Reaksi Fisi dan Fusi Matahari

Analisis Reaksi Thermonuklir Matahari
BAB I
PENDAHULUAN
Sejak dahulu kala, manusia melihat Matahari seperti bola api di langit yang terbit dari timur dan tenggelam di barat. Pengaruhnya yang sangat besar bagi Bumi membuat Matahari menjadi objek mitos yang diidentikan dengan dewa-dewa. Seperti Dewa Apollo atau Dewa Ra, yang disembah oleh banyak masyarakat zaman dulu.
Namun dari hasil penelitian dan telaah spektrum saat ini, diketahui bahwa Matahari adalah bola gas raksasa yang berpijar dengan komposisi utama berupa hidrogen. Hal ini sama dengan hasil penelitian terhadap spektrum bintang yang mirip dengan spektrum Matahari, sehingga dapat disimpulkan bahwa Matahari termasuk dalam kelompok bintang.
Keberadaan matahari telah lama dipalajari dan diteliti sejak berkembangnya fisika astronomi sehingga manusia dapat melihat benda-benda angkasa. Pada awalnya hanya mengetahui bentuk dan kejadian-kejadian yang terjadi. Pada perkembangan selanjutnya manusia bisa merumuskan reaksi yang terjadi di matahari dan membuat reaksi buatan di bumi.
Orang-orang zaman dulu mengira proses menyalanya Matahari sama dengan proses menyalanya sebuah kompor, yaitu dengan menggunakan bahan bakar. Pada abad ke 18, batu bara yang disangka menjadi bahan bakar cahaya dan energi Matahari. Lalu pada penelitian di abad 19, diketahui Matahari bersinar sangat lama bahkan melebihi usia fosil penghasil batubara. Lalu muncul teori penyusutan gravitasi. Namun teori ini tidak terbukti karena Matahari tidak tampak menyusut setelah mengeluarkan cahaya dan energi.
Perkembangan fisika nuklir terus melaju pesat, terakhir dengan dibuatnya bom nuklir, bom hidrogen dan reaktor nuklir untuk digunakan sumber tenaga baik listrik maupun bahan bakar. Reaksi yang terjadi di matahari seperti halnya pada bom hidrogen yaitu reaksi Fusi (Penggabungan), lain halnya dengan bom nuklir melalui reaksi Fisi (Pemecahan). Para ilmuwan meyakini bahwa matahari dengan reaksi Fusinya dapat menghasilkan energi yang dasyat.
Reaksi Fusi dan Fisi menghasilkan ledakan yang sangat dasyat dan melepaskan energi yang sangat besar. Matahari semenjak terbentuk telah melakukan proses Fusi, menghasilkan energi yang tidak tehitung dan mungkin suatu saat akan padam. Mungkinkah? Apakah kita bisa membayangkan bagaimana ketika matahari padam?
Pertanyaan itu mungkin pernah muncul dibenak kita. Sudah berapa lama matahari bersinar dan akankah selamanya dia bersinar? Ataukah ketika matahari padam, kemudian dunia ini hancur? Apakah itu yang dinamakan kiamat? Apakah benar perumusan manusia tentang reaksi yang terjadi di matahari? Atau matahari itu seperti bola lampu yang dapat seketika padam jika yang punya rumah berkeinginan untuk mematikannya? Ataukah seperti cahaya lilin yang lama-kelamaan padam dan hancur dengan dirinya sendiri?
Untuk itu penulis tertarik membahas tentang matahari sehingga kita bisa mengenal lebih jauh tentang matahari, dimana yang akan dibahas nantinya yaitu:
1. Sumber Energi Matahari
2. Kapankah Matahari akan Padam?
Judul makalah ini adalah Analisis Reaksi Thermonuklir Matahari.
BAB II
KAJIAN TEORI
A. Kajian tentang Matahari
Matahari merupakan salah satu dari sekitar 100.000.000 bintang dalam kelompok bintang kita, atau rasi bintang Bimasakti. Sebenarnya matahari adalah sebuah bintang yang biasa. Artinya ternyata banyak bintang yang jauh lebih besar, lebih berat, dan lebih panas dari pada matahari. Matahari tampak labih besar dan lebih panas dikarenakan kedudukannya sebagai bintang terdekat dengan bumi. Jarak bumi dengan matahari kira-kira 149.600.000 km. Bintang berikutnya yang terdekat adalah bintang Alpha Centauri, jaraknya kira-kira 4 x 1010 km.
Matahari adalah suatu bola gas yang pijar dan ternyata tidak berbentuk bulat betul. Matahari mempunyai katulistiwa dan kutub karena gerak rotasinya. Garis tengah ekuatorialnya 864.000 mil, sedangkan garis tengah antar kutubnya 43 mil lebih pendek. Matahari merupakan anggota Tata Surya yang paling besar, karena 98% massa Tata Surya terkumpul pada matahari.
Di samping sebagai pusat peredaran, matahari juga merupakan pusat sumber tenaga di lingkungan tata surya. Matahari terdiri dari inti dan tiga lapisan kulit, masing-masing fotosfer, kromosfer dan korona. Untuk terus bersinar, matahari, yang terdiri dari gas panas menukar zat hidrogen dengan zat helium melalui reaksi fusi nuklir pada kadar 600 juta ton, dengan itu kehilangan empat juta ton massa setiap saat.
Matahari dipercayai terbentuk pada 4,6 miliar tahun lalu. Kepadatan massa matahari adalah 1,41 berbanding massa air. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan Bumi yang dikenali sebagai konstan surya menyamai 1.370 watt per meter persegi setiap saat. Matahari sebagai pusat Tata Surya merupakan bintang generasi kedua. Material dari matahari terbentuk dari ledakan bintang generasi pertama seperti yang diyakini oleh ilmuwan, bahwasanya alam semesta ini terbentuk oleh ledakan big bang sekitar 14.000 juta tahun lalu.
Gambar 1. Matahari
http://id.wikipedia.org/wiki/
1. Bagian Matahari
Gambar 2. Bagian Matahari
a. Inti Matahari
Merupakan bagian yang memiliki kerapatan paling tinggi yaitu 15.000kg/m3, atau 150 kali lebih rapat dibanding kerapatan air di Bumi. Temperaturnya kurang lebih 15,000,000 Kelvin dengan perputaran rotasi lebih cepat dibanding rotasi di bagian luar.
Inti Matahari merupakan tempat diproduksinya seluruh energi dengan reaksi fusi nuklir yang mengubah hidrogen menjadi helium. Sebanyak kurang lebih 3.6×108 inti hidrogen diubah menjadi inti helium tiap detik, yang menghasilkan energi sekitar 4.3 juta ton per detik. Hal ini berarti sebanding dengan 3.8×1026 watt atau 9.1×1010 megaton TNT tiap detik.
Seluruh energi ini nantinya harus menempuh perjalanan panjang menembus lapisan demi lapisan Matahari. Perkiraan perjalanannya antara 17,000 hingga 50 juta tahun. Hingga akhirnya sampai di permukaan dan lepas di angkasa sebagai bentuk cahaya atau energi kinetik partikel Matahari.
b. Fotosfer
Permukaan Matahari yang biasa kita lihat dari Bumi adalah bagian fotosfer. Memiliki temperatur antara 4000K sampai 6400K. Banyak fenomena yang terjadi di fotosfer seperti sunspot, prominensa dan flare.
