Ada Gelembung Udara Pada Dinding Gelas

Taruhlah segelas air dingin dan kita biarkan di udara terbuka selama beberapa jam, ketika air itu menjadi hangat, kita akan melihat gelembung-gelembung udara terbentuk pada dinding gelas.  Udara larut dalam air dingin, tetapi air lebih hangat tidak dapat menahan udara sebanyak yang sama.  air itu berkurang (kempes) sama seperti minuman beralkohol dalam gelas terbuka.

Isaac Newton

Isaac Newton dikenal sebagai ahli ilmu pasti dan ilmu alam asal Inggris.  Ia dianggap sebagai salah satu ilmuwan terbesar.  Teori dan penemuannya berperan penting dalam perkembangan ilmu pasti dan ilmu alam.

Penemuan Newton yang terkenal antara lain Kalkulus Diferensial, Integral, dan Penguraian sinar putih menjadi warna pelangi.  Adapun hukumnya yang sangat terkenal adalah Hukum Gravitasi dan Hukum Gerak Newton.  

Penemuan gaya gravitasi diawali oleh ketertarikan Newton terhadap bulan yang selalu mengelilingi bumi.  Suatu saat ia duduk beristirahat di bawah pohon apel dan melihat sebuah apel yang jatuh dari pohon.  Newton kemudian menemukan bahwa apel jatuh ke bawah karena ditarik oleh gaya tarik bumi atau gravitasi. 

Hukum Gerak Newton merupakan hukum dasar dinamika yang merumuskan pengaruh gaya terhadap perubahan gerak benda.  Hukum Newton terdiri atas tiga perumusan yang terkenal sebagai Hukum I Newton, Hukum II Newton, dan Hukum III Newton.  Untuk menghormati jasanya Newton namanya digunakan sebagai satuan gaya.

Mengapa Nyala Api Kompor Gas Berwarna Biru Sedangkan Nyala Lilin Berwarna Kuning

Nyala api kompor gas berwarna biru, tetapi nyala lilin berwarna kuning.  apa yang menyebabkan kedua nyala itu berbeda warna?

Ini menyangkut masalah berapa banyak oksigen yang tersedia untuk menyalakan bahan bakar.  Oksigen yang banyak menyebabkan nyala berwarna biru, sedangkan oksigen yang terbatas menyebabkan nyala berwarna kuning.  Mari kita perhatikan nyala kuning terlebih dahulu.

Sebatang lilin sesungguhnya sebuah mesin pembuat nyala yang sangat kompleks.  Pertama, sebagian lilin harus meleleh, kemudian lilin cair itu harus bisa memanjat sumbu, terus harus bisa menguap menjadi gas, dan baru setelah itu dapat terbakar, bereaksi dengan oksigen dalam udara untuk membentuk karbon dioksida dan uap air.  Ini proses yang sangat tidak efektif.

Supaya pembakaran itu bisa efisien 100 persen, lilin harus dapat diubah seluruhnya menjadi karbon dioksida dan air yang tidak kelihatan.  Akan tetapi nyala lilin tidak bisa mendapatkan oksigen yang diperlukannya kalau hanya mengambil dari udara di sekitarnya.  Udara di sekitar lilin, yang sebetulnya kaya dengan oksigen, ternyata tidak sanggup mengalir cukup cepat untuk mengimbangi semua parafin yang meleleh dan menguap, yang siap untuk dibakar.

Sementara itu, di bawah pengaruh panas, sebagian parafin yang tidak terbakar terurai, antara lain menjadi partikel-partikel karbon sangat kecil.  Partikel-partikel ini, karena panas dari pembakaran, menjadi berpendar, membara dengan cahaya berwarna kuning benderang.  Maka itulah sebabnya nyala lilin berwarna kuning.  Ketika partikel-partikel karbon yang berpendar mencapai bagian puncak nyala, hampir semuanya mendapatkan oksigen yang memadai untuk ikut terbakar juga.

Hal yang sama terjadi pada lampu minyak tanah, api bakaran kertas, api unggun, kebakaran hutan, dan kebakaran rumah, semua mempunyai nyala berwarna kuning.  Sebabnya hanya karena udara tidak dapat mengalir cukup cepat untuk membakar bahan bakar terbakar seluruhnya menjadi karbon dioksida dan air.

Di pihak lain kompor gas memang menggunakan bahan bakar berwujud gas, jadi tidak memerlukan proses penguapan.  Cara ini memudahkan bahan bakar bercampur dengan udara sebanyak-banyaknya, sehingga reaksi pembakaran dapat berlangsung dengan cepat.  Karena bahan bakar di sini terbakar hampir seluruhnya, kita mendapatkan nyala yang jauh lebih panas.  Nyala apinya juga jernih dan transaparan karena tidak dikotori oleh partikel-partikel karbon.

