Praktikum Pengukuran
Praktikum Hukum Archimedes
Praktikum kesetimbangan benda tegar
Praktikum Hukum Hooke
 |
| Praktikum pengukuran |
___________________________________________________________________
Selasa, 28 Mei 2013
Postingan kali ini tentang ‘Sejarah
Perkembangan Fisika’.Nah Kalian Pasti penasaran
kan ? ingin tahu bagaimana sejarah
perkembangan ilmu fisika itu?Asal usulnya menarik loh . Simak saja penjelasan berikut.
Perkembangan fisika menurut Richtmeyer , dibagi dalam 4 periode Yaitu :
·
Periode
Pertama,
Dimulai dari zaman prasejarah sampai
tahun 1550 an. Pada periode pertama ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang
dipakai untuk membuat perumusan empirik. Dalam periode pertama ini belum ada
penelitian yang sistematis. Beberapa penemuan pada periode ini diantaranya :
2400000 SM - 599 SM: Di bidang astronomi sudah dihasilkan Kalender Mesir dengan
1 tahun = 365 hari, prediksi gerhana, jam matahari, dan katalog bintang. Dalam
Teknologi sudah ada peleburan berbagai logam, pembuatan roda, teknologi
bangunan (piramid), standar berat, pengukuran, koin (mata uang).
600 SM – 530 M: Perkembangan ilmu dan teknologi sangat terkait dengan
perkembangan matematika. Dalam bidang Astronomi sudah ada pengamatan tentang
gerak benda langit (termasuk bumi), jarak dan ukuran benda langit. Dalam bidang
sain fisik Physical Science, sudah ada Hipotesis Democritus bahwa materi
terdiri dari atom-atom. Archimedes memulai tradisi “Fisika Matematika” untuk
menjelaskan tentang katrol, hukum-hukum hidrostatika dan lain-lain. Tradisi
Fisika Matematika berlanjut sampai sekarang.
530 M – 1450 M: Mundurnya tradisi sains di Eropa dan pesatnya perkembangan
sains di Timur Tengah. Dalam kurun waktu ini terjadi Perkembangan Kalkulus.
Dalam bidang Astronomi ada “Almagest” karya Ptolomeous yang menjadi teks
standar untuk astronomi, teknik observasi berkembang, trigonometri sebagai
bagian dari kerja astronomi berkembang. Dalam Sain Fisik, Aristoteles berpendapat
bahwa gerak bisa terjadi jika ada yang nendorong secara terus menerus;
kemagnetan berkembang ; Eksperimen optika berkembang, ilmu Kimia berkembang
(Alchemy).
1450 M- 1550: Ada publikasi teori heliosentris dari Copernicus yang menjadi
titik penting dalam revolusi saintifik. Sudah ada arah penelitian yang
sistematis
·
Periode
Kedua
Dimulai dari tahun 1550an sampai
tahun 1800an. Pada periode kedua ini mulai dikembangkan metoda penelitian yang
sistematis dengan Galileo dikenal sebagai pencetus metoda saintifik dalam
penelitian. Hasil-hasil yang didapatkan antara lain:
Kerja sama antara eksperimentalis dan teoris menghasilkan teori baru pada gerak
planet.
Newton: meneruskan kerja Galileo terutama dalam bidang mekanika menghasilkan
hukum-hukum gerak yang sampai sekarang masih dipakai.
Dalam Mekanika selain Hukum-hukum Newton dihasilkan pula Persamaan Bernoulli,
Teori Kinetik Gas, Vibrasi Transversal dari Batang, Kekekalan Momentum Sudut,
Persamaan Lagrange.
Dalam Fisika Panas ada penemuan termometer, azas Black, dan Kalorimeter.
Dalam Gelombang Cahaya ada penemuan aberasi dan pengukuran kelajuan cahaya.
Dalam Kelistrikan ada klasifikasi konduktor dan nonkonduktor, penemuan
elektroskop, pengembangan teori arus listrik yang serupa dengan teori
penjalaran panas dan Hukum Coulomb.
·
Periode
Ketiga
Dimulai dari tahun 1800an sampai
1890an. Pada periode ini diformulasikan konsep-konsep fisika yang mendasar yang
sekarang kita kenal dengan sebutan Fisika Klasik. Dalam periode ini Fisika
berkembang dengan pesat terutama dalam mendapatkan formulasi-formulasi umum
dalam Mekanika, Fisika Panas, Listrik-Magnet dan Gelombang, yang masih terpakai
sampai saat ini.
Dalam Mekanika diformulasikan Persamaan Hamiltonian (yang kemudian dipakai
dalam Fisika Kuantum), Persamaan gerak benda tegar, teori elastisitas,
hidrodinamika.
Dalam Fisika Panas diformulasikan Hukum-hukum termodinamika, teori kinetik gas,
penjalaran panas dan lain-lain.
Dalam Listrik-Magnet diformulasikan Hukum Ohm, Hukum Faraday, Teori Maxwell dan
lain-lain.
Dalam Gelombang diformulasikan teori gelombang cahaya, prinsip interferensi,
difraksi dan lain-lain.
·
Periode
Keempat
Dimulai dari tahun 1890an sampai
sekarang. Pada akhir abad ke 19 ditemukan beberapa fenomena yang tidak bisa
dijelaskan melalui fisika klasik. Hal ini menuntut pengembangan konsep fisika
yang lebih mendasar lagi yang sekarang disebut Fisika Modern. Dalam periode ini
dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang
berkaitan dengan kecepatan yang sangat tinggi (relativitas) atau/dan yang
berkaitan dengan partikel yang sangat kecil (teori kuantum).
Teori Relativitas yang dipelopori
oleh Einstein menghasilkan beberapa hal diantaranya adalah kesetaraan massa dan
energi E=mc2 yang dipakai sebagai salah satu prinsip dasar dalam transformasi
partikel.
Teori Kuantum, yang diawali oleh
karya Planck dan Bohr dan kemudian dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli ,
Heisenberg dan lain-lain, melahirkan teori-teori tentang atom, inti, partikel
sub atomik, molekul, zat padat yang sangat besar perannya dalam pengembangan
ilmu dan teknologi.
Nah , sekarang sudah tahukan sejarah
perkembangan fisika itu ? Oya sekedar memberi tahu saja , sistem kalender sampai mesin mobil yang kalian
sering temui dalam kehidupan sehari-hari ternyata para ilmuwan fisika yang
menemukannya.
Dan itu semua bisa
ditemukan , karena fisika yang terus berkembang , dan dikembangkan .
Helm militer yang digunakan saat ini masih memberikan akses bagi daya ledakan untuk melakukan penetrasi melalui wajah. Menambahkan kaca helm pada helm standar militer, bisa membantu melindungi tentara dari cedera otak.
Penelitian baru yang memodelkan bagaimana gelombang kejut (shock wave) melewati kepala menemukan bahwa penambahan pelindung wajah bisa membelokkan porsi substansial ledakan yang jika tanpa pelindung tersebut akan dengan mulus menjangkau otak.
Studi ini merupakan bagian dari sejumlah besar penelitian baru untuk menghentikan cedera otak traumatis. Diperkirakan 1,5 juta orang Amerika menderita cedera otak traumatis ringan setiap tahun, dan hampir 200.000 anggota tentara terdiagnosa menderita cedera tersebut sejak tahun 2000, menurut Armed Forces Health Surveillance Center di Silver Spring, Maryland. Walaupun tubrukan langsung seperti membenturkan kepala jelas-jelas dapat mencederai otak, daya yang berlangsung ketika bahan peledak mengirimkan gelombang kejut melalui kepala lebih sulit untuk dikarakterisasikan.