Matahari memiliki medan magnet yang tidak merata di setiap bagiannya. Berbeda dengan Bumi yang padat sehingga medan magnetnya konstan. Meski Matahari tetap memiliki kutub utara dan selatan, namun akibat rotasi serta medan magnet yang ada dimana-mana dan tidak stabil, mengakibatkan terjadinya sunspot. Bila terdapat sunspot, berarti ada medan magnet Matahari yang masuk atau atau keluar dengan membawa plasma. Karena terbentuknya di beberapa tempat, mengakibatkan terjadinya tabrakan dan jadilah prominensa. Saat prominensa ini putus atau saling bertabrakan lagi, akan terbentuk flare.
Sunspot atau lebih dikenal dengan bintik hitam Matahari, memiliki diameter sekitar 50.000 km, yang artinya lebih besar daripada diameter Bumi. Suhu pada sunspot lebih dingin dibandingkan yang bagian lain yaitu kurang lebih 3800 K. Hal itu yang menyebabkan sunspot berwarna gelap. Jumlah sunspot pada Matahari tidak konstan setiap saat. Kenampakan sunspot pada umumnya dalam orde minggu atau bahkan kurang.
Bentuknya yang mirip loop atau pita yang dikibaskan, membuat prominensa lebih dikenal dengan nama lidah api Matahari. Meski berada di fotosfer, namun panjangnya bisa melewati korona. Prominensa terpanjang yang pernah teramati oleh SOHO pada tahun 1997 mencapai 350.000 km, atau sebanding dengan 28 kali diameter Bumi. Kala hidup prominensa ini bisa mencapai 5 bulan. Dari hasil pengamatan, sepertiga dari prominensa muncul 3 minggu setelah terbentuknya sunspot. Berbeda dengan sunspot yang bergerak menuju ekuator, prominensa bergerak menuju kutub.
Ledakan Matahari yang terjadi akibat energi yang tersimpan dalam medan magnetik dilepaskan secara tiba-tiba dalam waktu singkat, dinamakan flare. Energi yang dilepaskan ini setara dengan jutaan kali bom atom Hiroshima. Bahkan pengaruhnya sampai ke atmosfer dan medan magnetik Bumi.
c. Kromosfer
Atmosfer yang terletak di atas fotosfer dengan ketebalan kurang lebih 10.000 km dan suhu berkisar antara 4500K hingga 20.000K. Hal yang masih menjadi perdebatan adalah mengapa fotosfer yang lebih dekat dengan inti Matahari, suhunya justru lebih rendah daripada kromosfer. Ada sebuah teori yang menyatakan bahwa suhu kromosfer yang lebih tinggi disebabkan oleh turbulensi.
Pada kromosfer sering terjadi surge atau lontaran Matahari. Berdasarkan pengamatan, lontaran materi ini terjadi sesudah ledakan Matahari dalam skala kecil. Kecepatannya mencapai 100 km/s selama beberapa menit.
d. Korona
Bagian terluar Matahari yang hanya dapat dilihat saat terjadinya gerhana. Merupakan perpanjangan dari atmosfer di bawahnya yaitu fotosfer dan kromosfer yang penuh dengan aktivitas medan magnetik. Secara keseluruhan, kira-kira 10% pancaran radiasi Matahari keluar menuju angkasa, sedangkan 90% lainnya tetap tersimpan dalam busur-busur magnetik.
Meski berada di lapisan terluar, namun temperaturnya mencapai 2 juta Kelvin. Penyebabnya diperkirakan oleh shock wave angin matahari yang menabrak materi-materi di korona hingga menimbukan panas. Namun bila kita “jalan-jalan” di korona, kita tidak akan merasakan panas tersebut karena kerapatannya yang renggang.
2. Susunan Kimia Matahari
Matahari memiliki susunan kimia seperti terlihat pada tabel 1 berikut:
Tabel 1. Susunan kimia matahari.
Unsur Lambang Unsur Persen dari Matahari
Hidrogen H 76,4
Helium He 21,8
Oksigen O2 0,4
Karbon C 0,2
Neon Ne 0,1
Besi Fe 0,1
Nitrogen Ni 0,08
Silikon Si 0,07
Magnesium Mg 0,07
Sulfur S 0,05
Nikel Ni 0,01
3. Manfaat matahari
Matahari mempunyai fungsi yang sangat penting bagi bumi. Energi pancaran matahari telah membuat bumi tetap hangat bagi kehidupan, membuat udara dan air di bumi bersirkulasi, tumbuhan bisa berfotosintesis, dan banyak hal lainnya.
Merupakan sumber energi (sinar panas). Energi yang terkandung dalam batu bara dan minyak bumi sebenarnya juga berasal dari matahari.
Mengontrol stabilitas peredaran bumi yang juga berarti mengontrol terjadinya siang dan malam, tahun serta mengontrol planet lainnya. Tanpa matahari, sulit membayangkan kalau akan ada kehidupan di bumi.
B. Kajian tentang Peluruhan Radioactivitas
Pada tahun 1896, Henri Becquerel menemukan fenomena radioaktivitas. Atom berat seperti Uranium memiliki sifat radioaktif, dan atom ini memancarkan energi berjumlah besar dalam bentuk radiasi. Mengapa bisa demikian? Suami-istri Pierre dan Marie Curie-lah yang mencoba menjawab pertanyaan ini. Eksperimen di dalam laboratorium sempit mereka di Paris menunjukkan adanya sumber energi yang luar biasa besar di dalam atom.
Dengan adanya pemahaman tentang struktur atom ini, fisikawan mulai dapat memahami fenomena radioaktivitas yang ditemukan Becquerel, Pierre Curie, dan Marie Curie. Sebuah unsur bisa berubah menjadi unsur lain karena adanya perubahan jumlah proton dan elektron di dalam atomnya. Dalam setiap atom terkandung jumlah proton dan elektron yang spesifik hanya dimiliki oleh atom tersebut, dan bila proton dan elektron dipertukarkan, maka sebuah inti atom dapat berubah menjadi inti atom lain.
Peluruhan Radium menjadi Radon adalah fenomena radioaktivitas yang diamati Pierre dan Marie Curie. Radium meluruh menjadi Radon sambil memancarkan radiasi dalam bentuk partikel Alfa
Salah satu contoh adalah Radium yang dipelajari oleh Pierre dan Marie Curie. Radium memiliki 88 buah proton dan 138 neutron. Jumlah ini cukup besar dan cenderung tidak stabil serta dapat berubah menjadi unsur lain. Dalam hal Radium, 2 buah proton dan 2 buah neutron dapat dilepaskan sehingga ia berubah menjadi Radon yang memiliki 86 proton dan 136 neutron. Gabungan 2 proton dan 2 neutron ini disebut dengan partikel Alfa. Inilah radiasi yang perlahan-lahan membunuh Marie Curie. Reaksi pemecahan sebuah unsur besar menjadi unsur kecil ini disebut reaksi fisi dan merupakan mekanisme kerja di balik bom atom ataupun reaktor nuklir. Atom-atom berat seperti Radium relatif tak stabil dan akan melepaskan partikel alfa dengan sendirinya melalui fenomena yang disebut dengan peluruhan.
Gambar 3. Peluruhan Radium menjadi Radon
Sumber: Mungkinkah reaksi sebaliknya, yaitu penggabungan 2 atom yang kecil, bisa menghasilkan energi? Hidrogen hanya memiliki 1 proton dan merupakan atom yang paling sederhana dari segi susunan proton dan elektronnya. Secara teoretis, penggabungan 2 atom Hidrogenmenjadi Helium yang memiliki 2 proton adalah mungkin. Ini disebut dengan reaksi fusi. Melalui pengamatan spektroskopi, kita mengetahui bahwa Hidrogen dan Helium adalah dua unsur paling berlimpah di dalam bintang. Jadi, mungkinkah Matahari menghasilkan energinya melalui reaksi fusi?
C. Kajian tentang Reaksi Termonuklir
