Penerapan Fisika Modern Untuk Materi Efek Compton

Efek Compton ditemukan oleh Arthur Holy Compton pada tahun 1923. Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya saja foton tidak memiliki massa diam. Jika pendapat ini benar, maka berdasarkan peristiwa efek fotolistrik tersebut Compton melakukan eksperimen. Percobaan Compton cukup sederhana yaitu sinar x monokromatik dikenakan pada keping Berilium yang tipis sebagai sasarannya.

Pada rentang pita energi 1-30 MeV hamburan Compton dapat dideteksi. Hamburan Compton terjadi ketika sebuah foton dan sebuah elektron dengan sebagian energi foton dipindahkan ke partikel bermuatan. Konsep hamburan Compton diterapkan pada Teleskop Pencar Compton yang berkembang menjadi Comptel (Compton Telescope) serta Spektroskopi gamma.

Teleskop Compton (Comptel)

Teleskop pencar Compton biasanya memiliki dua tingkat instrumen. Pada tingkat atas, sinar gamma Compton menyebarkan kosmik dari sebuah elektron dalam suatu sintilator. Foton tersebar kemudian bergerak ke bawah ketingkat kedua bahan sintilator yang benar-benar menyerap foton tersebar.

Comptel merupakan bentuk perkembangan dari teleskop pencar Compton. Prinsip kerja Comptel yakni sebagai berikut. Sebuah foton masuk dari atas dan menyebarkan Compton di lapisan deteksi pertama (biru) kemudian sebagian diserap dalam lapisan kedua (hijau). Area efektif yang dapat dideteksi oleh teleskop pencar Compton relatif kecil, karena hanya sejumlah kecil insiden sinar gamma Compton tersebar ditingkat atas. Resolusi energi untuk detektor ini cukup baik 5-10%, dibatasi oleh ketidakpastian dalam pengukuran energi yang disimpan oleh setiap lapisan.

Penelitian teleskop Compton pada saat ini menekankan pada cara pelacakan elektron tersebar ditingkat atas, sehingga solusi lengkap untuk lintasan masuk dari sinar gamma dapat ditentukan. Hal ini memungkinkan Comptel memiliki pendekatan analisis data lebih konvensional.

Spektroskopi Gamma

Sinar gamma ini dihasilkan oleh suatu bahan radioaktif. Sinar gamma adalah termasuk sinar yang tidak dapat dilihat oleh mata, untuk itu perlu adanya detektor. Detektor yang digunakan adalah NaI (Tl). Apabila sinar gamma mengenai detektor NaI(Tl) maka akan terjadi tiga efek, yaitu efek fotolistrik, efek compton dan bentukan pasangan. Efek fotolistrik terjadi apabila ada sinar gamma yang mengenai elektron di kulit K dari sebuah atom maka elektron tersebut akan kosong sehingga akan diisi oleh elektron dari kulit yang lain, transisi ini yang menyebabkan terjadinya efek fotolistrik.

Efek compton adalah efek yang terjadi apabila sinar gamma mengenai elektron bebas atau elektron terluar dari suatu atom yang dianggap daya ikatnya sangatlah kecil sehingga sama dengan elektron bebas. Apabila sinar gamma memancar ke elektron bebas ini maka akan terjadi hamburan, yang disebut hamburan compton. Sedangkan Efek bentukan pasangan terjadi ketika sinar gamma melaju di dekat inti atom sehingga akan terbentuk pasangan positron dan elektron, syaratnya tenaga sinar haruslah cukup.

Dari ketiga efek tersebut, efek comptonlah yang paling kuat hal ini diakibatkan karena tenaga yang digunakan untuk melepas elektron juga yang lebih besar. Dan dari ketiga efek tersebut menghasilkan sintilasi atau pancaran cahaya, pancaran cahaya ini akan diteruskan ke fotokatoda yang dapat menguraikan cahaya ini menjadi elektron-elektron. Elektron ini masih lemah maka harus dikuatkan lagi dayanya oleh pre amplifier, dan dikuatkan tinggi pulsa dengan amplifier. Lalu elektron tadi dimasukkan ke PMT yang terdiri dari tegangan bertingkat dan banyak katoda, keluaran dari PMT menjadi berganda. Kemudian melalui counter nilai cacahnya dapat diketahui. Dalam spektroskopi gamma juga dicari resolusi tenaganya, semakin kecil resolusinya semakin bagus data yang diperoleh, semakin besar resolusinya maka semakin tidak valid data yang diperoleh.

Penerapan Fisika Kuantum Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Seiring perkembangan teknologi dan informasi, berbagai disiplin ilmu kini sudah diterapakan atau diaplikasikan untuk membantu kehidupan manusia. Salah satunya ilmu fisika kuantum. Contoh penerapan fisika kuantum dalam kehidupan sehari-hari adalah adalah laser. Laser merupakan suatu alat yang dapat dijumpai di setiap CD Player. Bagaimana laser itu bisa tercipta?

Ketika sekumpulan atom atau molekul menjadi panas, mereka menyerap energi, dan elektron di dalamnya akan diangkat ke tingkat energi yang lebih tinggi. Apabila dibiarkan dingin, elektron-elektron itu akan meloncat kembali ke tingkat energi yang lebih rendah dengan memancarkan cahaya secara agak acak yang menghasilkan kurva radiasi benda hitam.

Tetapi jika radiasi lemah dengan energi yang tepat, efeknya adalah elektron-elektron dalam setiap atom akan pindah ke tingkat keadaan tereksitasi. Sekarang, ketika mereka kembali ke bawah dari tingkat tereksitasi ini mereka akan memancarkan sebuah foton dengan besar energi yang sama. Bermilyar-milyar foton yang bergerak bersamaan inilah yang membentuk pancaran berintensitas tinggi dari cahaya monokromatis sebuah penguatan cahaya dengan pancaran terstimulasi dari radiasi atau Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER).