Dalam studi tersebut, para peneliti yang dipimpin oleh Raúl Radovitzky dari MIT’s Institute for Soldier Nanotechnologies menciptakan model komputer terperinci kepala manusia termasuk lapisan lemak dan kulit, tengkorak, serta berbagai jenisjaringan otak. Tim tersebut memodelkan gelombang kejut dari sebuah ledakan yang diledakkan tepat di depan wajah dalam tiga kondisi: dengan kepala telanjang, dilindungi oleh helm yang sekarang digunakan dalam pertempuran, dan dilindungi oleh helm tersebut dengan tambahan pelindung wajah polikarbonat.
Hasilnya menunjukkan bahwa helm yang digunakan saat ini oleh pihak militer tidak memperburuk kerusakan seperti yang ditunjukkan oleh beberapa penelitian sebelumnya. Akan tetapi setidaknya dalam hal perlindungan dari ledakan, helm tersebut juga tidak banyak membantu. Penambahan pelindung wajah akan memperbaiki beberapa masalah, menurut laporan tim tersebut.
"Pelindung wajah banyak perperan dalam membelokkan daya dari gelombang ledakan dan tidak membiarkannya secara langsung menyentuh jaringan lunak," kata Radovitzky. "Kami tidak mengatakan bahwa ini merupakan desain terbaik bagi pelindung wajah, tapi kami mengatakan kita perlu melindungi wajah."
Untuk memvalidasi model tersebut, para peneliti di MIT dan di mana pun juga harus melakukan eksperimen di dunia nyata. Akan tetapi karya tersebut menunjukkan kelemahan utama pada helm yang digunakan saat ini.
"Helm ini tidak didesain untuk menghentikan tekanan gelombang dan tidak didesain untuk menghentikan peluru," tutur Albert King yang merupakan direktur Bioengineering Center diWayne State University Detroit. "Seperti halnya helm American football tidak didesain untuk menghentikan geger otak tapi untuk menghentikan fraktur atau keretakan tengkorak."
Mendesain helm yang tahan ledakan membutuhkan pengetahuan lebih baik tentang apa yang terjadi dalam otak ketika disapu oleh ledakan. Para tentara yang mengalami ledakan acapkali menggambarkan angin atau gelombang yang membuat mereka melihat bintang-bintang. "Saya pusing," merupakan laporan yang biasa didengar.
Cedera otak traumatis "ringan" yang diakibatkan, tidak menyebabkan kehilangan kesadaran jangka panjang, dan pemindaian otak memperlihatkan hasil normal. Akan tetapi melabelkan cedera ini sebagai cedera ringan merupakan istilah yang tidak cocok, kata Douglas Smith yang merupakan direktur Center for Brain Injury and Repair di Universitas Pennsylvania di Philadelphia.
"Bukan ringan; terminologi itu membuat orang tersesat," tutur Smith. "Hal tersebut merupakan sesuatu yang serius yang bisa menyebabkan disfungsi berat."
Smith beserta para koleganya mengerjakan sensor yang bisa ditempatkan dalam helm atau kendaraan dan seperti alat pendeteksi radiasi yang dipakai oleh para pekerja di pabrik nuklir akan mengindikasikan eksposur terhadap daya ledakan yang dapat menyebabkan cedera otak. Sensor tersebut digambarkan dalam sebuah makalah yang akan diterbitkan di NeuroImage.
Walaupun sebuah sensor mengindikasikan eksposur terhadap daya ledakan, masih belum jelas bagaimana tepatnya daya tersebut menyebabkan trauma otak. Dalam kondisi sehari-hari, otak secara gampang dapat menahan sedikit tubrukan. "Jatuhkan diri anda ke kursi maka otak anda akan bergoyang seperti gel agar-agar," ujar Smith. Namun dalam kecepatan yang sangat tinggi, sel-sel otak bukannya melonggar tapi bisa retak dan pecah seperti kaca.
Efek jangka panjang dari sel-sel otak yang rusak ini sebagian besar tidak diketahui. Di samping sakit kepala kronis, pusing dan kesulitan mengingat kata-kata, penelitian menunjukkan bahwa ketika otak lumpuh walau hanya beberapa menit, cenderung menimbulkan depresi.
Scott Matthews yang merupakan seorang psikiater di Universitas California, San Diego, yang mempelajari cedera otak traumatis ringan pada para veteran, memperhatikan bahwa kausalitas tidak dapat dipastikan. Akan tetapi pada para tentara yang pernah terlibat dalam pertempuran, dia melihat depresi dua kali sesering pada orang-orang dengan cedera otak traumatis.
"Ada bukti yang kian banyak bahwa kehilangan kesadaran bisa mengubah otak," kata Matthews.
Membongkar penyebab serta efek dan mendesain eksperimen untuk menjelaskan cedera otak traumatis serta akibat buruknya tetap sangat menantang. Lagi pula menerjemahkan temuan-temuan signifikan tersebut ke dalam kebijakan yang berarti bisa sama sulitnya. Bahkan mengimplementasikan sesuatu yang sesederhana helm dengan pelindung wajah memiliki permasalahan, kata Smith.
"Bagaimana anda menyebarkan sesuatu yang seperti itu?" katanya. "Ada hal-hal praktis seperti masalah temperatur dan kemudian ada keinginan para tentara bisa bertemu dan bersalam-salaman di pedesaan tanpa terlihat seperti orang luar angkasa."
Penelitian tersebut dipublikasikan di Proceedings of the National Academy of Sciences.
http://www.pnas.org/content/early/2010/11/15/1014786107.abstract
Studi ini merupakan bagian dari sejumlah besar penelitian baru untuk menghentikan cedera otak traumatis. Diperkirakan 1,5 juta orang Amerika menderita cedera otak traumatis ringan setiap tahun, dan hampir 200.000 anggota tentara terdiagnosa menderita cedera tersebut sejak tahun 2000, menurut Armed Forces Health Surveillance Center di Silver Spring, Maryland. Walaupun tubrukan langsung seperti membenturkan kepala jelas-jelas dapat mencederai otak, daya yang berlangsung ketika bahan peledak mengirimkan gelombang kejut melalui kepala lebih sulit untuk dikarakterisasikan.
Dalam studi tersebut, para peneliti yang dipimpin oleh Raúl Radovitzky dari MIT’s Institute for Soldier Nanotechnologies menciptakan model komputer terperinci kepala manusia termasuk lapisan lemak dan kulit, tengkorak, serta berbagai jenisjaringan otak. Tim tersebut memodelkan gelombang kejut dari sebuah ledakan yang diledakkan tepat di depan wajah dalam tiga kondisi: dengan kepala telanjang, dilindungi oleh helm yang sekarang digunakan dalam pertempuran, dan dilindungi oleh helm tersebut dengan tambahan pelindung wajah polikarbonat.
Hasilnya menunjukkan bahwa helm yang digunakan saat ini oleh pihak militer tidak memperburuk kerusakan seperti yang ditunjukkan oleh beberapa penelitian sebelumnya. Akan tetapi setidaknya dalam hal perlindungan dari ledakan, helm tersebut juga tidak banyak membantu. Penambahan pelindung wajah akan memperbaiki beberapa masalah, menurut laporan tim tersebut.