Dalam fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses di mana dua inti atom bergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan melepaskan energi. Fusi nuklir adalah sumber energi yang menyebabkan bintang bersinar, dan Bom Hidrogen meledak. Senjata nuklir adalah senjata yang menggunakan prinsip reaksi fisi nuklir dan fusi nuklir.
Proses ini membutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan inti nuklir, bahkan elemen yang paling ringan, hidrogen. Tetapi fusi inti atom yang ringan, yang membentuk inti atom yang lebih berat dan neutron bebas, akan menghasilkan energi yang lebih besar lagi dari energi yang dibutuhkan untuk menggabungkan mereka, sebuah reaksi eksotermik yang dapat menciptakan reaksi yang terjadi sendirinya.
Energi yang dilepas di banyak reaksi nuklir lebih besar dari reaksi kimia, karena energi pengikat yang mengelem kedua inti atom jauh lebih besar dari energi yang menahan elektron ke inti atom. Contoh, energi ionisasi yang diperoleh dari penambahan elektron ke hidrogen adalah 13.6 elektronvolt, lebih kecil satu per sejuta dari 17 MeV yang dilepas oleh reaksi D-T seperti gambar di bawah.
Reaksi fusi deuterium-tritium (D-T) dipertimbangkan sebagai proses yang paling menjanjikan dalam memproduksi tenaga fusi.
Proses fusi paling penting di alam adalah yang terjadi di dalam bintang. Meskipun tidak melibatkan reaksi kimia, tetapi seringkali fusi termonuklir di dalam bintang disebut sebagai proses “pembakaran”. Pada pembakaran hidrogen, bahan bakar netto-nya adalah empat proton, dengan hasil netto satu partikel alpha, pelepasan dua positron dan dua neutrino (yang mengubah dua proton menjadi dua netron), dan energi.
Gambar 4. Reaksi fusi yang sederhana terjadi dengan menggabungkan 4 atom Hidrogen menjadi 1 atom Helium
Sumber:
BAB III
ANALISIS REAKSI THERMONUKLIR MATAHARI
A. Sumber Energi Matahari
Sudah sejak lama orang memikirkan dari mana asal energi matahari yang begitu panas dan setiap hari dipancarkan ke bumi, namun sampai saat ini belum juga habis sumber energi tersebut. Para ahli astronomi dan juga astrofisika pada saat ini telah memperkirakan bahwa unsur-unsur kimia yang ada di bumi juga terdapat di matahari. Akan tetapi sebagian besar unsur kimia yang terdapat di matahari tersebut, sekitar 76,4% berupa gas Hidrogen. Sedangkan unsur kedua yang banyak terdapat di matahari adalah gas Helium, kurang lebih sebanyak 21,8 % dari seluruh massa matahari. Sisanya terdiri atas unsur-unsur Oksigen, Magnesium, Nitrogen, Silikon, Karbon, Belerang, Besi, Sodium, Kalsium, Nikel serta beberapa unsur lainnya. Unsur-unsur kimia tersebut bercampur menjadi satu dalam bentuk gas sub atomik yang terdiri atas inti atom, elektron, proton, neutron dan positron. Gas sub atomik tersebut memancarkan energi yang amat sangat panas yang disebut “plasma”.
Energi matahari dipancarkan ke bumi dalam berbagai macam bentuk gelombang elektromagnetis, mulai dari gelombang radio yang panjang maupun yang pendek, gelombang sinar infra merah, gelombang sinar tampak, gelombang sinar ultra ungu dan gelombang sinar -x. Secara visual yang dapat ditangkap oleh indera mata adalah sinar tampak, sedangkan sinar infra merah terasa sebagai panas. Bentuk gelombang elektromagnetis lainnya hanya dapat ditangkap dengan bantuan peralatan khusus, seperti detektor nuklir berikut piranti lainnya. Pada saat matahari mengalami plage yang mengeluarkan energi amat sangat panas, kemudian diikuti terjadinya flare yaitu semburan partikel sub atomik keluar dari matahari menuju ke ruang angkasa, maka pada sistem matahari diperkirakan telah terjadi suatu reaksi thermonuklir yang sangat dahsyat. Keadaan ini diduga pertama kali pada tahun 1939 oleh seorang ahli fisika Amerika keturunan Jerman bernama Hans Bethe.
Menurut Bethe, energi matahari yang amat sangat panas tersebut disebabkan oleh karena terjadi reaksi fusi atau penggabungan inti ringan menjadi inti yang lebih berat. Reaksi thermonuklir yang berupa reaksi fusi tersebut adalah penggabungan 4 inti Hidrogen menjadi inti Helium, berdasarkan persamaan reaksi inti berikut ini:
(1H1 + 1H1 1H2 + + v + 0,42 MeV) x 2
(1H1 + 1H2 2He3 + + 5,5 MeV) x 2
2He3 + 2He3 2He4 +2(1H1)+ 12,8 MeV
—————————————- +
1H1 2He4 + + + 2v + 24,64 MeV
Menurut Bethe, reaksi inti yang serupa reaksi fusi tersebut di atas, dapat menghasilkan energi panas yang amat sangat dahsyat. Selain dari itu, karena sebagian besar massa matahari tersebut tersusun oleh gas Hidrogen (76,4%) dan gas Helium (21,4%), maka masih ada kemungkinan terjadinya reaksi fusi lain berdasarkan reaksi rantai proton-proton sebagai berikut:
1H1 + 1H1 1H2 + + v
1H1 + 1H2 2He3 +
2He3 + 2He4 4Be7 +
4Be7 + 3Li7 + + v
———————————— +
3Li7 + 1H1 2He4 + 2He4
Terbentuknya gas Helium berdasarkan reaksi thermonuklir tersebut di atas juga menghasilkan energi yang amat sangat panas. Kemungkinan lain, gas Helium juga dapat terbentuk melalui reaksi nuklir berikut ini :
4Be7 + 1H1 5B8 +
5B8 4Be8 + + v
4Be8 2He4 + 2He4
Walaupun reaksi inti tersebut di atas sudah dapat menghasilkan energi yang amat sangat panas, ternyata masih ada kemungkinan lain untuk terjadinya reaksi thermonuklir matahari yang menghasilkan energi yang jauh lebih dahsyat dan lebih panas lagi. Reaksi thermonuklir tersebut akan mengikuti reaksi inti rantai Karbon – Nitrogen sebagai berikut :
6C12 + 1H1 7N13 +
7N13 6C13 + + v
6C13 + 1H1 7N14 +
7N14 + 1H1 8O15 +
8O15 7N15 + + v
7N15 + 1H1 6C12 + 2He4
Reaksi rantai Karbon-Nitrogen tersebut di atas, menghasilkan panas yang jauh lebih panas dari pada reaksi rantai Proton-Proton maupun reaksi fusi Hidrogen menjadi Helium. Reaksi-reaksi thermonuklir tersebut di atas dapat terjadi di matahari dan juga di bintang-bintang yang tersebar di jagat raya ini. Reaksi thermonuklir sejauh ini dianggap sebagai sumber energi matahari maupun energi bintang. Bintang yang bersinar lebih terang dari pada matahari kita yang berarti pula bahwa suhunya jauh lebih panas, maka reaksi thermonuklir yang terjadi pada bintang tersebut pada umumnya akan mengikuti reaksi rantai Karbon-Nitrogen.
B. Kapan Matahari akan Padam?
Matahari akan padam manakala reaksi thermonuklir di matahari telah berhenti. Apabila matahari padam, maka kehidupan di muka bumi akan berhenti. Secara empiris telah dapat dibuktikan bahwa ada bintang yang pada mulanya bersinar terang, akan tetapi kemudian sinarnya makin redup dan akhirnya padam. Keadaan ini telah direkam oleh teleskop angkasa luar hubble. Atas dasar ini maka dapat saja matahari pada suatu saat akan padam.