Pertunjukan laser pertama kepada publik berlangsung pada tanggal 9 Mei 1969 di Mills College Oakland, kalifornia. Prinsipnya sangat sederhana – yang berasal dari perhitungan yang dilakukan Einstein di tahun 1916. Tetapi, nyatanya pada saat itu ilmuwan kesulitan menemukan teknologi untuk membawa sejumlah besar atom kekeadaan tereksitasi dan menjaganya di keadaan itu sampai siap untuk dipicu melepaskan energi, sangat besar, sehingga laser pertama tidak berhasil dibuat sampai setelah 40 tahun kemudian. Dan sekarang sinar laser diarahkan dengan menggunakan cermin yang dikendalikan dengan magnet dan peralatan elektronik yang dapat menggerakan sinarnya lebih cepat dari kemampuan mata mengikuti gerakannya.

Cahaya laser terhasilkan dengan mengeksitasi elektron menggunakan sumber energi yang lemah. Ketika banyak elektron yang tereksitasi, pulsa energi lainya akan memicunya sehingga mereka semua jatuh ke tingkat rendah yang sama secara bersamaan. Ini berarti mereka akan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang yang sama dalam bentuk pancaran murni yang terkonsentrasi.

Peralatan laser terdiri dari sebuah batang rubi dengan cermin di kedua ujungnya dan sumber cahaya di dekatnya. Ketika tabung kilatan ditembakan, cahaya memasuki tabung rubi dan mengeksitasi elektron di kebanyakan atom. Beberapa dari elektron yang tereksitasi jatuh kembali ke tingkat energi yang lebih rendah memancarkan foton ke segala arah. Foton merambat sepanjang batangan terpantulkan oleh cermin, ,memicu lebih banyak atom untuk memancarkan foton. Ketika cukup energi telah terbentuk, akan dilepaskan dari salah satu ujungnya sebagai pancaran cahaya laser yang berpanjang gelombang tunggal dan berintensitas tinggi.

Saat ini laser bisa didapatkan secara gratis bersamaan dengan perlengkapan hi-fi, untuk gantungan kunci. Aplikasi ini telah menjadi hal yang mudah di dapat dan menjadi hal yang biasa.

Penerapan Fisika Modern Untuk Materi Difraksi Elektron

Pada tahun 1927 Davisson dan Germer di AS dan G.P Thomson di Inggris meyakinkan hipotesis de Broglie dengan menunjukkan bahwa elektron terdifraksi bila berkas itu dihamburkan oleh kisi atom yang teratur dari suatu kristal. Konsep difraksi elektron ini diterapkan pada beberapa produk teknologi seperti pada Mikroskop elektron.

Sifat gelombang elektron yang bergerak merupakan dasar dari mikroskop elektron yang dibuat pertama kali tahun 1932. Daya pisah setiap instrumen optis dibatasi oleh difraksi sehingga besarnya berbanding lurus dengan panjang gelombang yang dipakai untuk menyinari benda yang diselidiki. Dalam mikroskop elektron, kumparan yang berarus listrik dipakai untuk menimbulkan medan magnetik yang berlaku sebagai lensa untuk memfokuskan berkas elektron pada benda yang diselidiki. Untuk mencegah berkas itu tersebar sehingga mengaburkan bayangan yang dihasilkan , dipakai sampel yang tipis dan seluruh sistem dihampakan.  Mikroskop elektron menggunakan sinar elektron dengan panjang gelombangnya yang lebih pendek dari panjang gelombang cahaya. Keadaan vakum diperlukan untuk menghalang pecutan elektron berlanggar dengan molekul-molekul lain yang berada dalam ruang bebas udara yang mengganggu fungsi utama mikroskop elektron itu tadi.

Terdapat dua jenis mikroskop elektron yang utama yaitu Mikroskop Transmisi Elektron (TEM) dan Mikroskop Imbasan Elektron ( SEM). Dalam penghasilan piranti mikroelektronik, TEM sering digunakan untuk melihat retakan piranti berikut sifat kristal yang ada pada piranti mikroelektronik itu tadi. Dalam suatu keadaan lain, TEM juga digunakan untuk melihat permukaan dari sebuah piranti. Prinsip operasi SEM berbeda dengan TEM karana elektron hanya akan mengimbas permukaan sampel selanjutnya hasil dari imbasan tersebut akan dipancarkan dalam bentuk gambar. Gambar yang dihasilkan seperti gambar pada layar televisi.

Penerapan Kimia Dalam Bidang Kesehatan

Masalah utama dari kesehatan adalah bagaimana usaha manusia untuk secara preventif menghindarkan diri dari penyakit dan bagaimana mengobati suatu penyakit bila sudah terlanjur terjangkit penyakit. Usaha preventif yang dilakukan manusia adalah menciptakan vaksin untuk penyakit-penyakit menular yang disebabkan virus dan juga bakteri. Kasus flu burung (avian influenza) bisa memusnahkan kehidupan manusia jika tidak ada para ilmuwan penemu dan pengembang vaksin flu burung tersebut, ilmuwan pengembang vaksin tersebut membutuhkan pengetahuan yang mendalam tentang ilmu kimia untuk menjelaskan struktur virus secara kimiawi. Beberapa penyakit baru misalnya AIDS, penyakit genetika/keturunan (thalasemia) membutuhkan obat-obatan jenis baru pula. Semuanya itu memerlukan riset yang panjang serta kerjasama dari berbagai disiplin ilmu, dimana ilmu kimia mempunyai peranan yang utama.

Untuk aplikasi ilmu kimia di bidang kesehatan, peran kimia sangat besar terutama dalam hal pembuatan obat-obatan. Berbagai macam obat yang saat ini ada di pasaran maupun yang hanya bisa didapatkan dengan resep dokter dihasilkan dari penelitian panjang dan riset terus menerus. Para ahli menguji beraneka ragam zat untuk mengetahui sifat-sifat kimia, reaksi yang terjadi dengan zat-zat tertentu di dalam maupun di luar tubuh manusia, maupun zat lainnya yang secara kesehatan bisa memerangi penyakit tertentu.

Komposisi zat-zat di dalam suatu obat juga dipelajari secara cermat dengan pengetahuan kimia yang mumpuni. Bidang kimia yang mempelajari secara spesifik tentang hal ini adalah Kimia Farmasi. Ketepatan komposisi dan kemampuan menentukan dosis obat juga bergantung pada penguasaan terhadap ilmu kimia.