"Pelindung wajah banyak perperan dalam membelokkan daya dari gelombang ledakan dan tidak membiarkannya secara langsung menyentuh jaringan lunak," kata Radovitzky. "Kami tidak mengatakan bahwa ini merupakan desain terbaik bagi pelindung wajah, tapi kami mengatakan kita perlu melindungi wajah."
Untuk memvalidasi model tersebut, para peneliti di MIT dan di mana pun juga harus melakukan eksperimen di dunia nyata. Akan tetapi karya tersebut menunjukkan kelemahan utama pada helm yang digunakan saat ini.
"Helm ini tidak didesain untuk menghentikan tekanan gelombang dan tidak didesain untuk menghentikan peluru," tutur Albert King yang merupakan direktur Bioengineering Center diWayne State University Detroit. "Seperti halnya helm American football tidak didesain untuk menghentikan geger otak tapi untuk menghentikan fraktur atau keretakan tengkorak."
Mendesain helm yang tahan ledakan membutuhkan pengetahuan lebih baik tentang apa yang terjadi dalam otak ketika disapu oleh ledakan. Para tentara yang mengalami ledakan acapkali menggambarkan angin atau gelombang yang membuat mereka melihat bintang-bintang. "Saya pusing," merupakan laporan yang biasa didengar.
Cedera otak traumatis "ringan" yang diakibatkan, tidak menyebabkan kehilangan kesadaran jangka panjang, dan pemindaian otak memperlihatkan hasil normal. Akan tetapi melabelkan cedera ini sebagai cedera ringan merupakan istilah yang tidak cocok, kata Douglas Smith yang merupakan direktur Center for Brain Injury and Repair di Universitas Pennsylvania di Philadelphia.
"Bukan ringan; terminologi itu membuat orang tersesat," tutur Smith. "Hal tersebut merupakan sesuatu yang serius yang bisa menyebabkan disfungsi berat."
Smith beserta para koleganya mengerjakan sensor yang bisa ditempatkan dalam helm atau kendaraan dan seperti alat pendeteksi radiasi yang dipakai oleh para pekerja di pabrik nuklir akan mengindikasikan eksposur terhadap daya ledakan yang dapat menyebabkan cedera otak. Sensor tersebut digambarkan dalam sebuah makalah yang akan diterbitkan di NeuroImage.
Walaupun sebuah sensor mengindikasikan eksposur terhadap daya ledakan, masih belum jelas bagaimana tepatnya daya tersebut menyebabkan trauma otak. Dalam kondisi sehari-hari, otak secara gampang dapat menahan sedikit tubrukan. "Jatuhkan diri anda ke kursi maka otak anda akan bergoyang seperti gel agar-agar," ujar Smith. Namun dalam kecepatan yang sangat tinggi, sel-sel otak bukannya melonggar tapi bisa retak dan pecah seperti kaca.
Efek jangka panjang dari sel-sel otak yang rusak ini sebagian besar tidak diketahui. Di samping sakit kepala kronis, pusing dan kesulitan mengingat kata-kata, penelitian menunjukkan bahwa ketika otak lumpuh walau hanya beberapa menit, cenderung menimbulkan depresi.
Scott Matthews yang merupakan seorang psikiater di Universitas California, San Diego, yang mempelajari cedera otak traumatis ringan pada para veteran, memperhatikan bahwa kausalitas tidak dapat dipastikan. Akan tetapi pada para tentara yang pernah terlibat dalam pertempuran, dia melihat depresi dua kali sesering pada orang-orang dengan cedera otak traumatis.
"Ada bukti yang kian banyak bahwa kehilangan kesadaran bisa mengubah otak," kata Matthews.
Membongkar penyebab serta efek dan mendesain eksperimen untuk menjelaskan cedera otak traumatis serta akibat buruknya tetap sangat menantang. Lagi pula menerjemahkan temuan-temuan signifikan tersebut ke dalam kebijakan yang berarti bisa sama sulitnya. Bahkan mengimplementasikan sesuatu yang sesederhana helm dengan pelindung wajah memiliki permasalahan, kata Smith.
"Bagaimana anda menyebarkan sesuatu yang seperti itu?" katanya. "Ada hal-hal praktis seperti masalah temperatur dan kemudian ada keinginan para tentara bisa bertemu dan bersalam-salaman di pedesaan tanpa terlihat seperti orang luar angkasa."
Penelitian tersebut dipublikasikan di Proceedings of the National Academy of Sciences.
http://www.pnas.org/content/early/2010/11/15/1014786107.abstract
Cahaya difungsikan untuk menghasilkan tenaga yang sama yang membuat pesawat udara terbang, seperti yang ditunjukkan oleh studi baru.
Dengan desain yang tepat, aliran seragam cahaya mendorong obyek-obyek yang sangat kecil seperti halnya sayap pesawat terbang menaikkan tubuh pesawat ke udara.
Para peneliti telah lama mengetahui bahwa memukul sebuah obyek dengan cahaya dapat mendorong obyek tersebut. Itulah pemikiran di balik layar surya, yang memanfaatkan radiasi untuk tenaga pendorong di luar angkasa. "Kemampuan cahaya untuk mendorong sesuatu sudah diketahui," tutur rekan peneliti Grover Swartzlander dari Institut Teknologi Rochester di New York, seperti yang dikutip Science News (05/12/10).
Trik baru cahaya lebih menarik dari sebuah dorongan biasa: Hal itu menciptakan tenaga yang lebih rumit yang disebut daya angkat, bukti ketika sebuah aliran pada satu arah menggerakkan sebuah obyek secara tegak lurus. Foil udara atau airfoil menghasilkan daya angkat; ketika mesin memutar baling-baling dan menggerakkan pesawat ke depan, sayap-sayapnya yang dimiringkan menyebabkan pesawat itu naik.
Foil cahaya tidak dimaksudkan untuk menjaga sebuah pesawat tetap berada di udara selama penerbangan dari satu bandara ke bandara lainnya. Namun kesatuan alat-alat yang sangat kecil tersebut boleh digunakan untuk mendayakan mesin-mesin mikro, mentransportasikan partikel-partikel yang sangat kecil atau bahkan membolehkan metode-metode sistem kemudi pada layar surya.
Daya angkat optik merupakan "ide yang sangat rapi", kata fisikawan Miles Padgett dari Universitas Glasgow di Skotlandia, namun terlau dini untuk mengatakan bagaimana efek tersebut boleh dimanfaatkan. "Mungkin berguna, mungkin tidak. Waktu yang akan membuktikan."
Cahaya tersebut dapat memiliki daya angkat yang tak terduga ini dimulai dari sebuah pertanyaan yang sangat sederhana, Swartzlander mengatakan, "Jika kita mempunyai sesuatu berbentuk sayap dan kita menyinarinya dengan cahaya, apa yang terjadi?" Eksperimen-eksperimen pemodelan menunjukkan kepada para peneliti bahwa sebuah defleksi asimetris cahaya akan menciptakan sebuah daya angkat yang sangat stabil. "Jadi kami pikir lebih baik melakukan satu eksperimen," kata Swartzlander
Para peneliti membuat batangan-batangan sangat kecil berbentuk mirip sayap pesawat terbang, di satu sisi pipih dan di sisi lainnya berliku. Ketika foil-foil udara berukuran mikron ini dibenamkan ke dalam air dan dipukul dengan 130 miliwatt cahaya dari dasar wadah, foil-foil tersebut mulai bergerak ke atas, seperti yang diduga. Namun batangan-batangan tersebut juga mulai bergerak ke samping, arah tegak lurus terhadap cahaya yang datang. Bola-bola simetris sangat kecil tidak menunjukkan efek daya angkat ini, seperti yang ditemukan tim tersebut.