Seorang fisikawan Jerman, Hermann von Helmholtz, pada tahun 1825 mengamati perkembangan matahari yang ternyata diameter matahari setiap tahunnya menyusut 85 m. Kalau pengamatan Helmholtz benar, maka berdasarkan perhitungan penyusutan diameter matahari, umur matahari hanya akan bertahan untuk waktu 20.000.000 sampai dengan 25.000.000 tahun sejak matahari mengalami penyusutan. Untuk kurun waktu itu, teori Helmholtz ini cukup memuaskan para ilmuwan, sebelum akhirnya digugurkan oleh teori reaksi thermonuklir yang masih bertahan sampai saat ini. Atas dasar teori thermonuklir sudah tentu teori Helmholtz menjadi tidak benar, karena dalam kenyataannya matahari telah bersinar sejak orde 5.000.000.000 tahun yang lalu atau bahkan lebih dari itu, suatu umur yang melebihi perkiraan Helmholtz.
Reaksi thermonuklir yang dikemukakan oleh Hans Bethe seperti yang telah diuraikan bab sebelumnya, sebenarnya mirip dengan reaksi kimia konvensional dalam arti bahwa reaksi masih dapat berlangsung selama masih tersedia unsur atau reaktan yang menyebabkan terjadinya proses reaksi thermonuklir tersebut.
Pada reaksi thermonuklir yang terjadi di matahari, sebagai reaktan utama adalah gas Hidrogen. Para ahli astronomi dan astrofisika berpendapat bahwa dengan bertambahnya umur matahari, maka pemakaian Hidrogen untuk reaksi thermonuklir dalam rangka mendapatkan energi yang amat sangat panas makin bertambah. Pada peristiwa ini energi yang dihasilkan oleh reaksi thermonuklir juga bertambah, sehingga energi radiasi yang dipancarkan matahari juga bertambah. Hal ini berarti pula suhu atmosfir bumi akan naik dan bumi akan terasa makin panas. Apabila pendapat para ahli astronomi dan astrofisika tersebut benar, yaitu dengan bertambahnya umur matahari akan membuat persediaan gas Hidrogen pada permukaan matahari berkurang, maka jelas bahwa cepat atau lambat matahari pada akhirnya akan padam.
Matahari tidak memancarkan energi secara periodik, tetapi terus menerus, mengapa hal ini terjadi? Hal ini terjadi karena reaksi yang terjadi adalah reaksi berantai, artinya tiap energi Fusi yang terjadi menghasilkan energi dan atom lain yang tidak stabil. Energi yang dihasilkan ini kemudian menghasilkan penghancuran materi dan menghasilkan energi, sementara atom yang tidak stabil meluruh menjadi unsur yang stabil yang kemudian bereaksi fusi lagi dengan proton sehingga timbul unsur lain yang tidak stabil dan energi, demikian seterusnya tanpa henti-hentinya. Namun demikian reaksi ini menyebabkan hilangnya massa matahari akibat proses penghancuran materi tadi (Deffect massa). Perumusan ini sangat terkenal dengan perumusannya Einstein yaitu E = mc2 dimana, E adalah energi yang timbul, m adalah massa yang hilang dan c adalah kecepatan cahaya pada ruang hampa.
Siklus reaksi berantai ini dikemukakan oleh dua orang ahli astrofisika amerika yaitu Dr. Hans Albrecht Bethe dan Dr. Carl Friedrich Von Weizshacher. Reaksi ini sering disebut “hidrogen helium sintesis”, proses ini pada intinya adalah pembakaran empat inti Hidrogen menjadi inti Helium, pada proses ini terjadi kurang lebih 0.75% pengurangan massa Hidrogen yang diubah menjadi energi. Pada ilmuwan menghitung bahwa daya pancar matahari kira-kira 3.78 x 1033 erg / det, dengan menggunakan perumusan Einstein kita dapat menentukan massa yang hilang dari matahari setiap detik adalah sekitar 4 juta ton setiap detik (bayangkan!! Pasir sebanyak ini dapat membangun kurang lebih 2 stadion sepak bola yang megah, hanya dihasilkan dalam satu detik).
Kalau kita anggap umur matahari sekarang kurang lebih 5.5 milyar tahun maka kita dapat menghitung jumlah massa matahari yang telah hilang dibanding dengan massa seluruhnya (32.000 massa bumi), maka massa matahari telah kehilangan sekitar 0.03575%, untuk menghabiskan massanya kurang lebih memerlukan waktu sekitar 15384,6153846153846153846153846154 milyar tahun lagi, sehingga masih jauh sekali lamanya sampai matahari padam. Jika kehancuran bumi diasumsikan akibat padamnya matahari maka masih lama sekali bumi akan hancur. Akan tetapi pendekatan ideal ini dapat dipengaruhi oleh berbagai hal termasuk ulah manusia.
Secara teori dalam perjalanan menuju waktu tersebut, suhu atmosfir bumi akan naik terus karena energi radiasi yang datang dari matahari bertambah panas. Keadaan ini akan menyebabkan es yang ada di kutub utara dan selatan akan mencair yang mengakibatkan tenggelammnya beberapa daratan atau garis pantai akan bergeser ke arah daratan. Kota-kota yang berada di pantai akan tenggelam. Ini baru merupakan bencana awal bagi kehidupan manusia di muka bumi ini. Bencana berikutnya adalah menguapnya semua air yang ada di bumi ini, karena suhu atmosfir bumi makin panas yang pada akhirnya tidak ada lagi air di muka bumi ini. Bumi yang menjadi kering kerontang tanpa air sama sekali dan suhunya yang panas menyebabkan berakhirnya kehidupan di muka bumi ini.
Pada saat matahari kehabisan reaktan gas Hidrogen, maka reaksi thermonuklir benar-benar akan berhenti dan ini berarti matahari padam. Dengan demikian dapat diprediksi bahwa kehidupan akan berakhir. Disadari bahwa tiada kehidupan tanpa radiasi matahari.
BAB IV
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Matahari merupakan salah satu dari sekitar 100.000.000 bintang dalam kelompok bintang kita, atau rasi bintang Bimasakti. Jarak bumi dengan matahari kira-kira 149.600.000 km. Matahari terdiri dari inti matahari, fotosfer, kromosfer, dan korona yang memiliki fungsi masing-masing.
2. Unsur kimia yang terdapat di matahari tersebut, sekitar 76,4% berupa gas Hidrogen. Sedangkan unsur kedua yang banyak terdapat di matahari adalah gas Helium, kurang lebih sebanyak 21,8 % dari seluruh massa matahari. Sisanya terdiri atas unsur-unsur Oksigen, Magnesium, Nitrogen, Silikon, Karbon, Belerang, Besi, Sodium, Kalsium, Nikel serta beberapa unsur lainnya.
3. Dalam fisika, fusi nuklir (reaksi termonuklir) adalah sebuah proses di mana dua inti atom bergabung, membentuk inti atom yang lebih besar dan melepaskan energi. Reaksi thermonuklir sejauh ini dianggap sebagai sumber energi matahari maupun energi bintang. Bintang yang bersinar lebih terang dari pada matahari kita yang berarti pula bahwa suhunya jauh lebih panas, maka reaksi thermonuklir yang terjadi pada bintang tersebut pada umumnya akan mengikuti reaksi rantai Karbon-Nitrogen. Pada saat matahari kehabisan reaktan gas Hidrogen, maka reaksi thermonuklir benar-benar akan berhenti dan ini berarti matahari padam.

