Jumat, 14 September 2012

BAB 4 KIMIA CUACA



KIMIA CUACA



Cuaca sangat penting dalam kehidupan kita. Biasanya, sebelum kita pergi ke suatu tempat, kita berusaha menyesuaikan jenis kain dan warna pakaian yang kita kenakan agar terasa nyaman pada saat dipakai. Umumnya kita merujuk data cuaca suatu tempat yang dilansir oleh Badan Meteorologi untuk menyesuaikan pakaian yang akan kita kenakan. Pekerjaan meramal yang dilakukan Badan Meteorologi harus dilakukan dengan seksama. Agar prediksinya tepat, maka sebelum membuat prakiraan cuaca, pegawai Badan meteorologi harus memahami betul tentang apa yang menyebabkan dan memengaruhi kondisi cuaca.
Dalam percobaan ini, akan dipelajari beberapa kejadian cuaca dan menentukan sifat kimianya masing-masing. Sebagai contoh, awan adalah salah satu keajaiban alam, dan dalam percobaan pertama ini, kita akan menemukan misteri pembentukan dan hilangnya awan. Kita juga akan melihat perubahan energi dan fase dalam pembentukan embun dan frost (kristal es). Hukum yang menentukan bagaimana perubahan gas akan digunakan untuk menjelaskan beberapa kondisi cuaca.

A. Tujuan         : untuk menentukan penyebab pembentukan dan pemecahan awan

B. Bahan          : botol soda, tanah liat, air secukupnya, 2 atau 3 buku, lilin, lampu meja, korek api,          isolasi, 30 cm selang plastik kecil, selembar kertas hitam

C. Cara kerja    :
1.  Cucilah bagian dalam botol soda dengan air.
2.  Keluarkan airnya, dan sisakan sebagian airnya menutupi dasar botol.
3.  Hidupkan lilin dan biarkan menyala selama 30 detik.
4.  Tiuplah lilin, kemudian masukkan sumbu yang masih berasap ke dalam botol sehingga asapnya terperangkap dalam botol.
5.  Masukkan ujung pipa plastik sepanjang 10 cm melalui tengah-tengah mulut botol.
6.  Tutuplah mulut botol dengan tanah liat mengelilingi pipa plastik.
7.  Susunlah buku di atas meja di dekat dinding.
8.  Letakkan botol di atas susunan buku, kemudian letakkan lampu di belakang botol sehingga menerangi botol, tetapi tidak menyorot langsung ke matamu.
9.  Rekatkan kertas hitam di dinding di belakang botol (lihat gambar 4.1)



Gambar 4.1

10.  Tiuplah keras-keras ujung pipa plastik.
11.  Bengkokkan ujung pipa plastik dan tekan kuat-kuat.
12.  Amati isi botol.
13.  Lepaslah pipa plastik dengan cepat, kemudian segera amati isi botol.
14.  Ulangi dengan meniup dan melepas pipa plastik.

D. Hasil               : Isi botol tampak jernih ketika botol ditiup. Akan tetapi, dengan melepaskan pipa plastik, awan di dalam botol akan muncul.

E. Penjelasan    
            Molekul dalam bentuk cair secara terus-menerus bergerak dan masing-masing memantul. Ketika suatu molekul cair mendapatkan cukup energi untuk memisahkan diri dari keterikatan dengan molekul lain, molekul tersebut lepas dalam bentuk uap ke ruangan di atas cairan. Proses ini, yaitu cair menjadi uap disebut evaporasi dan semakin cepan dengan meningkatnya suhu. Kondisi (uap menjadi cair) adalah proses kebalikan dari evaporasi, dan proses ini semakin cepat ketika suhu menurun.
            Dalam percobaan ini, ketika udara dimasukkan ke dalam botol, peningkatan tekanan menyebabkan peningkatan suhu sehingga semakin banyak molekul uap air yang tidak terlihat terbentuk. Ketika udara keluar, tekanan di dalam botol menurun menyebabkan isi botol menjadi dingin sehingga uap air berubah kembali menjadi cairan.
            Perubahan ini terjadi dengan cepat. Titik-titik air terbentuk ketika molekul air berkondensasi dan melekat pada partikel-partikel asap. Titik-titik air tersebut cukup besar untuk menyebabkan cahaya sehingga botol terlihat berawan. Awan akan terurai ketika molekul air menguap. Partikel asap terlalu kecil untuk dapat menyebarkan cahaya sehingga botol terlihat jernih.

F. Tugas Percobaan Menggunakan Pendekatan Baru
1.    Apakah partikel-partikel di udara penting untuk pembentukan awan ? Ulangi percobaan, hilangkan langkah memasukkan asap.
2.    Apakah jumlah air berpengaruh pada hasil ? Ulangi percobaan ini dua kali. Pertama mengunakan botol kering, kemudian kedua menggunakan air sebanyak dua kali lipat dari percobaan aslinya.