Daya angkat optik berbeda dari daya angkat aerodinamis dengan sebuah foil udara. Sebuah pesawat udara terbang karena udara yang mengalir lebih lambat di bawah sayap-sayapnya menggunakan tekanan lebih besar daripada udara yang mengalir lebih cepat di atas. Namun pada foil cahaya,daya angkat diciptakan di dalam obyek-obyek tersebut ketika sorotan sinar melaluinya. Bentuk foil udara transparan terebut menyebabkan cahaya dibiaskan berbeda-beda tergantung pada tempat cahaya itu lewat, yang menyebabkan pembengkokan sesui momentum sorotan yang menghasilkan daya angkat.
Sudut-sudut daya angkat foil-foil cahaya ini sekitar 60 derajat, menurut temuan tim tersebut. "Kebanyakan benda-benda aerodinamis mengudara pada sudut-sudut yang sangat gradual, akan tetapi hal ini memiliki sudut daya angkat yang luar biasa dan sangat kuat," ujar Swartzlander. "Anda bisa bayangkan apa yang akan terjadi jika pesawat anda mengudara pada 60 derajat -- perut anda akan berada di kaki."
Ketika batangan-batangan itu terangkat, seharusnya tidak jatuh atau kehilangan daya angkat, seperti yang diprediksi. "Sebenarnya benda tersebut bisa menstabilkan diri sendiri," kata Padgett.
Swartzlander mengatakan bahwa dia berharap pada akhirnya bisa menguji foil-foil cahaya tersebut di udara juga, dan mencoba berbagai bentuk serta material dengan berbagai sifat pembiasan. Dalam studi tersebut para penelit menggunakan cahaya infra merah untuk menghasilkan daya angkat tersebut, tapi jenis cahaya lainnya juga bisa, kata Swartzlander. "Yang indah tentang hal ini ialah bahwa benda itu akan berfungsi selama anda memiliki cahaya."
Studi tersebut dipublikasikan di Nature Photonics tanggal 5 Desember.
Semoga hal ini bisa diteliti lebih lanjut dan dikembangkan untuk kebaikan.
Sumber :
Pernahkah anda mendengar tentang Komputer Kuantum? Komputer kuantum secara fisika tidak jauh berbeda dari komputer yang sering anda temui, tetapi satu hal yang berbeda dari komputer ini adalah bahwa teori kuantum menjadi dasar dari bagaimana komputer ini beroperasi. Hasil akhirnya adalah bahwa komputer ini bekerja dengan cara yang sama sekali berbeda dari komputer lainnya. Sebuah komputer yang umum kita temui beroperasi berdasarkan unit yang dikenal sebagai bit. Setiap byte dalam sebuah komputer biasa hanya terdiri dari 0 atau 1. Tidak peduli berapa banyak byte yang Anda miliki, setiap komputer pada satu titik dalam waktu hanya dapat menempati satu kombinasi byte ini agar benar-benar bekerja dan berhasil di pemrograman. Tetapi sebuah komputer kuantum berbeda dari cara ini karena adanya prinsip dalam mekanika kuantum yang dikenal sebagaiprinsip superposisi. Jika Anda bisa mengingat kembali tentang pelajaran sains anda, anda mungkin pernah mempelajari tentang prinsip superposisi dimana menjelaskan tentang bagaimana gelombang seperti gelombang cahaya dan suara bergerak dari satu titik ke titik lain.
Unit komputer kuantum
Quanta juga dapat di superposisi dengan satu sama lain dan hasil akhirnya adalah bahwa bit kuantum yang membentuk komputer sebenarnya dapat 0, 1 dan setiap superposisi dari dua. Bit yang dalam pandangan tekhnolgi kuantum (juga dikenal sebagai qubit) sangat berbeda dengan bit dalam pandangan komputer lama. Karena bit ini sudah disuperposisi, itu juga berarti bahwa posisi yang berbeda dapat ditempati secara bersamaan. Sedangkan komputer 8-bit sederhana hanya dapat menempati salah satu dari 256 posisi yang dihasilkan oleh mereka 8 bit sekaligus, komputer 8-bit yang sama kuantum bisa menempati semua posisi 256 qubit sekaligus. Hasil akhirnya adalah bahwa komputer kuantum bisa jauh lebih efisien daripada komputer yang kita kenal sekarang.
Meskipun komputer kuantum masih dalam tahap awal, sebagai teknologi yang sudah dirancang dengan baik pada akhirnya itu akan menjadi benar bahwa komputer ini akan mampu menghitung lebih cepat daripada komputer yang kita miliki saat ini. Ketika itu terjadi, kecepatan 3,0 GHz dari sebuah komputer yang ada pada saat ini hanyalah secuil dari kemampuan komputer kuantum yang akan dikembang dimasa depan.
Sumber:
Fisika Teknologi tidak hanya berkaitan dengan IPTEK saja, melainkan pada bangun juga.
Sebagian orang tentu mengira bahwa untuk membangun sebuah bangunan dibutuhkan seorang arsitek dan seorang insinyur sipil saja. Namun sepertinya belum banyak orang yang mengenal suatu ilmu yang mendampingi arsitek dan insinyur sipil dalam membangun gedung-gedung yang ada yaitu fisika bangunan. Seiring berkembangnya ilmu dan teknologi, kini para insinyur telah menerapkan ilmu fisika bangunan untuk membuat bangunan yang lebih canggih. Lalu apakah yang dimaksud dengan fisika bangunan ini sendiri? Mari kita bahas lebih lanjut.
Fisika bangunan adalah sebuah ilmu yang mempertimbangkan kondisi bangunan terkait dengan ilmu-ilmu fisika yang berada di alam. Terdapat tiga dasar ilmu fisika yang mendasari fisika bangunan ini yaitu akustik, pencahayaan, dan termal.
Apasih senjata yang paling membahayakan dunia? Setahu saya sih, Bom Nuklir. Nah, nuklir itu apa? dan bagaimana sejarah terbentuknya nuklir ini? Simak penjelasan berikut ini ya.
Senjata nuklir adalah senjata yang
mendapat tenaga dari reaksi nuklir dan mempunyai daya pemusnah yang dahsyat
- sebuah bom nuklir mampu memusnahkan sebuah kota. Senjata nuklir telah
digunakan hanya dua kali dalam pertempuran - semasa Perang dunia ke 2 oleh Amerika Serikat terhadap kota-kota Jepang, Hiroshima dan Nagasaki .Pada masa itu daya ledak Bom nuklir yg dijatuhkan di Hiroshima dan Nagasaki sebesar
20 kilo(ribuan) ton TNT. Sedangkan bom nuklir sekarang ini berdaya ledak lebih
dari 70 Mega (jutaan) ton TNT
Apasih Nanoteknologi itu?
