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