keakuratan yang sesuai, toleransi beban harus dibuat kurang dari 1/1000 per satugram (1 miligram).


Bola kaca dari dekat.
Termometer Galilea bekerja dengan prinsip daya apung. Daya apung sendiri menentukan apakah suatu benda mengapung atau tenggelam dalam cairan, serta memberi penjelasan mengapa perahu yang terbuat dari baja bisa mengapung (sementara batangan baja padat dengan sendirinya akan tenggelam).


Satu-satunya faktor yang menentukan apakah suatu objek besar naik atau turun dalam suatu cairan tertentu, berkaitan dengan kerapatan objek terhadap kerapatan cairan di mana ia ditempatkan. Jika massa benda lebih besar dari massa cairan pengisi, objek tersebut akan tenggelam. Jika massa benda kurang dari massa cairan pengisi, objek tersebut akan mengapung.

TEORI KINETIK

Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat tersebut.
Teori ini didasarkan atas 3 pengandaian:
1. Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara acak dan tanpa henti.
2. Ukuran molekul-molekul dianggap terlalu kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran.
3. Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara satu sama lain. Perlanggaran sesama sendiri dan dengan dinding bekas adalah kenyal iaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah perlanggaran.
SIFAT GAS UMUM


Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.

SIFAT GAS IDEAL


Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

BAGAIMANA FISIKA BISA ADA ?

Seperti semua ilmu-ilmu lainnya, Ilmu Fisika didasarkan pada pengamatan eksperimental dan pengukuran kuantitatif. Tujuan utama fisika adalah untuk menemukan seperangkat hukum dasar yang mengatur fenomena alam dan menggunakannya untuk mengembangkan teori yang dapat memprediksi hasil percobaan di masa depan. Hukum dasar yang digunakan dalam teori sering dinyatakan dalam bahasa matematika, alat yang menyediakan jembatan antara teori dan eksperimen. Ketika perbedaan antara teori dan eksperimen muncul, teori-teori baru harus diformulasikan untuk menghilangkan perbedaan tersebut. Sering kali suatu teori cukup memuaskan hanya dalam kondisi yang terbatas, sebuah teori yang lebih umum mungkin memuaskan tanpa pembatasan-pembatasan.

Sebagai contoh, hukum yang ditemukan oleh Isaac Newton (1642-1727) pada abad ke-17 yang secara akurat dapat memberikan gambaran tentang gerak benda-benda yang ada disekitar kita. Fisika klasik, adalah semua teori fisika yang telah berkembang sebelum tahun 1900, yang meliputi teori, konsep, hukum, serta eksperimen dalam mekanika klasik, termodinamika, dan elektromagnetisme.



Kontribusi penting untuk fisika klasik diberikan oleh Newton, yang mengembangkan mekanika klasik sebagai sebuah teori yang sistematis dan merupakan salah satu pencetus kalkulus sebagai alat matematika. Perkembangan utama dalam mekanika dilanjutkan dalam abad ke-18, tetapi bidang termodinamika, listrik dan magnetisme belum dikembangkan sampai bagian akhir abad ke-19, terutama karena sebelum waktu itu alat untuk percobaan masih terlalu kasar atau belum tersedia.




Sebuah era baru dalam fisika, biasanya disebut sebagai era fisika modern, yang dimulai sekitar akhir abad ke-19. Fisika modern berkembang terutama karena penemuan fenomena fisika yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik. Dua perkembangan yang paling penting dalam fisika modern adalah teori relativitas dan mekanika kuantum. Teori relativitas Einstein merevolusi konsep tradisional ruang, waktu energi, dan; mekanika kuantum, yang berlaku untuk “dua dunia” yakni mikroskopis dan makroskopis. Para ilmuwan terus bekerja untuk meningkatkan pemahaman kita tentang fenomena dan hukum dasar, dan penemuan baru yang dibuat setiap hari.



Dalam berbagai disiplin ilmu, banyak ditemukan terjadinya penggabungan antara ilmu fisika, kimia, geologi, dan biologi, serta teknik. Beberapa perkembangan yang paling menonjol dalam bidang eksplorasi ilmu yang menyebabkan hal terebut adalah (1) banyaknya misi luar angkasa dan pendaratan astronot di Bulan, (2) microcircuitry dan komputer berkecepatan tinggi, dan (3) teknik pencitraan yang canggih yang digunakan dalam penelitian ilmiah dan kedokteran. Dampak dari perkembangan dan penemuan tersebut pada masyarakat kita telah sangat besar, dan sangat mungkin bahwa penemuan masa depan serta perkembangannya akan sama menarik sekaligus menantang untuk dikaji lebih lanjut, tentunya diharapkan semakin bermanfaat bagi kemanusiaan.