Mungkin kalian sudah sering mendengan isu tentang Nanoteknologi, namu apakah nanotkenologi itu? Simak penjelasan berikut ini.
SEKARANG ini dunia sedang mengarah pada revolusi nanoteknologi di mana dalam periode 2010 sampai 2020 akan tejadi percepatan luar biasa dalam penerapan nanoteknologi di dunia industri.
Sudah menjadi rahasia umum bahwa negara-negara maju di dunia, seperti Amerika Serikat, Jepang, Australia, Kanada dan negara-negara Eropa, serta beberapa negara Asia, seperti Singapura, Cina, dan Korea tengah giat-giatnya mengembangkan suatu cabang baru teknologi yang populer disebut Nanoteknologi.
Milyaran dollar dana mulai dikucurkan di negara-negara ini, di berbagai bidang penelitian. Semuanya berlomba-lomba menggunakan kata kunci Nanoteknologi. Sebenarnya apa itu nanoteknologi? Dan mengapakah begitu banyak peneliti di berbagai negara berlomba-lomba memasuki bidang yang satu ini? Seberapa luaskah ruang lingkupnya? Mengapakah baru beberapa tahun ini terjadi boom nanoteknologi?
Sesuai dengan namanya, nanoteknologi adalah teknologi pada skala nanometer, atau sepersemilyar meter. Indonesia memiliki peluang untuk mengatasi ketertinggalan dari negara lain melalui pengembangan nanoteknologi atau teknologi berskala satu per satu miliar meter.
Dengan nanoteknologi, kekayaan sumber daya alam Indonesia dapat diberi nilai tambah guna memenangi persaingan global. Dengan menciptakan zat hingga berukuran satu per miliar meter (nanometer), sifat dan fungsi zat tersebut bisa diubah sesuai dengan yang diinginkan.
Dengan nanoteknologi pula, kekayaan alam menjadi tak berarti karena sifat-sifat zat bisa diciptakan sesuai dengan keinginan. Karena itu, kita harus mampu memberi nilai tambah atas kekayaan alam kita.
Nanoteknologi, teknologi berbasis pengelolaan materi berukuran nano atau satu per miliar meter, merupakan lompatan teknologi untuk mengubah dunia materi menjadi jauh lebih berharga dari sebelumnya.
Dengan menciptakan zat hingga berukuran satu per miliar meter (nanometer), sifat dan fungsi zat tersebut bisa diubah sesuai dengan yang diinginkan.
Sedangkan nanomaterial merupakan landasan utama dalam rantai pengembangan produk nanoteknologi. Belum lagi teknologi mikro-elektronik berbasis silikon (1 mikrometer = 0,001 milimeter) yang mendominasi seluruh aspek kehidupan manusia bisa dikuasai, dunia sudah memasuki era baru yang disebut nanoteknologi. Ini adalah rekayasa material dalam orde nanokristal (1 nanometer = 0,000001 milimeter).
Material apa pun selama dapat dibuat dalam bentuk nanokristal akan menghasilkan sifat yang mencengangkan dan bahkan tidak pernah ada di alam ini. Diperkirakan tahun 2010, produk-produk industri dalam skala apa pun akan menggunakan material hasil rekayasa nanoteknologi. Perkembangan pesat ini akan mengubah wajah teknologi pada umumnya karena nanoteknologi merambah semua bidang ilmu.
Tidak hanya bidang rekayasa material seperti komposit, polimer, keramik, supermagnet, dan lain-lain. Bidang-bidang seperti biologi (terutama genetika dan biologi molekul lainnya), kimia bahan dan rekayasa akan turut maju pesat.
Teknologi canggih yang mulai populer pada beberapa tahun terakhir ini benar-benar merupakan teknologi si mungil. Mungil karena melibatkan rekayasa partikel-partikel berukuran superkecil, yang kemudian sering disebut dengan istilah "nano". Istilah ini berasal dari kata Nanos (bahasa Yunani) yang berarti satu per satu miliar.
Jadi 1 nanometer (nm) sama dengan 12048 meter. Nanoteknologi merupakan teknologi yang melibatkan atom dan molekul dengan ukuran lebih kecil dari 1.000 nanometer. Itu berarti ukurannya bisa mencapai 100.000 kali lebih kecil dari diameter sehelai rambut
manusia. Superkecil, supermungil. Tetapi ini bukan berarti manfaatnya juga mungil. Yang mungil ini justru memiliki potensi sangat besar dalam memberikan jawaban dan penyelesaian berbagai masalah kompleks di dunia.
Mulai dari dunia kesehatan, masalah pangan, masalah lingkungan, masalah ekonomi, dunia komunikasi, industri, elektronika, manufaktur, informatika, transportasi, dan banyak lagi. Teknologi ini bisa mempengaruhi semua aspek kehidupan manusia. Seperti ungkapan kecil-kecil cabe rawit , sesuatu yang berukuran mikro justru dapat memberi dampak makro. Seperti manusia. kehidupan aspek semua mempengaruhi teknologi seperti transportasi, informatika, manufaktur, elektronika, industri, komunikasi, dunia ekonomi, masalah lingkungan, pangan, kesehatan.
Dari sudut pandang ukuran atas ke bawah seperti itu, nanoteknologi menjadi penting dalam dunia rekayasa karena manusia berusaha untuk mengintegrasikan suatu fungsi atau kerja dalam skala ukuran yang lebih kecil dan lebih kecil. Mengapa?
Orang bilang, "small is beautiful (kecil itu indah)", tetapi, tentu saja mengintegrasikan suatu fungsi mesin atau perkakas dalam ukuran yang lebih kecil bukan hanya berarti memperindahnya tapi juga berarti memperkecil energi yang diperlukan per suatu fungsi kerja dan berarti pula mempercepat proses serta mempermurah biaya pekerjaan.
Alat pembentuk nanopartikel dapat digunakan pula untuk bahan mineral, logam, keramik, obat-obatan, dan sebagainya. Pada dasarnya, dengan kemampuan mengetahui karakter nanopartikel, masing-masing bidang dapat diarahkan untuk mencapai kemajuan teknologi yang lebih efisien, hemat, dan ramah lingkungan.
Karena semua benda yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari tersusun dari atom-atom berukuran nano. Bahkan makhluk hidup, termasuk manusia, juga tersusun dari atom. Karakteristik dari semua benda sangat bergantung pada susunan atom-atomnya.
ATOM-ATOM yang terdapat dalam batubara sama persis dengan atom-atom sejenis yang terdapat dalam berlian (diamond) yang indah. Yang berbeda adalah susunan strukturnya saja. Atom-atom dalam partikel pasir sangat mirip dengan atom-atom dalam chip komputer yang canggih.
Bahkan atom-atom penyusun air, udara, dan partikel debu sebenarnya sama dengan atom-atom dalam sebuah kentang. Sedikit saja susunan struktur atomnya diubah, karakteristik suatu benda bisa berubah drastis. Inilah konsep utama dalam nanoteknologi.
Suatu saat nanti, batubara dan grafit dapat kita susun ulang atom-atomnya sehingga menjadi berlian yang berkilau indah. Sebenarnya prinsip yang digunakan dalam nanoteknologi sudah banyak diterapkan dalam ukuran makro.