Penerapan ilmu kimia di bidang kesehatan khususnya dalam pembuatan obat-obatan antara lain sebagai berikut.

Pembuatan Obat Flu

Biasanya, obat untuk meredakan penyakit ini disebut obat Influenza yang biasanya di sebabkan oleh virus. Komposisi obat flu terdiri atas obat analgesik, anti piretik, dekongestan, dan obat alergi. Obat-obatan yang termasuk analgesic dan antipiretik, diantaranya asetosal, asetaminofen, salisilamid, asam mefenamat, dan kafein. Fenilpropanolamina HCI dan efedrima HCI merupakan contoh obat dekongestan. Obat ini membantu melegakan saluran hidung sehingga tidak tersumbat. Sedangkan, obat yang termasuk jenis antialergi adalah klorofenilamin maleat dan dekstrometorfan HBr. Obat generik yang dapat kamu gunakan untuk sakit seperti ini adalah parasetamol atau asetosal.

Pembuatan Obat Batuk

Batuk umumnya dikelompokan menjadi betuk kering dan batuk berdahak. Adapun batuk berdahak disebut batuk produktif karena mengeluarkan banyak dahak. Batuk berdahak umumnya disebabkan oleh flu. Obat batuk mengandung zat expektoran dan zat anti alergi. Seperti obat anti influenza, obat batuk tidak boleh digunakan terus menerus.

Pembuatan Obat Sakit Lambung

Sakit lambung atau sakit mag ringan dapat di obati dengan antasida, suatu obat yang dapat menetralkan asam lambung. Untuk mengatasi rasa kembung pada lambung digunakan senyawa simetikon, sedangkan untuk mengurangi kejang perut digunakan senyawa papaverina HCI.

Pembuatan Obat Diare

Obat diare bersifat atsorptif sehingga dapat menyerap racun dari dalam tubuh. Zat aktifnya berupa karbon aktif, silicon dioksida, kaolin, dan pectin selain itu dapat juga di gunakan zat yang bersifat astringent yang dapat mengecilkan jaringan yang membuatnya pesat misalnya tannin yang terdapat dalam teh pekat atau daun jambu.

Pembuatan Antibiotik

Antibiotik yang ditemukan kali pertama pada 1928 oleh alexander flemming adalah antibiotic penisiln. Antibiotic merupakan zat yang diperoleh dari mikro organisme yang dapat menghambat atau membunuh mikro organisme lain.

Selain pembuatan obat-obatan, penerapan kimia dalam kesehatan lainnya seperti alkohol yang dimanfaatkan untuk sterilisasi dan handsanitaizer, asam mefenamat untuk pereda nyeri, insulin buatan untuk stabilisasi gula darah, dan sebagainya.

Penerapan Kimia Untuk Mencegah Pandemi Covid 19

COVID-19 adalah penyakit akibat suatu coronavirus baru yang sebelumnya tidak teridentifikasi pada manusia. Coronavirus adalah suatu kelompok virus yang ditemukan pada hewan dan manusia. Coronavirus jenis baru yang ditemukan pada manusia sejak kejadian luar biasa muncul di Wuhan Cina, pada Desember 2019, kemudian diberi nama Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-COV2), dan menyebabkan penyakit Coronavirus Disease-2019 (COVID-19).

Sejak Covid-19 pertama kali dilaporkan oleh WHO di Wuhan China pada akhir Desember 2019, kemudian menyebar ke lebih dari 180 negara termasuk Indonesia. Semua negara berupaya mempersempit penyebaran virus Covid-19 yang ditransmisikan antar manusia melalui droplet. Virus sangat berbeda dengan bakteri dalam hal ukuran yaitu 40-160 nm, memiliki struktur berupa tonjolan glikoprotein dan membrane protein berbentuk amplop yang memiliki kemiripan struktur dengan virus SARS-CoV hingga 75-90%. Struktur gen pada Covid-19 juga mirip dengan SARS-CoV (>80%).

Covid-19 akan inaktif jika terkena sinar ultraviolet dan suhu tinggi serta disinfektan yang bersifat lipofil (larut lemak) yaitu : eter, etanol, klorin, asam peroksi asetat dan kloroform. Covid-19 akan berkembang biak dalam tubuh manusia dalam masa inkubasi 3-7 hari bahkan hingga 14 hari. Sepanjang daya tahan tubuh manusia yang terinfeksi cukup, maka Covid-19 akan mati dengan sendirinya (self limiting disease). Hingga saat ini belum ada obat antivirus yang spesifik direkomendasikan untuk terapi  Covid-19, sehingga upaya yang dapat dilakukan adalah upaya pencegahan penyebaran (transmisi) virus dengan mencuci tangan dengan sabun atau hand sanitizer lebih sering dengan air mengalir, menghindari menyentuh area muka, jika batuk dan bersin ditutupi dengan lengan atas atau sapu tangan, hindari kerumunan dan menerapkan pola hidup bersih dan sehat.

Virus Covid-19 diketahui memiliki lapisan dinding virus yang tersusun dari amplop lipoprotein yang membungkus RNA di bagian dalamnya. Agar virus ini bisa mati, maka dibutuhkan bahan yang mampu merusak amplop dan material di dalamnya. Amplop ini tidak bisa dihancurkan dengan air saja, sehingga perlu bahan lain yaitu alkohol atau surfaktan (yang banyak dipahami oleh masyarakat sebagai sabun) sesuai saran WHO

Penerapan kimia untuk mencegah pandemi Covid 19 terletak pada penggunaan Antiseptik dan Disinfektan. Di mana telah disebutkan bahwa untuk memutus rantai penularan Covid-19 adalah dengan menjaga kebersihan dengan membunuh virus Covid-19 sebelum ia menginfeksi manusia. Berbagai cara diantaranya adalah menggunakan antiseptik untuk membasuh tangan dan bagian tubuh, dan disinfektan yang disemprotkan atau diusapkan pada berbagai benda mati yang mungkin terpapar virus.