Fusi Nuklir, Energi Terbarukan Lebih Murah dari Batubara

Fusi Nuklir, Energi Terbarukan Lebih Murah dari Batubara

 

WASHINGTON – Sejumlah insinyur dari University of Washington tengah berupaya menciptakan reaktor “Fusi” yang jika berhasil diperbesar dapat menyediakan reaktor dalam skala prioritas. Bahkan, reaktor ini memiliki biaya yang bersaing dengan pembangkit listrik bersumber dari batubara.

Sebagaimana dilansir dari Gizmag, Fusi nuklir pada teknologi reaktor fusi diciptakan dengan cara menggabungkan atom hidrogen agar terbentuknya helium. Proses ini melahirkan banyak sekali jumlah energi. Menurut penulis ilmiah Ben Bova, energi ini dalam bentuk satu gelas setara dengan jumlah energi yang dihasilkan setengah juta barel minyak mentah.

Cara tersebut juga lebih aman dibandingkan pembangkit listrik tenaga nuklir yang berdasarkan proses pemecahan atom berat. Tidak akan ada risiko penyebaran radiasi lewat udara.

Namun, cara ini masih terlalu jauh dan mahal untuk diaplikasikan secara luas. Pada 1950an, reaktor fusi dianggap akan tersebar luas 25 tahun mendatang. Namun, kenyataannya berkata lain dan saat ini pun masih jauh dari kenyataan.

Secara teori, untuk menciptakan fusi di Bumi tanpa harus melibatkan atom, sebuah mesin yang mampu menciptakan kondisi di dalam matahari mesti tersedia. Pada dasarnya, mesin tersebut adalah sebuah reaktor fusi raksasa. Artinya, sebuah tempat yang cukup panas dan di bawah tekanan besar agar proses fusi bisa dimulai.

Namun, permasalahan terbesar adalah menyeimbangkan persamaan energi, yakni membuat hidrogen melakukan fusi ditambah memproduksi energi tanpa harus memompa ke reaktor adalah hal yang rumit. Walaupun hal tersebut berhasil dilakukan, energi tersebut mesti dihasilkan dengan biaya rendah agar dapat bersaing dengan energi konvensional.

Tersedia dalam 10 Dekade
Lockheed Martin, perusahaan terkemuka Amerika yang bergerak di bidang sekuritas, pertahanan, angkasa dan teknologi mengatakan reaktor yang berbasis fusi nuklir akan tersedia dalam jangka waktu satu dekade.

Fusi nuklir dipercaya mampu menghasilkan 10 juta kali energi lebih banyak dibandingkan pembangkit listrik tenaga fosil, sebagaimana dilansir Ibtimes, Kamis (16/10/2014).

Perusahaan ini mengklaim telah menghasilkan terobosan teknologi yang memungkinkan penciptaan reaktor pertama yang cukup kecil untuk muat di belakang truk dalam beberapa dekade ke depan.

Tujuan awalnya adalah keinginan untuk membangun reaktor 100 megawatt berukuran dua sampai tiga meter. Ukuran ini sekitar sepuluh kali lebih kecil dibandingkan reaktor yang tersedia sekarang.

Lockheed mengatakan penelitian selama 60 tahun yang dilakukannya dalam bidang fusi menunjukan jika sumber energi ini lebih aman dan efisien.

Reaktor Nuklir

Proses Cara Kerja Reaktor Nuklir dan Dampak Radiasi Nuklir

Manusia tidak dapat lepas dari ketergantungannya terhadap listrik sebagai salah satu sumber kehidupan. Melihat sudah menipisnya defisit bahan bakar maupun mineral sebagai pembangkit listrik banyak alternatif yang ditemukan, termasuk nuklir.

Reaktor nuklir adalah tempat terjadinya reaksi pembelahan inti (nuklir) atau dikenal dengan reaksi fisi berantai yang terkendali. Bagian utama dari reaktor nuklir yaitu: elemen bakar, batang kendali, moderator, pendingin dan perisai.

Reaktor nuklir dibedakan berdasarkan fungsinya menjadi dua, yaitu reaktor penelitian/riset, dan reaktor daya (pembangkit listrik tenaga nuklir.

Reaksi nuklir ini akan menghasilkan energi panas dalam jumlah cukup besar. Contohnya pada reaktor daya, energi panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk menghasilkan uap panas, dan selanjutnya digunakan untuk mengerakkan turbin-generator yang bisa menghasilkan listrik.

Sedangkan pada reaktor penelitian, panas yang dihasilkan tidak dimanfaatkan dan dapat dibuang ke lingkungan.

Berikut adalah garis besar cara kerja sebuah reaktor nuklir(jenis PWR) hingga bisa menghasilkan listrik, seperti yang dilansir Nuklir.INFO:
- Di dalam inti reaktor, reaksi fisi terjadi karena adanya penembakan neutron terhadap bahan bakar nuklir yang menghasilkan energi panas.
- Energi panas yang dihasilkan dari inti reaktor kemudian dibawa oleh air bertekanan pada primary loop ke generator uap.
- D idalam generator uap, air yang berasal dari secondary loop menjadi terpanaskan dan terbentuklah uap.
- Uap yang dihasilkan diarahkan ke turbin uap untuk memutar generator dan akhirnya menghasilkan listrik.

Tetapi kurang cermatnya perhitungan dalam pendinginan reaktor akan meningkatkan konsentrasi pada inti materi. Ini terbukti pada saat Jepang mengalami situasi serba kacau karena gempa dan gelap, memaksa para petugas berimprovisasi dalam mendinginkan reaktor.

"Mereka bekerja dalam keadaan panik untuk mencari solusi mendinginkan inti reaktor. Ini mengindikasikan seberapa seriusnya masalah. Mereka terpaksa melakukan tindakan yang tidak biasa dan berimprovisasi untuk mendinginkan reaktor nuklir," ujar Mark Hibbs, peneliti senior dari program kebijakan nuklir di Carnegie Endowment for International Peace.

Akibatnya, menurut Badan Energi Atom Internasional (IAEA) lebih dari 170.000 orang dalam radius 10-20 km dari instalasi pembangkit di Fukushima telah diungsikan sehubungan dengan ledakan yang terjadi pada pembangkit tersebut.

Dampak sesaat atau jangka pendek akibat radiasi tinggi di sekitar reaktor nuklir antara lain mual, muntah, diare, sakit kepala, dan demam.

Sementara itu, dampak yang baru muncul setelah terpapar radiasi nuklir selama beberapa hari di antaranya adalah sebagai berikut: pusing, mata berkunang-kunang, disorientasi atau bingung menentukan arah, lemah, letih, dan tampak lesu, kerontokan rambut dan kebotakan, muntah darah atau berak darah, tekanan darah rendah, dan luka susah sembuh.

Dampak jangka panjang dari radiasi nuklir umumnya justru dipicu oleh tingkat radiasi yang rendah sehingga tidak disadari dan tidak diantisipasi hingga bertahun-tahun. Beberapa dampak mematikan akibat paparan radiasi nuklir jangka panjang antara lain kanker, penuaan dini, gangguan sistem saraf dan reproduksi, dan mutasi genetik.

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

 pada dasarnya prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau PLTN sama halnya dengan Pembangkit Listrik Konvensional. Dalam proses kerjanya, air akan diuapkan dalam suatu wadah (ketel) dengan melalui pembakaran. Dalam pembakaran tersebut akan menghasilkan uap yang akan dialirkan ke dalam turbin yang akan bergerak jika terdapat tekanan uap. Dalam proses tersebut turbin akan bergerak. Bergeraknya turbin ini berfungsi untuk menggerakkan generator yang akan menghasilkan energi listrik. Jika dalam Pembangkit Listrik Konvensional, bedanya yaitu bahan bakarnya dalam menghasilkan uap panas, yaitu dengan minyak, gas, atau batubara.