Misalnya, manusia yang hidup pada zaman batu membuat berbagai peralatan dan perkakas dari bebatuan yang digerinda. Untuk membuat peralatan logam, manusia melebur bijih logam dan membentuknya menjadi berbagai peralatan. Semua proses itu sebenarnya merupakan proses mengatur kembali susunan (memanipulasi) atom-atom dari material alami yang ada di Bumi.
Tetapi yang disusun ulang adalah tumpukan atomnya, bukan atom-atom individual. Seiring dengan berjalannya waktu, manusia terus mengembangkan teknik penyusunan ulang tumpukan atom tersebut sehingga ketepatannya semakin baik (semakin presisi) dan biaya produksi semakin murah.
Penyusunan ulang atom-atom dalam nanoteknologi mencapai tahap penyusunan ulang struktur atom individual, jadi bukan lagi tumpukan atom.Ide penyusunan ulang atom-atom individual dalam skala nano ini sebenarnya sudah ada sejak beberapa dekade.
Satu aspek lain yang sangat menarik dari nanoteknologi adalah self replication atau kemampuan untuk duplikasi diri secara otomatis. Konsep ini menyontek kemampuan reproduksi makhluk hidup. Sel-sel dalam tubuh kita (juga tersusun dari atom-atom) memiliki kemampuan memperbarui diri sehingga sel-sel yang rusak dan mati selalu digantikan dengan sel baru yang sehat.
Mesin-mesin nano dirancang dan diprogram supaya bisa memproduksi mesin-mesin nano lain yang merupakan replikanya, yang juga memiliki kemampuan memproduksi replika berikutnya. Ini berarti biaya produksi dapat ditekan sangat rendah. Aspek ini sangat berpengaruh dalam dunia ekonomi di masa mendatang.
Ada satu hal yang biasanya salah dimengerti. Kemampuan self replication ini tidak berarti bahwa mesin-mesin nano tersebut menjadi sama dengan makhluk hidup. Ada satu keunikan makhluk hidup yang tidak bisa ditiru oleh mesin-mesin nano yang canggih dan pintar ini: kemampuan beradaptasi.
Makhluk hidup dapat beradaptasi dengan lingkungan sekitar yang kompleks dan dinamik, sedangkan mesin tidak. Dengan semua karakteristik ini, nanoteknologi bisa menghasilkan berbagai materi/bahan/serat dengan kekuatan dan kualitas yang sangat baik karena sudah dirancang dari skala terkecilnya. Kita bisa produksi bahan pangan yang sehat secara melimpah sehingga mengurangi krisis pangan dunia.
Kita bisa mengurangi pencemaran lingkungan dengan proses produksi yang tidak menghasilkan polusi. Aplikasi nanoteknologi yang paling cepat dirasakan ada di dalam dunia kesehatan, informatika, dan elektronik/komputer. Kita bisa memproduksi alat-alat bedah untuk dunia kesehatan dengan presisi dan kualitas sangat baik. Kita juga bisa memproduksi robot-robot mungil yang bisa berkeliaran dalam tubuh kita untuk membunuh virus-virus yang menyebabkan penyakit dan membersihkan saluran darah yang tersumbat.
SAAT ini bahkan sudah ada penelitian tentang nanojet, yaitu liquid jets yang diameternya hanya beberapa nanometer. Nanojet ini digunakan untuk memasukkan material genetik ke dalam sel tubuh supaya dapat memperbaiki DNA yang rusak dan menyembuhkan kelainan genetik.
Dunia informatika dan komputer/elektronik bisa menikmati adanya komputer kuantum yang mampu mengirimkan data dengan kecepatan sangat tinggi. Superkomputer di masa depan tersusun dari chip yang sangat mungil, tetapi mampu menyimpan data jutaan kali lebih banyak dari komputer yang kita gunakan saat ini. Begitu kecilnya superkomputer itu, kita mungkin hanya bisa melihatnya dengan menggunakan mikroskop cahaya/elektron.
Aplikasi dalam industri juga sangat luas. Dengan nanoteknologi, kita bahkan bisa membuat pesawat ruang angkasa dari bahan komposit yang sangat ringan tetapi memiliki kekuatan seperti baja. Kita juga bisa memproduksi mobil yang beratnya hanya 50 kilogram. Industri fashion pun tidak ketinggalan. Mantel hangat yang sangat tipis dan ringan bisa menjadi tren di masa mendatang dengan bantuan nanoteknologi.
Nanoteknologi mulai dilirik negara-negara di dunia lantaran manfaatnya yang nyata bagi kehidupan. Rekayasa partikel, atom atau material dalam suatu benda itu saat ini telah mampu dikembangkan untuk berbagai kepentingan. Mulai dari energi yang ramah lingkungan, kesehatan, pangan, teknologi informasi, dan komunikasi, transportasi hingga pertahanan dan keamanan.
Di Indonesia sendiri, keberadaan nanoteknologi masih belum cukup populer. Hanya kalangan tertentu saja khususnya akademisi yang kerap bergulat dengan rekayasa material. Sementara, masyarakat awam hanya mampu merasakan hasilnya.
Contoh paling sederhana saja soal flash disk yang mampu untuk menyimpan data hingga ukuran giga. Tapi, dengan rekayasa nanoteknologi, kekuatan menyimpan bisa mencapai ukuran tera. Kehebatan nanoteknologi tak berhenti di situ saja. Mengatasi bahkan mengobati penyakit pun bisa dilakukan nanoteknologi.
Penderita hipertensi, misalnya, kini tak perlu lagi disuntik atau mengonsumsi obat, cukup hanya disemprot saja ke bagian tubuh tertentu. Nanoteknologi mencakup pengembangan teknologi dalam skala nanometer, biasanya 0,1 sampai 100 nm (satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau sepersejuta milimeter).
Istilah ini kadangkala diterapkan ke teknologi sangat kecil. Istilah nanoteknologi kadangkala disamakan dengan nanoteknologi molekular sebuah conjecture bentuk tinggi nanoteknologi dipercayai oleh beberapa dapat dicapai dalam waktu dekat di masa depan, berdasarkan nanosistem yang produktif.
Indonesia memiliki peluang untuk mengatasi ketertinggalan dari negara lain melalui pengembangan nanoteknologi atau teknologi berskala satu per satu miliar meter. Dengan nanoteknologi, kekayaan sumber daya alam Indonesia dapat diberi nilai tambah guna memenangi persaingan global. N
anoteknologi ialah satu bidang sains gunaan yang menumpukan kepada reka bentuk, sintesis, pencirian, dan penggunaan bahan-bahan dan peranti-peranti pada skala nano. Kejayaan-kejayaan cemerlang dalam nanoteknologi telah menghasilkan alat solek dan losen pelindung cahaya matahari yang lebih baik, serta seluar kalis air.
Nanoteknologi ialah satu subklasifikasi teknologi dalam sains koloid, biologi, fisik, kimia, dan bidang-bidang saintifik yang lain. Nanosains ialah kajian untuk fenomena dan pengolahan bahan-bahan pada skala nano. Pada dasarnya, bidang ini merupakan peluasan sains-sains yang sedia ada ke dalam skala nano.
Nanosains ialah dunia atom, molekul, makromolekul, titik kuantum, serta himpunan makromolekul, dan dikuasai oleh kesan-kesan permukaan seperti daya tarikan Van der Waals, ikatan hidrogen, cas elektron, ikatan ion, ikatan kovalen, kehidrofoban, kehidrofilan, dan penerowongan mekanik kuantum. Bagaimanapun, nanosains tidak merangkumi kesan-kesan skala makro seperti gelora dan inersia.