Antiseptik/Handsanitaizer

Antiseptik adalah senyawa kimia yang digunakan untuk membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme pada jaringan yang hidup seperti pada permukaan kulit dan membran mukosa, untuk mengurangi kemungkinan infeksi, sepsis atau pembusukan (putrefaction). Beberapa antiseptik adalah germisida sejati, yang mampu menghancurkan mikroba (bakteriosidal), sementara yang lain bersifat bakteriostatik dan hanya mencegah atau menghambat pertumbuhannya. Antiseptik sering digunakan untuk mensterilkan tangan sebelum melakukan tindakan yang memerlukan sterilitas yang dikenal dengan nama Handsanitaizer. Kandungan antiseptik biasanya berupa povidon iodin, kalium permanganat, hydrogen peroksida, alkohol. Hand sanitizer pada umumnya adalah mengandung antiseptik, seperti alkohol 60-70%.

Disinfektan

Disinfektan adalah bahan kimia yang digunakan untuk menghambat atau membunuh mikroorganisme (misalnya pada bakteri, virus dan jamur kecuali spora bakteri) pada permukaan benda mati, seperti furniture, ruangan, lantai,  dll. Disinfektan tidak digunakan pada  kulit maupun selaput lendir, karena berisiko mengiritasi kulit dan berpotensi memicu kanker. Hal ini berbeda dengan antiseptik yang memang ditujukan untuk disinfeksi pada  permukaan kulit dan membran mukosa.

Disinfektan dapat digunakan untuk membersihkan permukaan benda dengan cara mengusapkan larutan disinfektan pada bagian yang terkontaminasi, misalnya pada  lantai, dinding, permukaan meja, daun pintu, saklar listrik dll. Penggunaan disinfektan dengan teknik spray atau fogging telah digunakan untuk mengendalikan jumlah antimikroba dan virus di ruangan yang berisiko tinggi. Pada ruangan yang sulit dijangkau biasanya digunakan sinar UV dengan panjang gelombang tertentu. Proses ini akan mencegah penularan mikroorganisma patogen dari permukaan benda ke manusia.

Terdapat beberapa produk disinfektan yang direkomendasikan untuk disinfeksi, misalnya sodium hipoklorit, amonium kuarterner (sejenis deterjen kationik), alkohol 70 % dan hidrogen peroksida.  Perhatikan petunjuk penggunaan pada label agar produk dapat digunakan dengan efektif dan aman. Perlu diperhatikan, konsentrasi disinfektan yang digunakan serta waktu kontak antara objek dengan disinfektan (antara 1 hingga 10 menit tergantung dari jenis disinfektan). Hal yang perlu diperhatikan adalah penggunaan sarung tangan dan pastikan ventilasi yang baik untuk mengurangi paparan pada saat menggunakan disinfektan.

Sebelum menggunakan disinfektan terlebih dahulu kamu harus paham dampak dari kandungan disinfektan tersebut. Etanol dengan konsentrasi minimal 60% sudah diketahui dapat melarutkan bagian lipid atau lemak dari dinding virus sehingga virus akan rusak. Karena etanol juga mampu larut dengan air, maka sangat menguntungkan karena dapat melarutkan virus yang amplopnya bersifat larut air (non-lipophilic virus). Bahan golongan klorin (contohnya klorin dioksida, sodium hipoklorit, asam hipoklorit) dapat membunuh virus dengan jalan masuk menembus dinding virus dan akan merusak bagian dalam virus. Klorin adalah cairan/bahan yang mudah menguap, sehingga memiliki risiko mengganggu pernafasan bila terhirup dan menimbulkan sesak nafas sampai iritasi paru-paru, sesuai banyaknya klorin yang terhirup. Benzalkonium klorida, salah satu golongan surfaktan kationik yang saat ini banyak digunakan pada cairan disinfektan, juga mampu merusak dinding virus. Apabila terhirup juga dapat menimbulkan bahaya dalam pernafasan dan beberapa orang dapat mengalami reaksi alergi atau kambuhnya asma. Hidrogen peroksida (H₂O₂) merupakan senyawa oksidator kuat yang dapat merusak dinding virus dan mampu merusak material di dalamnya. Penggunaan hidrogen peroksida secara berlebihan akan menyebabkan iritasi hingga rusaknya kulit. Penggunaan bersama-sama antara hidrogen peroksida (1%) dengan peracetic acid (0,08%) juga efektif untuk merusak dinding virus.

Penerapan Fisika Dalam Kereta Api

Kereta api adalah bentuk transportasi rel yang terdiri dari serangkaian kendaraan yang ditarik sepanjang jalur kereta api untuk mengangkut kargo atau penumpang. Pada awalnya kereta api menggunakan bahan bakar batubara yang dikenal dengan kereta uap. Kerata jenis ini mengeluarkan asap sepanjang perjalanan, karena mengeluarkan asap inilah kereta jenis ini disebut dengan nama kereta api.

Seiring perkembangan teknologi jenis kerta ini sudah mulai ditinggalkan, dan diganti dengan kereta api bertenaga diesel. Kereta api jenis ini dalam perjalannya mengluarkan suara bising karena gesekan kereta api dengan rel. Untuk mengantisipasi hal tersebut kini muncul kereta api bertenaga magnet yang dikenal dengan sebutan kereta Maglev.

MagLev sendiri singkatan dari MAGnetically LEVitated yang diartikan sebagai yang mengambang secara magnetis. Seperti namanya, prinsip dari kereta api ini adalah memanfaatkan gaya angkat magnetik pada relnya sehingga terangkat sedikit ke atas sekitar 10 mm di atas rel magnetiknya, kemudian gaya dorong dihasilkan oleh motor induksi. Tidak hanya mengurangi kebisingan, kereta ini juga mampu melaju dengan kecepatan sampai 650 km/jam jauh lebih cepat dari kereta biasa. Hal ini disebabkan karena kereta yang terangkat ini mengurangi adanya gesekan dengan rel sehingga kereta bisa melaju dengan kecepatan yang semakin tinggi. Kemampuan ini bermanfaat mengurangi kerusakan sehingga kereta maglev jarang ditunda karena kondisi cuaca. Sekarang ini, NASA melakukan riset penggunaan sistem Maglev untuk meluncurkan pesawat ulang alik.