G. Merancang Percobaan Mandiri
1.    Titik embun adalah suhu yang menyebabkan udara menjadi dingin pada tekanan tetap sehingga jenuh dengan air. Agar embun (air yang berkondensasi pada permukaan dingin) terbentuk, harus ada uap air di udara. Jumlah uap air disebut sebagai kelembapan. Ketika kelembapan tinggi, titik embun juga tinggi.
                     Untuk mengukur titik embun, lakukanlah dengan cara memasukkan es batu ke dalam gelas, kemudian isilah dengan air. Masukkan termometer ke dalam air es dan amati permukaan luar gelas (lihat gambar 1.2).
Gambar 1.2   Higrometer

       Ukurlah suhu saat pertama kali air terlihat di permukaan luar gelas. Ulangi percobaan ini pada hari lain dengan berbagai ragam kelembapan uadara. Kita dapat memamerkan diagram, bahan-bahan yang digunakan dan hasil percobaan. Masukkan pula ilustrasi pada papan pameran karya ilmiahmu yang menunjukkan perubahan energi yang diperlukan untuk perubahan fase. Perubahan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut :
+ energi (evaporasi)
- energi (kondensasi)
 
Cair                                                    Uap air

2.    Frost (kristal es) terbentuk ketika embun yang terbentuk pada suhu di bawah 32°F (0°C) berubah menjadi es. Kemudian, tumbuh oleh sublimasi, yaitu perubahan langsung dari uap air menjadi padat yang dapat digambarkan sebagai berikut.
- energi (sublimasi
 
Uap air                                         Padat

                     Untuk menunjukkan pembentukan frost, lakukan dengan mengisi kaleng logam yang bagian dalamnya dapat memantulkan bayangan dengan memasukkan es sampai setengahnya. Kemudian, taburi es dengan selapis tipis garam. Garam menurunkan suhu air. Tambahkan lagi es dan taburi lagi dengan garam. Tuang air secukupnya hingga es tertutup, kemudian aduklah. Amati bagian luar kaleng. Sering garuklah permukaan kaleng bagian luar dengan ujung kukumu untuk mengetahui pembentukn frost. Kita dapat memamerkan foto kaleng yang mengalami frost dalam proyekmu.

H. Tugas Mandiri
1.    Sistem cuaca terjadi pada dasar selimut gas yang mengelilingi bumi, yang disebut atmosfer. Untuk memahami lebih jauh tentang cuaca, kita harus mempelajari lebih lanjut tentang gas. Baca buku kimia untuk mendapatkan informasi tentang hukum yang mengatur perubahan gas. Apa hubungan antara volume, suhu, dan tekanan sebuah gas ? Apakah yang dimaksud tekanan uap dan bagaimana dapat mempengaruhi kelembapan nisbi   udara ?
2.    Frost, embun, hujan, hujan es, dan salju terbentuk akibat kenaikan dan penurunan suhu air. Akan tetapi, apa yang membedakan fase padat sehingga dapat disebut sebagai frost, salju, dan hujan es ? Bacalah buku ilmu atmosfer untuk menemukan keadaan yang diperlukan untuk membentuk fase air yang berbeda tersebut.
3.    Apa yang menyebabkan awan berawan putih ? Mengapa awan lebih berwarna pada pagi dan sore hari daripada siang hari ? Alasan umum yang dapat diterima untuk menjelaskan warna putih adalah terpencarnya semua panjang gelombang cahaya yang dapat dilihat dalam jumlah yang sama. Apabila terjadi demikian, mengapa susu berwarna putih, padahal susu lebih menyebarkan warna biru ? Temukan lebih jauh tentang warna yang dihasilkan oleh pemancaran cahaya. Apa yang disebut efek Tyndall ?
4.    Pembentukan frost tidak terjadi di bawah mobil, pohon, dan bangku. Alasannya bukan karena benda-benda tersebut menghalangi jatuhnya kristal es seperti halnya payung menghalangi hujan. Kristal es tidak jatuh dari langit. Frost merupakan hasil sublimasi dari uap air atmosfer di atas permukaan karena suhu udara berada di bawah titik beku.
       Tidak adanya Frost pada suatu permukaan menunjukkan bahwa permukaan itu terlalu hangat untuk pembentukan Frost karena energi radisi. Semua benda mengeluarkan radiasi. Temukan lebih jauh tentang panas dari radiasi. Mengapa hanya permukaan yang langsung di bawah percobaan pohon yang dipengaruhi oleh energi radiasi ? Bagaimana warna memengaruhi energi suatu benda ?

Tidak ada komentar:

Posting Komentar