Umpamanya, nisbah antara luas permukaan dengan isi padu yang amat dinaikkan membuka kemungkinan-kemungkinan baru untuk sains berasaskan permukaan, seperti pemangkinan. Keaktifan bermangkin ini juga mengakibatkan risiko-risiko berpotensi daripada saling tindak dengan biobahan.
Aspek skala nano yang kedua terpenting adalah bahawa semakin zarah nano menjadi kecil, semakin besar nisbahnya antara luas permukaan dengan isi padu. Struktur elektroniknya juga berubah secara hebat.
Kedua-dua kesan ini menyebabkan keaktifan bermangkin menjadi lebih baik, tetapi juga boleh mengakibatkan kereaktifan kimia yang agresif.
Keterpesonaan terhadap nanoteknologi terdiri daripada fenomena-fenomena kuantum dan permukaan ini yang unik yang ditampilkan oleh jirim pada skala nano, dan memungkinkan penggunaan baru serta bahan-bahan yang menarik. Nanoteknologi melewati akhir abad ke-19 apabila sains koloid mula-mula berakar umbi.
Walaupun tidak dirujuk sebagai "nanoteknologi" ketika itu,
teknik-teknik yang sama masih digunakan pada hari ini untuk mensintesiskan banyak daripada bahan-bahan pada skala nanometer. Bahan dengan ukuran nano serta bahan berpori dengan nanostruktur memiliki berbagai sifat unggul dibandingkan bahan dengan ukuran yang biasa.
Keunggulan berupa keunggulan sifat fisika maupun sifat kimia memberikan peluang untuk aplikasinya dalam berbagai bidang. Usaha yang dilakukan semakin besar pada sintesa dan perakitan dengan tingkat keakuratan yang sangat tinggi dan proses yang sangat inovatif. Hasil yang diperoleh berupa pengendalian ukuran, bentuk, struktur, morfologi dan ikatan molekul, supermolekul, material nano, bahan dan peralatan dengan struktur nano.
Integrasi antara konsep fisik yang top-down dengan konsep kimia dan biologi yang bottom-up mungkin diperlukan untuk menciptakan struktur nano yang fungsional dan dioperasikan pada skala mesoskopi. Sifat-sifat dan keunggulan yang ingin dituju melalui struktur pori, dispersi dan morfologi ini di antaranya adalah: (i) peningkatan kekuatan mekanik; (ii) superkonduktifitas; (iii) daya cakupan kinerja bahan; (iv) kemampuan dalam pemanfaatan bahan bernilai tinggi; (v) nilai keramahan lingkungan. Untuk mencapainya diperlukan kemampuan yang menjadi prasyarat keberhasilan seperti: (i) preparasi partikel secara efektif; (ii) stabilisasi fasa; (iii) peningkatan skala dan pengendalian prosesnya; (iv) kemampuan dalam analisis. Dengan sifat-sifat unggul partikulat nano yang terdispersi tersebut, diharapkan dapat diperoleh aplikasi dan pemanfaatannya untuk keperluan kosmetika, obat-obatan, microelectronical mechanical
system (MEMS), pencetakan, logam campurn baru, bahan magnetik, semiconductor dan sensor dan lainnya termasuk katalisis.
DI INDONESIA, peran teknologi nano dan katalisis dapat dikembangkan untuk memanfaatkan hasil dari sumber daya alam yang melimpah untuk menjawab berbagai permasalahan yang dihadapi, baik dalam sektor energi, pangan dan kesehatan, teknologi informasi dan komunikasi, transportasi hingga permasalahan di sektor pertahanan dan keamanan.
Contoh Nanoteknologi Dan Pembuatan
Fuel cell, mungkin sudah tidak asing ditelinga kita. Dewasa ini seiring dengan makin mahalnya, terbatasnya minyak bumi dan efek rumah kaca yang sudah mengglobal, pemakaian energi alternatif yang ramah lingkungan dan sustainable sangatlah diperlukan.
Salah satunya adalah energi hydrogen. Hydrogen merupakan salah satu zat kimia yang penting di dunia, yang dikonsumsi oelh dunia mencapai 50 juta ton/tahunnya. Untuk menggubah hydrogen, yang memiliki energy carrier, untuk menjadi listrik, diperlukan sebuah alat yang dinamakan fuel cell. Pada kesempatan kali ini akan dicoba dibahas tentang fuel cell, mulai dari sejarahnya hingga perkembangan saat ini dengan menggunakan bahasa yang sederhana. Semoga bermanfaat.
Prinsip Fuel cell
Mungkin kita masih ingat dengan sel volta ketika pelajaran SMU. Prinsip fuel cell sendiri sangatlah mirip dengan sel volta yaitu mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Bagian terpenting pada Fuel cell adalah 2 lapis elektroda dan elektrolit. Elektrolit disini adalah zat yang akan membiarkan ion lewat, namun tidak halnya dengan elektron.
Pada anoda, H2 dialirkan, kemudian platina (Pt) yang terdapat pada pada anoda akan bekerja sebagai katalis, yang kemudian akan gmengambilh elektron dari atom hidrogen. Kemudian, ion H+ yang terbentuk akan melewati elektrolit, sedangkan elektron tetap tertinggal di anoda. Pada katoda, oksigen dialirkan.
Kemudian, ion H+ yg melewati elektrolit akan berikatan dengan oksigen menghasilkan air dengan bantuan platina yg terkandung pd katoda sebagai katalis. Reaksi ini akan berlangsung jika ada elektron. Pada anoda terdapat elektron, sedangkan pada katoda membutuhkan elektron. Sehingga, jika anoda dan katoda dihubungkan maka elektron akan mengalir. Hal ini lah yang menjadi prinsip dasar dari fuel cell.
1 unit fuel cell yang terdiri atas 2 buah Pt Elektroda dan elektrolit disebut sel tunggal. Tegangan yang diperoleh dari 1 buah sel tunggal ini berkisar 1 volt , sama dengan sel kering. Untuk mampu menghasilkan tegangan yang tinggi/yang dinginkan maka sel tersebut bisa disusun secara seri/pararel. Kumpulan dari banyak sel tunggal ini disebut stack.
Untuk membuat stack, selain dibutuhkan sel tunggal, juga diperlukan sel seperator. Agar bisa digunakan pada hp, diperlukan beberapa single cell. Sedangkan utk penggunaan rumah tangga diperlukan 20 lebih dan utk mobil diperlukan 200 lebih single cell. Sehingga Pt elektroda, elektrolit, dan sel separator yang dibutuhkan ikut meningkat. Saat ini harga dari bahan2 tersebut sangatlah mahal. sehingga utk diterapkan pada mobil masih terbilang mahal.
Sejak dipergunakan untuk pengembangan eksplorasi luar angkasa oleh NASA, fuel cell mulai mendapat perhatian khusus dari para peniliti. Hingga saat ini, telah muncul berbagai macam jenis fuel cell. Berdasarkan atas perbedaan elektrolit yg digunakan, fuel cell dapat dibagi menjadi 4 tipe. Keempat tipe tersebut, suhu dan skala energi yang dihasilkan pun berbeda. 4 tipe tersebut kemudian bisa dipisah menjadi 2, yaitu yang bekerja pada suhu tinggi (dua tipe) dan pada suhu rendah (2 tipe) .