Ada tiga jenis teknologi kereta Maglev yakni tergantung pada magnet superkonduktivitas (suspensi elektrodinamik), tergantung pada elektromagnetik terkontrol (suspensi elektromagnetik), dan menggunakan magnet permanen (Inductrack). Inductrack merupakan sistem yang lebih baru dan tidak terlalu mahal. Teknik ini memiliki kemampuan membawa beban yang berhubungan dengan kecepatan kendaraan, karena ia tergantung kepada arus yang diinduksi pada sekumpulan elektromagnetik pasif oleh magnet permanen. Dalam contoh, magnet permanen berada di gerbong; secara horizontal untuk menciptakan daya angkat, dan secara vertikal untuk memberikan kestabilan. Sekumpulan kabel putar berada di rel. Magnet dan gerbong tidak membutuhkan tenaga, kecuali untuk pergerakan gerbong.

Inductrack pada awalnya dikembangkan sebagai motor magnetik dan penopang untuk "flywheel" untuk menyimpan tenaga. Dengan sedikit perubahan, penopang ini diluruskan menjadi jalur lurus. Inductrack dikembangkan oleh fisikawan Wiliiam Post di Lawrence Livermore National Laboratory.

Inductrack menggunakan array Halbach untuk penstabilan. Array Halbach adalah pengaturan dari magnet permanen yang menstabilisasikan putaran kabel yang bergerak tanpa penstabilan elektronik. Array Halback mulanya dikembangkan untuk pembimbing sinar dari percepatan partikel. Mereka juga memiliki medan magnet di pinggir rel, dan mengurangi efek potensial bagi penumpang. Beberapa negara yang telah menggunakan kereta api jenis ini adalah Jepang, Perancis, Amerika, dan Jerman.

Penerapan Fisika Modern Untuk Materi Efek Foto listrik

Tidak hanya mengemukakan teori kesetaraan massa dan energi, yang dikenal dengan formula E = mc², Einstein juga menemukan teori efek fotolistrik. Efek fotolistrik merupakan peristiwa dimana elektron keluar dari logam ketika disinari cahaya dengan frekuensi yang cukup tinggi. Cahaya disini berlaku sebagai partikel (foton) bersifat diskrit yang memiliki energi sebesar E=nhf.

Banyak sekali aplikasi efek fotolistrik ini. Prinsip EFL diterapkan pada berbagai piranti fotonik (photonic device).

1. Lampu LED (light emitting device)

Lampu LED kini sangat diminati dibandingan dengan lampu pijar. Lampu LED digadang-gadang mampu menghemat penggunaan energi listrik. LED merupakan sumber cahaya dalam bentuk laser semikonduktor yang dapat dipakai sebagai sumber pembawa sinyal pada komputer fotonik. Teknologi serat optis pun sudah berkembang sedemikian rupa sehingga siap mendukung tampilnya perangkat fotonik.

2. Komputer Fotonik

Para ilmuwan mengembangkan komputer elektronik menjadi komputer fotonik. Banyak kelebihan yang dimiliki komputer fotonik ini jika kelak benar-benar bisa diwujudkan, yaitu sinyal dibawa oleh foton (gelombang elektromagnetik) dalam bentuk cahaya tampak, cepat rambat foton tiga kali lebih cepat dibandingkan cepat rambat elektron sehingga komputer fotonik akan bekerja jauh lebih cepat, dan data dapat disimpan secara tiga dimensi dalam medium yang ketebalannya berorde mikro meter.

3. Film Bersuara

Dengan bantuan peralatan elektronika saat itu suara dubbing film direkam dalam bentuk sinyal optik di sepanjang pinggiran keping film. Pada saat film diputar, sinyal ini dibaca kembali melalui proses efek fotolistrik dan sinyal listriknya diperkuat dengan menggunakan amplifier tabung sehingga menghasilkan film bersuara.

4. Tabung Foto Pengganda (photomultiplier tube)

Dengan menggunakan tabung ini hampir semua spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi yang sangat tinggi, bahkan ia sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun.

5. PES (photoelectron spectroscopy)

PES merupakan aplikasi dari EFL eksternal yang dimanfaatkan untuk tujuan spektroskopi. Spektroskopi merupakan ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut.

6. Foto Diode atau Foto Transistor

Merupakan aplikasi dari EFL internal yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan tinggi. Bahkan dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10-11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-diode.

7. Sel Surya

Sel Surya ini kini banyak dimanfaatkan untuk pembangkit listrik yakni Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Sel surya dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui EFL internal. Sebuah semikonduktor yang disinari dengan cahaya tampak akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi yang disertai dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang jika dialirkan menuju beban akan menghasilkan arus listrik.

Pembangkit listrik tenaga surya

8. Kamera CCD (charge coupled device)

Produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan kamera CCD seperti kamera pada ponsel, kamera digital dengan resolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh supermarket, kesemuanya memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer.

Wah ternyata banyak sekali manfaat dari teori efek fotolistrik dalam kehidupan sehari-hari.

Penerapan Fisika Modern Untuk Materi Sinar-X

Sinar-X ditemukan tanpa sengaja pada saat melakukan eksperimen tertentu oleh seorang fisikawan asal Jerman yang bernama Wilhelm Conrad Rontgen pada tanggal 9 November 1895. Proses terjadinya sinar-X merupakan kebalikan dari Efek Foto Listrik (EFL). Di mana elektron energetik menumbuk permukaan logam dan dari permukaan logam dipancarkan foton dalam bentuk sinar-X.

Penemuan yang tidak disengaja ini ternyata memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Sinar-X dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang.

Bidang Kesehatan

Jika seseorang mengalami kecelakaan, biasanya akan dilakukan Rontgen terlebih dahulu untuk mengecek bagian tubuh mana yang mengalami kerusakan atau tulang yang mana mengalami patah atau retak.