Proses dari pembakaran bahan bakar tersebut akan menghasilkan gas Karbon Dioksida atau CO2, Sulfur Dioksida SO2 dan juga Nitrogen Dioksida atau disebut juga Nox, selain itu pembakaran tersebut menghasilkan debu yang mengandung kadar logam berat. Sisa-sisa pembakaran tersebut di atas akan menjadi gas emisi ke udara dan berpotensi besar terhadap pencemaran lingkungan. Beberapa pencemaran lingkungan tersebut yaitu hujan asam dan pemanasan global (Global Warming).

Sedangkan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, panas yang dipakai dihasilkan dari proses reaksi pembelahan inti Uranium di dalam reaktor nuklir. Sebagai bahan pemindah panas tersebut digunakanlah air yang secara terus-menerus disirkulasikan selama proses. Bahan bakar yang digunakan untuk pembakaran ini, yang menggunakan Uranium tersebut tidak melepaskan partikel-partikel seperti Nox, CO2, ataupun SO2, serta tidak mengeluarkan partikel debu yang mengandung logam berar. Sehingga Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah pembangkit yang sangat ramah lingkungan. Di Indonesia juga berencana akan menggunakan pembangkit listrik jenis ini. Baca selengkapnya di : Pembangunan PLTN di Indonesia.

Prinsip Kerja Mesin Jet

 Prinsip Kerja Mesin Jet

Jet adalah sebuah fenomena pancaran fluida mengarah ke medium sekitar, yang disebabkan oleh adanya nozzle, celah/lubang, dan orifice. Sedangkan mesin jet adalah mesin reaksi yang mengeluarkan fluida jet berkecepatan tinggi pada sisi belakang melalui nozzle sehingga menghasilkan daya dorong ke depan sesuai dengan hukum Newton ketiga. Hukum Newton ketiga yang berbunyi: setiap gaya aksi, pasti ada gaya reaksi yang besarnya sama namun memiliki arah yang berlawanan; menjadi prinsip dasar dari mesin jet. Gaya reaksi ini disebut dengan thrust. Salah satu contoh aplikasi hukum ini yaitu jika kita melihat balon tiup yang terlepas ke udara, mengeluarkan udara bertekanan melalui sisi belakang diikuti dengan gaya dorong ke depan.

Hukum Newton Ketiga Menjadi Prinsip Dasar Mesin Jet

Semua mesin jet berfungsi untuk menghasilkan fluida jet dan mengeluarkannya melalui exhaust nozzle dan menghasilkan daya dorong. Fluida jet dapat dihasilkan melalui proses pembakaran, penyimpanan tekanan, dan juga pembangkitan tekanan. Contoh mesin jet yang melakukan proses pembakaran adalah mesin turbojet (baca artikel turbojet berikut).

Skema Mesin Turbojet
(Sumber)

Contoh mesin jet yang menyimpan fluida bertekanan adalah pada roket air. Tangki roket air sebagian berisi air, sedangkan bagian lain diisi udara bertekanan. Pada saat roket terlepas udara menekan air, air bertekanan keluar melewati nozzle untuk berekspansi dan menghasilkan gaya thrust.

Roket Air Menyimpan Energi Berupa Udara Bertekanan di Dalam Bodi Roket

Mesin kendaraan jetski membangkitkan tekanan fluida air dengan menggunakan beberapa buah propeler, dan mengalirkan air bertekanan tersebut keluar melewati sebuah nozzle untuk membangkitkan daya dorong kendaraan ini.

Mesin Pompa Jet pada Jetski
(Sumber)

Selain memproduksi fluida jet, setiap mesin jet pasti dilengkapi dengan satu komponen penting yakni nozzle pendorong. Nozzle pendorong menjadi komponen paling penting pada setiap mesin jet karena setiap fluida jet keluar melewati nozzle ini. Nozzle pendorong ini berfungsi untuk mengkonversi fluida bertekanan, berkecepatan rendah, dan biasanya gas panas, menjadi bertekanan rendah, berkecepatan tinggi, dan bertemperatur lebih dingin melalui proses ekspansi adiabatik.

Prinsip Nozzle Konvergen-Divergen Digunakan Pada Exhaust Mesin Jet

Penampang nozzle yang mengecil akan menciptakan aliran fluida tercekik sehingga membantu menaikan tekanan fluida pada sisi mesin. Sisi cekik nozzle ini disebut dengan penampang konvergen. Mesin jet yang menggunakan nozzle konvergen saja akan hanya menghasilkan kecepatan fluida jet subsonik. Sedangkan jika sebuah mesin jet menggunakan nozzle konvergen-divergen, fluida jet yang keluar melewati nozzle tersebut akan mencapai kecepatan supersonik.

Macam-Macam Konfigurasi Mesin

Konfigurasi mesin adalah sebuah istilah yang menunjuk kepada "layout" piston dalam sebuah mesin pembakaran dalam. Istilah "blok" sering digunakan juga sebagai pengganti kata mesin dalam terminologi, penggunaan umumnya adalah blok V dan mesin V, keduanya menunjuk ke hal yang sama.
Dalam dunia permesinan dapat dikategorikan sesuai fungsi-fungsinya tersendiri,teknologi permesinan maupun teknik mesin Automotif sangat memiliki ketergantunga terhadap kemajuan teknik mesin produksinya juga atau yang sering kita kenal dengan “mesin perkakas”.
Didalam perancangan segala konstruksi mesin yang ada pada mekanika otomotif pada dasarnya bersumber dari perancangan sejak dasar oleh permesinan produksi.

Kategorisasi Dengan Pergerakan Piston

Tipe-tipe mesin termasuk:

• Mesin single cylinder
• Desain mesin segaris:
  
  • Mesin segaris, semua silindernya terletak sejajar.
    
    • Mesin U, 2 mesin segaris terpisah dengan crankshaft terhubung dengan gear pusat.
      
      • Mesin square four adalah mesin U dimana 2 buah mesin segaris masing-masing memiliki 2 silinder.
  • Mesin V, membentuk 2 cabang silinder dengan besar sudut tertentu, biasanya 60 atau 90 derajat.
  • Mesin flat, 2 cabang silinder yang membentuk sudut saling berlawanan satu sama lain (180 derajat).
    
    • Mesin H, 2 crankshaft.
  • Mesin W. Kombinasi dari mesin V dan segaris membentuk 3 cabang silinder, atau 2 konfigurasi mesin V membentuk 4 cabang silinder.
  • Mesin piston opposed, dengan beberapa crankshaft, contohnya:
    
    • Mesin Delta, dengan 3 cabang silinder dan 3 crankshaft.
  • Mesin X.
• Mesin radial, termasuk:
  
  • Mesin rotari. Banyak dilihat di pesawat pra-Perang Dunia II.
• Mesin rotari pistonless, yang terkenal:
  
  • Mesin wankel.