Tipe pada suhu tinggi adalah MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) dan SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). Kedua tipe ini berkerja pada suhu 500-1000 C. Pada suhu tinggi, kecepatan reaksi bisa berlangsung cepat, sehingga pada fuel cell tipe ini tidak diperlukan katalis (Pt). Namun pada suhu tinggi pula, diperlukan bahan yang mempunya durability bagus dan tahan akan korosi. MCFC bekerja pada suhu 650 C, dan elektrolit yang digunakan adalah garam karbonat (Li2CO3, K2CO3, dll) dalam bentuk larutan.
Sedangkan SOFC, bekerja pada suhu 1000 C, dengan keramik padat (misal, ZrO2 ) sebagai elektrolitnya. MCFC dan SOFC sendiri hingga saat ini masih tahap laboraturium, dan belum dikomersilkan. Diharapkan di masa depan bisa diterapkan dalan skala besar. Dan apabila teknologi dimana suhu kerja bisa diturunkan berkembang, bukan tidak mungkin kelak kedua fuel cell tipe ini bisa diterapkan dalam skala rumah tangga.
Sedangkan untuk tipe suhu rendah adalah PAFC (Phosphoric acid Fuel Cell) dan PEFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Pada kedua tipe ini, berkerja pada suhu dibawah 200 C. keunggulan pada tipe ini adalah waktu utk mengaktifkannya cukup cepat dan bisa diterapkan dalam skala kecil.
Namun, karena memerlukan Pt, yg harganya cukup mahal, sbg elektroda, maka biayanya pun menjadi mahal. PAFC bekerja pada suhu 200 C, dan asam fosfat (H3PO4) sebagai elektrolitnya. Ditemukan pada tahun 1967, dan sejak tahun 1980-an, khususnya di Jepang dan Amerika, mulai dipergunakan pada hotel, rumah sakit, dan lain lain. Diantara 4 tipe fuel cell, tipe inilah yang paling cepat untuk dikomersilkan.
PEFC bekerja pada suhu dibawah 100 C, membran polimer sebagai elektrolitnya. Karena menggunakan lapisan tipis membran polimer, ukuran secara kesulurahan sangatlah kecil. Dewasa ini, penggunaan fuel cell tipe ini sudah cukup luas digunakan, mulai dari mobil hingga hp.
JIKA berbicara tentang keunggulan fuel cell, maka salah satunya adalah tingkat efisiensi energi yang dihasilkan. Jika pada pembangkit listrik tenaga termal, suhu pembakaran sekitar 550 C, secara teoritis memiliki tingkat efisiensinya maksimal 60 %.
Namun untuk fuel cell yang menggunakan hydrogen sebagai sumber energinya, pada suhu kamar pun, secara teoritis memiliki tingkat efisiensi mencapai 83 %. Kenapa tingkat efisiensi dari fuel cell, bisa tinggi? Agar lebih mudah dipahami mungkin kita bisa mengambil contoh dari perbandingan filamen pada bohlam dan LED (Light Emitting Dioda). Filamen pada lampu bohlam, akan mengubah energi listri menjadi energi panas terlebih dahulu. Kemudian dari energi panas diubah menjadi energi cahaya.
Namun energi panas yang seharusnya diubah menjadi energi listrik, kebanyakan lolos keluar menuju lingkungan. Hal ini dapat dirasakan dengan memegang lampu bohlam yang terasa hangat. Sedangkan pada LED, energi listrik segera diubah menjadi energi cahaya, tanpa diubah terlebih dahulu menjadi energi panas. Sehingga daya yang hilang dan konsumsi daya dari LED sangat kecil bila dibanding lampu bohlam.
Seperti halnya contoh diatas, pada pembangkit listrik tenaga thermal, bahan bakarnya terlebih dahulu diubah menjadi energi panas (dibakar), kemudian baru diubah menjadi energi listrik. Dengan perlakuan seperti itu, resiko loss (kehilangan) akan sangat besar, khususnya ketika pengubahan energi panas menjadi energi listrik, banyak energi panas yang lolos.
Hal inilah penyebab rendahnya efisiensi pada pembangkit listrik tenaga thermal. Berbeda dengan pembangkit listrik tenaga thermal, pada fuel cell, bahan bakar (hidrogen) secara langsung diubah menjadi energi listrik tanpa melewati perubahan ke energi panas terlebih dahulu. Hal ini lah yang menyababkan tingkat efisiensi pada fuel cell tinggi.
Kendala terbesar pada fuel cell adalah terletak pada biaya, akibat mahalnya platina. Sebagai gambaran, pada PEFC, salah satu tipe fuel cell, yang digunakan pada mobil/rumah tangga (dengan daya 100 K Watt) dibutuhkan sekitar 100 gram platina. Jika seandainya harga platina saat ini sekitar 8000 yen (sekitar Rp 620.000) maka untuk 100 gram platina berkisar 800.000 yen (sekitar 62 juta).
Sangatlah mahal. Selain itu diperkirakan platina yang terkandung dibumi hanya berkisar 28.000 ton. Sehingga bisa disimpulkan@apabila tidak ditemukan alternatif pengganti platina, yang jumlahnya sangat terbatas dan harganya yang sangat mahal, maka fuel cell tinggallah mimpi belaka.
Untuk itu, ada beberapa cara yang dikembangkan. Salah satunya adalah dengan menghemat penggunaan platina, yaitu cukup digunakan partikel platina saja (diameter berkisar 2 nm) bukan logam secara kesuluruhan. Partikel platina tersebut kemudian dilekatkan pada carbon yang telah dipadatkan dengan teknologi karbon nanotube.
Dengan perkembangan nanoteknologi saat ini, muncul teknologi karbon nanohorn yang dikembangkan oleh perusahaan jepang, NEC, yang mampu memperluas permukaan partikel platina sehingga meningkatkan daya yang dihasilkan (output) sekitar 20 %. Cara lainnya adalah menggantikan platina dengan logam lain. Salah satu logam yang potensial adalah perpaduan kobalt dengan nikel.
QuantumSphare Inc., perusahaan yang berbasis di California, mengklaim berhasil mengembangan nanomaterial nikel-kobalt yang mampu menggantikan penggunaan platina pada fuel cell. Dan mampu menghemat biaya pembuatan fuel cell hingga 50 %. Namun perlu pengorbanan kecil pada performance dari fuel cell. Sebagai perbandingan, jika menggantikan platina pada katoda secara kesuluruhan (7.7 mikrogram/cm2) dengan nikel-kobalt, akan menghemat biaya 90% namun performance, dibanding platina murni, turun 27 %. DMFC (Direct Methanol Fuel Cell).
DMFC merupakan salah satu jenis PMFC, dengan methanol sebagai bahan bakarnya. Keunggulan dari DMFC ini, terletak pada methanol. Berbeda dengan hidrogen, yang sangat sulit untuk dibawa kemana-mana, methanol dapat disimpan dalam botol plastik sehingga dapat dibawa ketika berpergian. *** - 28 Agustus 2007
Sumber :
Renny Futeri Mahasiswa Pascasarjana Universitas Andalas Padang,
http://www.riauinfo.com/main/news.php?c=7&id=2164
6 September 2009
Langganan:
Postingan (Atom)