Untuk mengetahui hal tersebut, ahli radiologi menggunakan pemindaian sinar-X untuk menghasilkan gambar struktur internal tubuh pasien melalui suatu alat Radiograf. Hal ini memungkinkan berbagai diagnosa seperti patah tulang, adanya tumor, dan bahkan melihat saluran pencernaan dapat dilakukan dengan lebih akurat. Dengan menggunakan ‘ruang ion’ yang terletak antara pasien dan film sinar-X, ahli radiologi dapat mengatur jumlah paparan radiasi yang diemisikan ke pasien.

Selain untuk melihat kondisi tulang, gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukun pembedahan yang dikenal dengan nama Foto Rontgen, sinar-X digunakan untuk Radioterapi. Radioterapi adalah suatu pengobatan yang menggunakan sinar pengion yang banyak dipakai untuk menangani penyakit kanker.

Bidang Industri

Selain di bidang kesehatan, Sinar-X juga digunakan dibidang industri, misalnya untuk memeriksa kecacatan dalam struktur binaan atau bagian-bagian dalam mesin dan engine, memeriksa rekahan dalam pipa logam, dinding konkrit dan dandang tekanan tinggi, memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah, dan menyelidiki struktur hablur dan jarak pemisahan antara atom-atom dalam suatu bahan hablur.

Bidang Kesenian

Dalam bidang kesenian, sinar X digunakan untuk mengecek apakah suatu lukisan atau objek seni purba itu benar atau tiruan.

Bidang Penerbangan

Jika kita akan naik pesawat dan membawa koper, maka koper atau barang bawaan kita diperiksa dengan menggunakan bantuan sinar X. Selain itu, Sinar-X dapat digunakan untuk mengetahui instrument pesawat yang mengalami kerusakan. Namun kekuatan yang digunakan 10 kali lipat dari yang biasa digunakan untuk rongent di rumah sakit sehingga operator yang menggunakan sinar-X harus ekstra hati-hati agar tidak mengenai tubuh manusia.

Penerapan Fisika Modern Untuk Materi Kesetaraan Massa Dan Energi

Teori kesetaraan massa dan energi dikemukakan oleh Einstein. Kesetaraan massa dan energi dari Einstein menyatakan bahwa energi sama dengan massa dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya, yang dapat dituliskan dengan persamaan:

E = mc²

Rumus yang sangat sederhana itu ternyata mampu meluluh lantakan Negeri Sakura (Jepang) pada Perang Dunia II, dengan dijatuhkannya senjata peledak dengan kekuatan yang sangat dahsyat di kota Hirosima dan Nagasaki. Kini pengembangan teori kesetaraan massa dan energi ini untuk penggunaan senjata sudah dilarang oleh dunia. Akan tetapi jika digunakan untuk membantu orang banyak, penggunaannya masih diizinkan seperti untuk pembangkit tenaga listrik yakni Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).

 

Reaktor Nuklir untuk PLTN

Pada PLTN, panas dihasilkan dari reaksi pembelahan inti atom yang bahan bakarnya Uranium di dalam reaktor nuklir. Panas yang dihasilkan digunakan untuk membangkitkan uap di dalam alat pembangkit uap dan kemudian uap tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin dan generator untuk menghasilkan listrik.

Panas untuk membangkitkan uap dalam PLTN didapatkan dari proses pembelahan inti. Bila sebuah partikel neutron berhasil masuk ke dalam inti atom bahan bakar Uranium, maka inti Uranium menjadi lebih tidak stabil dan akibatnya mengalami pembelahan.

Hasil dari pembelahan ini adalah dua buah atom materi yang lain, 2 sampai 3 buah neutron baru dan energi. Total massa seluruh materi yang terbentuk sesudah terjadinya pembelahan inti atom Uranium lebih kecil daripada sebelum terjadi pembelahan. Selisih massa inilah yang berubah menjadi energi. Neutron baru yang terbentuk setelah pembelahan inti dapat menumbuk inti atom Uranium lain dan seterusnya menghasilkan atom materi lain, 2-3 buah neutron baru dan energi. Demikian seterusnya sehingga terbentuklah sebuah reaksi berantai.

Perlu diketahui dari beberapa penlitian yang telah dilakukan, didaptkan bahwa 1 gram Uranium setara dengan 2 ton batu bara, yang mampu menghasilkan daya listrik sebesar 1000 kW selama 1 hari. Wow sangat keren bukan? Jika energi listrik tersebut digunakan mengaliri rumah untuk penerangan 5 buah lampu dengan daya masing-masing sebesar 10 watt, maka daya yang digunakan dalam sehari sebesar 600 watt atau 0,6 kW (anggap lampu menyala selama 12 jam maka dalam sehari). Maka energi yang dihasilkan 1 gram Uranium dapat digunakan untuk menerangi 1.667 rumah dalam sehari.

Agar reaksi berantai tidak berkembang menjadi tidak terkendali, seperti halnya bom atom, maka digunakanlah bahan kendali, antara lain terbuat dari Cadmium, untuk membuat reaksi berantai berjalan stabil dan terkendali. Neutron baru hasil pembelahan memiliki kecepatan yang sangat tinggi, karena itu agar dapat lebih mudah masuk ke dalam inti atom neutron ini harus diperlambat. Bahan yang sering digunakan sebagai pelambat atau moderator adalah air biasa yang telah dihilangkan mineralnya. Bisa juga digunakan air berat, atau grafit sebagai moderator sesuai dengan jenis bahan bakarnya.

Panas yang dihasilkan di dalam bahan bakar uranium sangat tinggi. Jika tidak dilakukan pendinginan maka bahan bakar bisa mengalami kerusakan atau meleleh. Ada beberapa jenis bahan yang biasanya dipakai sebagai pendingin, misalnya air ringan, air berat, logam natrium cair, dan gas. Pemilihan jenis pendingin bergantung juga kepada jenis bahan bakarnya.

Menurut wikipedia, sudah ada 30 negara di dunia yang mengoperasikan pembangkit listrik tenaga nuklir. Amerika Serikat, Perancis, dan Jepang sebagai negara yang memiliki reaktor nuklir terbanyak di dunia. Nah itu penerapan fisika modern untuk materi kesetaraan massa dan energi.