Mesin Inline Sejajar ( Straight Engine )

Inline Engine

Dalam konfigurasi sebuah mesin, mesin segaris adalah sebuah mesin pembakaran dalam yang semua silindernya terletak segaris. Mesin seperti ini sudah banyak digunakan di dunia otomotif, penerbangan, dan lokomotif.Mesin segaris lebih mudah dibuat dari mesin jenis lainnya, seperti mesin flat atau mesin V karena hanya membutuhkan satu cabang silinder dan crankshaft. Mesin ini juga membutuhkan cylinder head dan camshaft yang lebih sedikit.
Tipe ini Banyak dipakai di mesin mesin yang kita gunakan seperti Mesin Mobil Toyota Avanza, Kijang Innova, Suzuki Carry, Mitsubishi Kuda dan lain lain. sedang dalam mesin dieselnya seperti Isuzu Panther, Pajero, Everest, Captiva diesel dan lain lain.
Mesin Tipe Inline sejajar memiliki konfigrasi 2,3,4.6 ataupun 8 silinder. Mesin jenis ini memiliki keuntungan dari segi kemudahan dalam hal segi konstruksi dn pembuatan. Selain itu tipe mesin dapat dibuat kompak sehingga menguntungkan pada penempatan di dalam kabin mesin. Tentunya kalau ada keuntungan pasti ada kerugiannya, ya kerugian mesin jenis ini bila semakin banyak silindernya maka makin sulit dicapai kesimbangan ( balance dari mesin itu sendiri )
 

Mesin V ( V Engine ) 

Mesin V 24

Sesuai namanya maka mesin ini berbentuk seperti huruf V dimana memiliki sudut tertentu, Cara termudah melihatnya coba anda amati motor Harley davidson. Ya itu adalah mesin tipe V. Mesin V pertama kali dipatenkan oleh Karl Benz  pada tahun 1896 ), Dalam perkembangnya penamaan mesin V sesuai jumlah silindernya, V2 untuk 2 silinder, V4, V6, V8, V10, V12,V16, V18,V20, bahkan sampai ke V24 ( 24 silinder ). Mesin V memiliki Nilai gravitasi yang lebih rendah dan pengunaan pada mesin dengan silinder yang lebih banyak akan menghasilkan torsi maksimum yang lebih besar daripada mesin inline pada kapasitas mesin dan tehnologi yang sama.

Mesin W

Volkswagen W16

Adalah Tipe mesin dengan pengaturan menyerupai huruf W, Pemakaian pertama digunakan pada sepedamotor Anzani pada tahun 1906. Pada Perkembangannya Pabrikan yang banyak mengembangkan Mesin Tipe W adalah Group Volkswagen. Seperti Penamaan pada mesin konsvigura V dalam Konfigurasi W penamaan juga sesuai dengan jumlah silindernya misalnya saja Mesin W8 difunakan pada VW Passat, W12 Pada Mesin VW Phaeton, Toureg, Bentley Continental GT. Puncak Perkembangan Mesin W terjadi pada tahun pada tahun 2006, dengan dikeluarkannya mesin W16 kapasitas 8 liter yang dipasangkan pada mesin Bugatti Veyron. diperlengkapi dengan 4 buah Turbo charger dan menghasilkan tenaga 1000Ps/6000 rpm.

Mesin X 

X24 Mesin Rolls Royce Exe

Bila Sebuah Mesin W dikembangkan dari mesin V maka pada mesin jenis X ini merupakan gabungan mesin V blok horizontal menentang satu sama lain. Jadi, silinder tersebut diatur dalam empat bank, dilihat silinder hedanya ini akan muncul sebagai X.
Konfigurasi ini sekarang sangat jarang ditemukan, terutama karena berat dan kompleksitas dibandingkan dengan mesin tipe biasa.  Kebanyakan contoh mesin X ada dan dipergunakan pada
era Perang Dunia II, dan dirancang untuk pesawat militer besar. Sebagian besar adalah X-24s berdasarkan ada V-12s. sedangkan pengembannya sebagian diantaranya adalah Ford, X-8 prototipe tahun 1920, Daimler-Benz DB 604, yang dikembangkan untuk program Bomber B Luftwaffe (angkatan Udara Jerman Pimpinan Goering) Isotta-Fraschini Zeta R.C. 24/60, dikembangkan untuk Caproni F6 tempur, (1943) Rolls-Royce Exe, sebuah lengan katup mesin prototipe berpendingin udara.

Mesin U

Ariel Square Four

Mesin jenis ini adalah seperti dua buah mesin inline sejajar yang akan tampak seperti huruf U, kedua mesin ini memiliki poros engkol sendiri sendiri yang kemudian dihubungkan dtu dengan yang lain dengan geer atau rantai, mesin ini akhirnya juga tidak berkembang karena lebih berat dan kompleks.
Contoh penggunaan mesin U adalah pada sepedamotor Ariel Square Engine (1931-1959). Desain ini dihidupkan kembali sebagai versi dua-stroke pada beberapa motor Suzuki balap, dan selanjutnya diproduksi massal menjadi Suzuki RG500. Walaupun beberapa mesin jenis U berhasil dalam Dunia balap, tetapi pada perkembangannya tidak begitu laku dalam produksi massal.

Mesin H

Brough Superior
H4 Motorcycle engine

Sebuah mesin H (atau H-blok) adalah sebuah konfigurasi mesin di mana silinder sejajar sehingga jika dilihat dari depan, mereka tampak dalam susunan vertikal atau horisontal H. Sebuah mesin H dapat dilihat sebagai dua mesin datar, satu di atas atau di samping yang lain. Masing-masing memiliki crankshaft sendiri, yang kemudian didigabungkan bersama-sama di salah satu ujungmya. Konfigurasi H memungkinkan didesain mesin multi-silinder yang lebih pendek, kadang-kadang memberikan keuntungan pada pesawat. Untuk aplikasi balap mobil ada kelemahan karena memiliki konfigurasi H maka mesin harus dibuat agak lebih tinggi agar knalpot dapat tersalurkan dengan baik, padahal dengan mesin yang tinggi maka pusat grvitasi akan semakin tinggi hingga mengurangi kestabilan kendaraan itu sendiri.

Mesin Flat/Boxer

Cara Kerja Mesin Boxer

Mesin flat pertama dipatenkan oleh ahli teknik Jerman Karl Benz.

Mesin flat (juga dikenal dengan mesin boxer) adalah sebuah konfigurasi mesin pembakaran dalam yang pistonnya bergerak secara horizontal. Crankshaftnya ada satu dan silindernya diletakkan di sisi kiri dan kanan, membentuk sudut 180 derajat. Konsep mesin ini sendiri ditemukan oleh ahli teknik Jerman Karl Benz tahun 1896, 8 tahun setelah ia menemukan mobil pertamanya yang sukses.

Mesin VR6

Skema sebuah mesin VR6 15° dilihat dari atas

Mesin VR6 adalah konfigurasi mesin pembakaran dalam yang terdiri dari 6 silinder. Mesin ini dikembangkan oleh produsen Jerman Grup Volkswagen di akhir 1980-an.
Mesin ini mirip dengan Mesin V, hanya saja antar cabang silindernya dibuat sudut lebih lancip, sekitar 10.6 atau 15 derajat - dibandingkan dengan sudut 45°, 60°, atau 90° seperti yang biasa ditemukan di mesin V.

Tiga tipe konfigurasi mesin:a: mesin segaris, b: mesin V, c: mesin VR

Penampang atas dari beberapa konfigurasi mesin.

Paling kiri: mesin 4 segaris, tengah: mesin V6 konvensional, dan di paling kanan: mesin VR6.

Perhatikan kalau mesin V6 memerlukan 2 kepala silinder berbeda yang terpisah, sedangkan VR6 hanya membutuhkan satu kepala silinder, seperti pada mesin segaris.

Mesin Wankel /  Rotary Engine

Mesin Wankel di Deutsches Museum Munich, Jerman

Mesin wankel atau disebut juga mesin rotary adalah mesin pembakaran dalam yang digerakkan oleh tekanan yang dihasilkan oleh pembakaran diubah menjadi gerakan berputar pada rotor yang menggerakkan sumbu.

Cara Kerja Mesin Wankel

Mesin ini dikembangkan oleh insinyur Jerman Felix Wankel. Dia memulai penelitiannya pada awal tahun 1950an di NSU Motorenwerke AG (NSU) dan prototypenya yang bisa bekerja pada tahun 1957. NSU selanjutnya melisensikan konsepnya kepada beberapa perusahaan lain di seantero dunia untuk memperbaiki konsepnya.
Karena mesin wankel sangat kompak, ringan, mesin ini banyak digunakan pada berbagai kendaraan dan peralatan seperti pada mobil balap, pesawat terbang, go-kart, speed boat.