Ingin lebih panas lagi? Mengapa tidak mencampurkan oksigen murni sebagai pengganti udara, dengan bakar gas?  Bagaimanapun, kandungan oksigen dalam udara hanya 20 persen.  Sebuah glassblower menggunakan penyembur api yang mencampurkan oksigen dengan gas metan untuk menghasilkan nyala api dengan temperatur sekitar 1600 derajat Celcius.  Penyembur api tukang las, yang juga disebut oxy-acetylene torch, mencampur oksigen dengan gas asetilena, dapat menghasilkan nyala dengan temperatur sekitar 3300 derajat Celcius.  Nyala api tersebut biru. Namun bisa juga berwarna kuning apabila setelannya kurang pas sehingga gas bahan bakar tidak mendapatkan oksigen yang memadai untuk pembakaran sempurna.  Nyala kuning tersebut juga menghasilkan jelaga.

citrusgrandisleafoil.16mb.com

Johannes Kepler

Johannes Kepler lahir di Weil, Stutgart, Jerman.  Ia alumnus Universitas Tubingen dan pernah bekerja di Sekolah Lutheran di Graz, Austria.  Setelah itu, ia bergabung dengan sebuah asosiasi bersama seorang astronom terkenal Tyco Brahe.  Kemudian Kepler menjadi asisten Brahe di Praha, Republik ceko.  Hasil karyanya adalah hukum gerak planet, yang kemudian digunakan oleh Newton untuk merumuskan hukum gravitasinya.  Salah satu hukum tersebut adalah orbit planet berbentuk elips.  Pada saat itu, para astronom percaya bahwa orbit sebuah planet berbentuk lingkaran.  Kepercayaan ini telah berlangsung selama 2000 tahun.  Namun, berdasarkan perhitungan Kepler ketika melakukan observasi terhadap penelitian yang dilakukan oleh Brahe untuk orbit planet Mars, bentuk orbitnya tidak berbentuk lingkaran melainkan berbentuk elips.

Mengapa Lilin Tidak Terbakar Bila Tidak Bersumbu

Melalui gaya tarik kapiler, benang sumbu memungkinkan sebagian lilin mencapai sebuah titik yang memungkinkannya menguap kemudian bercampur dengan oksigen dalam udara.  Sepotong lilin padat, bahkan segenangan lilin cair, tidak akan terbakar karena molekul-molekul lilin tidak dapat kontak dengan molekul-molekul oksigen dalam perbandingan yang cukup, hanya dalam wujud uap mereka dapat bercampur dengan akrab, satu molekul lawan satu molekul, kemudian bereaksi .  Pembakaran adalah sebuah reaksi yang melepaskan energi panas.  Begitu dimulai, reaksi tersebut melepaskan panas lebih dari cukup untuk melelehkan dan menguapkan lilin lebih banyak sehingga proses berkelanjutan

Ketika sebatang Lilin Dibakar, Kemana Lilinnya Pergi?

Kecuali sedikit lelehan di bagian bawahnya, yang mungkin juga menetesi taplak meja, lilin tersebut pergi ke tempat yang sama seperti yang dituju oleh bensin dan minyak ketika dibakar, yakni ke udara.  Tentu saja dalam wujud yang secara kimia telah berubah.

Lilin biasanya terbuat dari parafin, yakni campuran hidrokarbon, bahan yang kita jumpai dalam minyak bumi.  Seperti tersirat dalam namanya, molekul-molekul hidrokarbon hanya terdiri atas atom-atom hidrogen dan atom-atom karbon.  Ketika bahan ini terbakar, mereka bereaksi dengan oksigen dalam udara.  Karbon dan oksigen menjadi karbon dioksida, sedangkan hidrogen dan oksigen menjadi air (mungkin tidak harus semuanya) kedua produk ini berwujud gas pada temperatur bakar, jadi semua terbang ke udara.

Banyak hidrokarbon lain yang kita bakar: metana dalam gas alam, propana dalam elpiji, butana dalam gas untuk pemantik rokok, kerosin dalam kompor atau lampu minyak tanah, dan bensin dalam mesin kendaraan bermotor.  Semuanya terbakar menjadi karbon dioksida dan uap air, yang kelihatannnya menghilang selama proses tersebut.  Kertas, kayu, dan batu bara mengandung beberapa bahan lain yang tidak terbakar, maka yang dihasilkan ketika dibakar adalah karbon dioksida, air dan abu.