Penerapan Fisika Modern Untuk Materi Radiasi Benda Hitam

Teori radiasi benda hitam dikemukakan oleh Max Planck pada tahun 1900 berdasarkan hasil eksperimennya. Planck menganggap bahwa gelombang elektromagnetik berperilaku sebagai osilator-osilator di rongga. Getaran yang ditimbulkan osilator kemudian diserap dan dipancarkan kembali oleh atom-atom. Planck sampai pada kesimpulan bahwa energi yang dipancarkan dan diserap tidaklah kontinu tetapi dalam bentuk paket-paket energi listrik yang disebut kuanta.

Dengan menggunakan prinsip radiasi benda hitam kita dapat menentukan daya yang dipancarkan oleh matahari, suhu matahari, dan radiasi yang dipancarkan oleh tubuh manusia.

Penentuan Suhu Permukaan Matahari

Tidak terbayang bukan bagaimana cara mengukur suhu matahari? Dengan menggunakan prinsip radiasi benda hitam, kita bisa mengukur suhu permukaan matahari atau bintang dengan cara mengukur daya radiasi yang diterima bumi. Matahari memancarkan daya yang sama ke segala arah, dan bumi hanya menyerap sebagian kecil daya dari matahari. Namun bumi mampu memancarkan daya ke segala arah. Misalkan bumi dalam keseimbangan termal. Maka daya yang diserap bumi sama dengan daya yang dipancarkan. Dengan  demikian besarnya  suhu permukaan matahari dapat ditentukan.

Radiasi Energi Yang Dipancarkan Manusia

Penerapan radiasi benda hitam juga dapat diterapkan pada benda-benda yang tidak berada dalam kesetimbangan radiasi. Sebagian besar energi manusia diradiasikan dalam bentuk radiasi elektromagnetik, khususnya infra merah. Untuk dapat memancarkan suatu energi , tubuh manusia harus menyerap energi dari lingkungan sekitarnya. Total energi yang dipancarkan  manusia adalah selisih antara energi yang diserap dengan  energi yang dipancarkan.

Konsep ini dimanfaatkan untuk membuat temometer inframerah (infrared thermometer) disebut juga thermometer laser (jika dilengkapi dengan laser). Selain itu termometer jenis ini dikenal juga dengan sebutan termometer tanpa sentuh karena dalam mengukur suhu benda atau tubuh, temometer tersebut tanpa bersentuhan dengan obyek yang akan diukur suhunya.

 

Termometer Inframerah

Prinsip dasar termometer inframerah adalah bahwa semua obyek memancarkan energi infra merah. Semakin panas suatu benda, maka molekulnya semakin aktif dan semakin banyak energi infra merah yang dipancarkan. Termometer Inframerah menawarkan kemampuan untuk mendeteksi temperatur secara optik selama objek diamati, radiasi energi sinar inframerah diukur, dan disajikan sebagai suhu. Thermometer ini menawarkan metode pengukuran suhu yang cepat dan akurat dengan objek dari kejauhan dan tanpa disentuh. Termometer jenis ini sangat cocok digunakan untuk objek bergerak cepat, jauh letaknya, sangat panas, berada di lingkungan yang bahaya, dan/atau adanya kebutuhan menghindari kontaminasi objek (seperti makanan, alat medis, obat-obatan, produk atau test, dan lain sebagainya). 

Penerapan Fisika Pada Termometer Tanpa Sentuh (Laser)

Di era teknologi yang berkembang sangat pesat ini, manuisa terus berusaha untuk mengaplikasikan ilmu atau teori untuk memudahkan hidupnya, misalnya ilmu fisika. Salah satunya teori radiasi benda hitam dikemukakan oleh Max Planck pada tahun 1900. Dengan menggunakan prinsip radiasi benda hitam kita dapat menentukan radiasi yang dipancarkan oleh tubuh manusia. Sebagian besar energi manusia diradiasikan dalam bentuk radiasi elektromagnetik, khususnya infra merah.

Salah satu alat yang menerapkan prinsip radiasi benda hitam yakni temometer inframerah. Prinsip dasar termometer inframerah adalah bahwa semua obyek memancarkan energi infra merah. Semakin panas suatu benda, maka molekulnya semakin aktif dan semakin banyak energi infra merah yang dipancarkan.

 

Termometer Inframerah
Img by flickr.com

Termometer Inframerah menawarkan kemampuan untuk mendeteksi temperatur secara optik selama objek diamati, radiasi energi sinar inframerah diukur, dan disajikan sebagai suhu. Termometer jenis ini menawarkan metode pengukuran suhu yang cepat dan akurat dengan objek dari kejauhan dan tanpa disentuh sehingga dikenal dengan sebutan Termometer Tanpa Sentuh.

Termometer jenis ini sangat cocok digunakan untuk mengukur suhu objek bergerak cepat, jauh letaknya, sangat panas, berada di lingkungan yang bahaya, dan/atau adanya kebutuhan menghindari kontaminasi objek (seperti makanan, alat medis, obat-obatan, produk atau test, dan lain sebagainya).

Kini termometer inframerah banyak dijumpai di tempat-tempat keramaian akibat dari pandemi COVID 19 yang mengharuskan untuk menghindari bersentuhan dan jaga jarak dengan orang lain, seperti di sekolah, bandara, rumah sakit, hingga di pintu masuk di sejumlah kantor. Alat ini dipakai untuk mengukur suhu tubuh tanpa harus kontak dengan orang yang akan diukur suhunya. Petugas biasanya akan mengarahkan termometer ke kening orang yang akan diukur suhunya seperti menembak, sehingga termometer ini dikenal juga dengan sebutan Termometer Tembak. Sinar laser merah membantu petugas mengarahkan bagian yang ingin diukur. Suhu badan kemudian akan ditampilkan di layar di bagian belakang.