Cara Kerja Generator Listrik

 

 

 

 

Generator listrik merupakan sebuah dinamo besar yang berfungsi sebagai pembangkit listrik. Generator listrik ini mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Generator listrik pertama kali ditemukan oleh Faraday pada tahun 1831. Pada saat itu, generator listrik dibuat dalam bentuk gulungan kawat pada besi yang berbentuk U. Generator listrik tersebut terkenal dengan nama Generator cakram faraday. Cara kerja generator listrik adalah  menggunakan induksi elektromagnet, yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul energi induksi. 

 

Terdapat 2 komponen utama pada generator listrik, yaitu: sator (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang bergerak). Rotor akan berhubungan dengan poros generator listrik yang berputar pada pusat stator. Kemudian poros generator listrik tersebut biasanya diputar dengan menggunakan usaha yang berasal dari luar, seperti yang berasal dari turbin air maupun turbin uap.

 

Berdasarkan jenis arus listrik yang dihasilkan, generator listrik dibedakan menjadi 2 macam, yaitu generator listrik Alternator (AC) dan generator listrik dinamo (DC). Berikut ini adalah penjelasan cara kerja generator listrik tersebut:

 

# GENERATOR LISTRIK AC

 

 

 

 

Pada generator listri AC ini terdapat 2 buah stator. Kutub - kutub magnet yang berlawanan saling dihadapkan sehingga diantara kedua kutub magnet tersebut dihasilkan medan magnet. Di alam medan magnet tersebut terdapat kumpran yang mudah berputar pada porosnya. Karena kumparan selalu berputar, maka jumlah gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan juga selalu berubah - ubah. Sifat dari arus listrik yang dihasilkan oleh generator listrik AC ini  berjenis bolak - balik dengan bentuk seperti gelombang; amplitudonya bergantung pada kuat medan magnet, jumlah lilitan kawat, dan luas penampang kumparan; serta frekuensi gelombangnya sama dengan frekuensi putaran kumparan.

 

 

# GENERATOR LISTRIK DC

 

 

 

Cara kerja generator listrik DC mirip dengan cara kerja generator listri AC. Yang membedakan hanya pada generator listrik DC ini  menggunakan sebuah cincin belah atau yang biasa disebut dengan komutator di bagian outputnya. Komutator ini memungkinkan arus listrik induksi yang dialirkan ke rangkaian listrik berupa arus listri DC meskipun kumparan yang berada di dalamnya menghasilkan arus listrik AC.

Prinsip Kerja Air Conditioner (AC)

air conditioner atau yang sering disebut AC pada dasarnya mempunyai fungsi utama yaitu sebagai pengkondisian udara, pengkondisian udara biasanya disesuaikan dengan kebutuhan iklim dari penggunaan AC. indonesia merupakan negara tropis sehingga pemanfaatan AC sering digunakan untuk mendinginkan ruangan sedangkan pada daerah sub tropis AC dapat digunakan sebagai penghangat & pendingin ruangan .
prinsip kerja air conditioner sebenarnya sama halnya dengan lemari es.  pada kedua alat ini mempunyai alat yang sama yaitu
1. compresor
2. kondensator
3. katup ekspansi
4. evaporator
langsung saja

siklus :
1. Kompresor : ini merupakan alat untuk memberikan tekanan pada refrigerant, sehingga suhu refrigerant tinggi.
2. kondenser : alat ini secara umum berfungsi untuk membuang panas refrigerant ke lingkungan. refrigerant setelah keluar kompresor bersuhu tinggi dan berbentuk gas setelah melewati alat ini refrigerant berubah sehingga berbentuk cair (kondensasi). (kalo ac yang di rumah letaknya yang diluarrrr mas bro)
3, katup expansi : berfungsi sebagai penurun tekanan setelah keluar kondenser, selain tekanan refrigerant turun suhu refrigerant juga turun lebih kecil dari suhu ruangan yang didinginkan
4. evaporator : berfungsi memberikan udara dingin pada ruangan dengan cara perpindahan panas ke ruangan. refrigerant setelah keluar dari katup ekspansi berwujud campuran antara gas dan cair pada alat ini panas ruangan ditangkap dan wujud dari refrigerant ( kalo bahasa umumnya freon ) berubah menjadi sepenuhnya gas (evaporasi)
siklus ini berputar terus menerus.
SEMOGA BERMANFAAT .

Motor Listrik 3 Fasa

Motor Listrik 3 Fasa

Motor Listrik 3 Fasa - Berikut ini adalah teori mengenai Motor Listrik 3 Fasa yang akan kami bahas lebih lanjut hanya di dunia elektro

 A. Motor Listrik 3 Fasa

 

   Motor AC 3 phase bekerja dengan memanfaatkan perbedaan fasa sumber untuk menimbulkan gaya putar pada rotornya. Jika pada motor AC 1 phase untuk menghasilkan beda phase diperlukan penambahan komponen Kapasitor (baca disini), pada motor 3 phase perbedaan phase sudah didapat langsung dari sumber seperti terlihat pada gambar arus 3 phase berikut ini:

 

Pada gambar di atas, arus 3 phase memiliki perbedaan phase 60 derajat antar phasenya. Dengan perbedaan ini, maka penambahan kapasitor tidak diperlukan.

B. Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa

        Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm sampai 4 mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung singkat dengan batangan logam yang lain.

 

C. Prinsip Kerja Motor Listrik 3 Fasa

Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepatan seperti rumus berikut :

Ns = 120 f/P

dimana:

Ns = Kecepatan Putar

f  = Frekuensi Sumber

P = Kutub motor

        Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada batang konduktor dari rotor akan timbul GGL induksi. Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I). Adanya arus (I) di d alam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yan g dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator. GGL induksi timbul karena terpoton gn ya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr).

Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan dengan

S= (ns- nr)/ ns

Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

 

D. Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi (torque)

        Gambar di bawah ini menunjukkan grafik hubungan antara torque - kecepatan dengan arus pada motor induksi 3 phase:

• Motor mulai menyala ternyata terdapat arus start yang tinggi akan tetapi torque-nya rendah.

• Saat motor mencapai 80% dari kecepatan penuh, torque-nya mencapai titik tertinggi dan arusnya mulai

menurun.

• Pada saat motor sudah mencapai kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.

 

E. Keuntungan dan Kerugian Motor 3 Fasa

Keuntungan motor 3 fasa : 

• Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor dengan rotor sangkar.

• Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.

• Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil.

• Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan. 

Kerugian Penggunaan Motor Induksi:

• Kecepatan tidak mudah dikontrol 

• Power faktor rendah pada beban ringan 

• Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal

F. Pengasutan Motor Listrik 3 Fasa

Pengasutan merupakan metoda penyambungan kumparan-kumparan dalam motor 3 phase. Ada 2 model penyambungan kumparan pada motor 3 phase:

1. Sambungan Bintang/Star/Y

2. Sambungan Segitiga/Delta

 

1. Sambungan Star

 

Sambungan bintang dibentuk dengan menghubungkan salah satu ujung dari ketiga kumparan menjadi satu. Ujung kumparan yang digabung tersebut menjadi titik netral, karena sifat arus 3 phase yang jika dijumlahkan ketiganya hasilnya netral atau nol.  

2. Sambungan Delta

 

Sambungan delta atau segitiga didapat dengan menghubungkan kumparan-kumparan motor sehingga membentuk segitiga.  Pada sambungan delta tegangan kumparan = tegangan antar phase akan tetapi arus jaringan sebesar √3 arus line.