Ada Partikel Karbon Yang Tidak Terbakar Dalam Nyala Sebuah Lilin

Jika kita tidak percaya ada partikel-partikel halus karbon yang tidak terbakar dalam nyala sebuah lilin, cukup sisipkan sebilah pisau ke dalam nyala lilin selama beberapa detik, untuk menangkap partikel-partikel halus itu sebelum terbakar.  Pisau itu akan memperoleh selapis karbon berwarna hitam pekat yang tampak seperti beludru.  Warna hitam tadi mungkin paling hitam di antara benda-benda hitam lain, dan digunakan dalam pembuatan tinta.

Ada Uap Air Dalam Nyala Api

Taruh beberapa bongkah es batu dalam sebuah panci aluminium yang kecil dan tipis, biarkan menjadi dingin, setelah itu pegang di atas nyala sebatang lilin atau sebuah pemantik api gas.  Beberapa saat kemudian, periksa bagian bawah panci, maka kita akan melihat uap air dari nyala api telah mengembun menjadi air.

Albert Einstein

Albert Einstein adalah ahli fisika teori terbesar sepanjang abad 19, Einstein dilahirkan di Ulm, Wurttemberg, Jerman pada tanggal 14 Maret 1879. Di sekolah dasar Einstein termasuk anak yang kurang pandai.  Ia hanya tertarik pada fisika dan matematika, terutama bagian teori.  Karena ia hanya mau mempelajari fisika dan matematika, maka ia tamat sekolah menengah tanpa mendapat ijazah.

Pada tahun 1905 Einstein menemukan teori relativitas khusus; dan tahun 1915 ia menerbitkan teori relativitas umum.  Kedua teori inilah yang merevolusi pemahaman ilmu pengetahuan akan materi, ruang dan waktu.  Pada umur 21 tahun, Einstein menjadi warga negara Swiss.  Ia baru mendapat pekerjaan saat umur 23 tahun.  Namun, tiap ada kesempatan ia selalu berpikir dan mempelajari teori fisika.

Dalam teori relativitas khusus, ia memulai dengan asumsi bahwa:

1. Bila dua buah sistem bergerak lurus beraturan relatif satu sama lain, maka semua peristiwa yang terjadi pada sistem yang satu berlangsung sama pada sistem yang lain
2. Kecepatan cahaya adalah sama dalam segala arah, tidak tergantung pada gerak sumber cahaya maupun pengamatnya.

Ia menyimpulkan bahwa waktu itu relatif dan batas atas kecepatan adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa udara.  Einstein juga yang mengemukakan persamaan E = mc2 , suatu hubungan antara energi (E), massa (m), dan kecepatan cahaya (c).  Persamaan ini yang menjelaskan besarnya energi yang dihasilkan oleh matahari dan reaksi-reaksi nuklir.

Dalam teori relativitas umum, Einstein menjelaskan gravitasi sebagai akibat kelengkungan ruang.  Ia meramalkan bahwa gravitasi matahari akan membelokkan jalannya cahaya bintang.  Foto-foto yang diambil selama gerhana matahari pada tahun 1919 menegaskan teori relativitas umum Einstein dan menjadikannya terkenal di seluruh dunia.

Pada tahun 1939, Einstein mengirim surat kepada Presiden Franklin D. Rososevelt, mendorong AS untuk mengembangkan bom atom.  Namaun, setelah Perang Dunia II Einstein menjadi sangat aktif dalam gerakan penghapusan senjata nuklir.  Ia meninggal dunia pada tanggal 18 April 1955 di Princeton, New Jersey, AS, pada usia 76 tahun, setelah banyak berkarya.

Christiaan Huygens

Christiaan Huygens adalah ahli fisika, ahli astronomi, penemu jam bandul, penemu teori gelombang cahaya, dan masih banyak penemuan lainnya.  Huygens lahir di Den Haag Belanda pada tanggal 14 April 1629.  Sampai umur 16 tahun Huygens tidak pernah duduk di bangku sekolah.  Ia dididik di rumah, oleh guru lesnya.  baru sesudah itu Huygens masuk ke Universitas Leiden.

Huygens membuat jam untuk mengukur waktu kejadian-kejadian astronomis yang mampu mengukur waktu hingga ke hitungan menit.  Ia menggunakan gerakan maju-mundur yang biasa terjadi pada sebuah pendulum yang berayun untuk mengendalikan gigi-gigi jam tersebut.  Ia juga menggunakan serangkaian bobot berantai yang jatuh perlahan-lahan untuk memastikan pendulumnya bergerak terus-menerus.  Huygens mempresentasikan modelnya yang pertama kepada pemerintah Belanda dan menggambarkannya dalam terbitan tahun 1658.  Jam pendulum itu dikenal sebagai jam "kakek" dan dipakai di seluruh dunia selama hampir 300 tahun.  Huygens meninggal pada tanggal 8 juli 1695 di Den Haag, pada usia 66 tahun setelah banyak berkarya.

Minyak Baik Untuk Pelumas

Jelas sekali, itu karena minyak sangat licin.  Akan tetapi apa yang membuat zat ini licin?

Semua zat cair sebetulnya licin, tetapi pada tingkat berbeda-beda.  Lantai atau jalan raya yang basah karena air menyembunyikan hantu berbahaya yang dapat membuat banyak orang terjatuh.  Kendatipun demikian air tidak digunakan sebagai pelumas dalam mesin karena tidak cukup licin dan dapat menguap.

Minyak jauh lebih licin daripada air karena molekul-molekulnya dapat saling selip dengan lebih mudah daripada molekul-molekul air.  Dan karena zat cair pada hakikatnya adalah sekumpulan molekul yang satu sama lain dapat saling selip, kita tidak usah heran jika zat cair licin, selicin ketika kita terpeleset oleh kelereng yang berserakan di lantai.

Molekul-molekul air tidak saling selip semudah molekul-molekul minyak karena molekul-molekul itu memiliki kelengketan yang cukup besar tarik menarik yang cukup kuat diantara sesama molekul.  Tarik menarik antar molekul yang dialami oleh air terutama karena molekul-molekul itu mengandung atom-atom oksigen dan kita tahu bahwa air mengandung oksigen; Oksigen adalah O dalam rumus kimianya, H2O.

Akan tetapi, molekul-molekul minyak, yakni molekul-molekul hidrokarbon yang membentuk bahan kimia pekat dan licin berwarna hitam juga disebut minyak bumi hanya terdiri atas atom-atom hidrogen dan karbon.  Tanpa atom oksigen sama sekali.  Itu sebabnya mereka tidak terlalu lengket sehingga dapat saling selip dengan lebih mudah.  Maka jadilah bahan ini pelumas yang baik.

Tegangan Permukaan

Karena tegangan permukaan, kita dapat merebahkan sebatang jarum jahit pada permukaan air dalam sebuah ember.  Turunkan jarum itu pelan-pelan dengan bantuan tusuk gigi atau korek api.

Setelah puas menyaksikan jarum itu menikmati permukaan air yang tenang, taburkan beberapa butir bubuk deterjen ke dekatnya, tetapi jangan seperti menjatuhkan BOM.  Deterjen lebih ampuh dibanding sabun dalam merusak tegangan permukaan.  Setelah sebagian deterjen larut, jarum akan tenggelam ke dalam air.

Mengapa Langit Berwarna Biru

Udara murni tidak berwarna, artinya semua cahaya yang panjang gelombangnya dalam spektrum cahaya tampak dapat melewatinya tanpa penyerapan.  Akan tetapi udara mengandung molekul-molekul, bahkan sering tersuspensi dengan debu yang partikelnya lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya tampak, karena itu menyebabkan cahaya terbaur.

Ketika seberkas gelombang cahaya melewati kumpulan partikel-partikel kecil ini, partikel-partikel tersebut terlalu kecil untuk memantulkan cahaya ke arah semula.  Partikel-partikel itu hanya menyebabkan gelombang cahaya terganggu tetapi meneruskan perjalanan mereka dengan arah yang berubah-ubah, atau dengan kata lain gelombang cahaya menjadi tersebar.

Cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek yang pada spektrum cahaya tampak berada di daerah biru menyebar dengan sudut lebih besar terhadap arah semula dibanding yang panjang gelombangnya lebih panjang yang cenderung berjalan lurus melalui udara tanpa perubahan arah yang berarti , ini karena ukurannya mendekati ukuran partikel-partikel udara.

Ketika kita memandang ke langit, kita melihat semua warna dalam cahaya matahari yang datang ke arah kita terutama dari arah yang agak menyerong tergantung posisi matahari di atas kita.  Akan tetapi selain itu, kita mendapatkan tambahan cahaya biru yang dibaurkan oleh udara dari berbagai arah. Oleh sebab itu, kita mendapatkan cahaya biru lebih banyak dari yang dikirimkan oleh matahari langsung kepada kita, maka langit tampak lebih biru daripada cahaya mataharinya sendiri.