Pengukuran suhu dengan termometer tembak jauh lebih cepat dibanding termometer biasa (yang menggunakan medium cairan atau sensor),  di mana perangkat inframerah yang ada pada termometer jenis ini bisa mendeteksi suhu dalam hitungan detik cukup hanya membidikkannya ke objek yang bersangkutan.

Untuk dapat mengukur suhu sebuah benda atau tubuh manusia, termometer inframerah akan menyerap radiasi gelombang elektromagnetik (sinar inframerah) yang dipancarkan atau dipantulkan oleh sebuah benda atau tubuh manusia yang sedang dibidik. Sinar inframerah tersebut bakal menembus lensa termometer dan dihantarkan ke sebuah alat pendeteksi suhu bernama thermopile, lalu mengubah pancaran radiasi tadi menjadi energi panas untuk kemudian dikonversikan menjadi energi listrik. Energi listrik inilah yang bakal diukur oleh termometer dan akan mengeluarkan hasil berupa besaran suhu yang ditampilkan di layar termometer tembak.

Tidak hanya bisa digunakan untuk mengukur suhu tubuh dari jarak jauh lho, temometer inframerah juga bisa digunakan untuk mencari titik panas yang menjadi pusat api sehingga pemadam kebakaran mudah memadamkan api, dan bisa juga digunakan untuk mengontrol temperatur mesin, yang merakit aneka perangkat elektronik yang notabene rentan akan panas. Selain untuk mengukur suhu tubuh yang akurat dan cepat, termometer inframerah juga memiliki keunggulan lain yakni mudah dibawa karena termometer inframerah padat, ringan dan mudah untuk dimasukkan ke dalam saku ketika tidak digunakan.

Penerapan Kimia Dalam Bidang Pertanian

Selain diterapkan pada bidang peternakan, ilmu kimia juga diterapkan dalam bidang pertanian (silahkan baca: Penerapan Kimia Dalam Bidang Peternakan). Penerapan ilmu kimia dalam bidang pertanian untuk mengatasi masalah para petani seperti mengatasi masalah kesuburan tanah dan mengatasi masalah serangan hama.

Pertanian

Untuk mengatasi kesuburan tanah, banyak sekali penerapan ilmu kimia dalam bidang pertanian seperti:

1. Dalam Unsur Hara

Ada banyak unsur hara yang diperlukan oleh tumbuhan untuk mempertahankan hidupnya yaitu unsur makro dan unsur mikro. Unsur makro adalah unsur hara yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah besar, yaitu unsur C, H, O, N, S, P, K, Mg, dan Ca. Sedangkan unsur mikro adalah unsur hara yang diperlukan dalam jumlah sedikit seperti unsur Cl, Fe, Mn, Cu, B, dan Mo.

2. Pembuatan Pupuk Buatan Tunggal

Pupuk tunggal adalah pupuk yang mengandung 1 jenis unsur hara yang di perlukan tumbuhan. Misalnya, tanaman kekurangan Nitrogen jika ditemukan tanaman dengan gejala seperti pertumbuhan tanaman berjalan lambat, tanaman kurus dan kerdil, daun hijau kekuningan, pendek, kecil dan tegak. Untuk mengatasi masalah tersebut maka tanaman perlu unsur Nitrogen dengan cara pemberian pupuk yang mengandung Nitrogen.

3. Pembuatan Pupuk Majemuk

Pupuk majemuk adalah pupuk yang mengandung lebih dari 2 unsur hara, seperti pupuk NP, NK, dan NPK. Misalnya, jika kita menemukan tanaman dengan gejala seperti pertumbuhan tanaman berjalan lambat atau tanaman kurus dan kerdil, seluruh warna daun berubah menjadi lebih tua dan sering tampak mengkilap kemerahan, dan daun tua akan mengkerut dan keriting, itu berarti tanaman tersebut perlu unsur Nitrogen, Phosfor, dan Kalium. Untuk mengatasi hal tersebut tanaman perlu pupuk yang mengandung N, P, K.

Sedangkan, penerapan ilmu kimia untuk melindungi tanaman dari hama yakni sebagai berikut.

1. Pembuatan Insektisida

Insektisida digunakan untuk mencegah dan membasmi serangan hama serangga, seperti wereng, belalang, dan ulat. Insektisida biasanya dibuat dengan senyawa sintetik. Insektisida organik sintetik yang banyak dipakai dibagi-bagi lagi menjadi beberapa golongan besar yakni Senyawa Organofosfat, Senyawa Organoklorin, Karbamat, dan Pirethrin/ Pirethroid Sintetik.

2. Pembuatan Rodentisida

Jenis pestisida ini digunakan untuk mencegah dan membasmi serangan binatang pengerat(tikus) di lahan pertanian, rumah tangga atau gudang. Kandungan bahan kimia dalam rodentisida terdapat dalam berbagai jenis. Bahan aktif tersebut dikelompokkan menurut cara kerjanya. Beberapa rodentisida akan menghentikan pembekuan darah atau sering disebut sebagai antikoagulan dan ada beberapa yang tidak termasuk dalam kelompok antikoagulan dengan cara kerja yang berbeda, seperti misalnya zinc fosfida, brometalin, cholecalciferol dan strikhnin.

3. Pembuatan Herbisida

Herbisida digunakan untuk mencegah dan membasmi serangan tanamn pengganggu atau gulma, seperti alang-alang dan rerumputan. Pada umumnya herbisida bekerja dengan mengganggu proses anabolisme senyawa penting seperti pati, asam lemak atau asam amino melalui kompetisi dengan senyawa yang "normal" dalam proses tersebut. Herbisida menjadi kompetitor karena memiliki struktur yang mirip dan menjadi kosubstrat yang dikenali oleh enzim yang menjadi sasarannya. Cara kerja lain adalah dengan mengganggu keseimbangan produksi bahan-bahan kimia yang diperlukan tumbuhan. Misalnya, glifosat (dari Monsanto) mengganggu sintesis asam amino aromatik karena berkompetisi dengan fosfoenol piruvat, dan fosfinositrin mengganggu asimilasi nitrat dan amonium karena menjadi substrat dari enzim glutamin sintase.

4. Pembuatan Fungisida

Jenis pestisida ini di gunakan untuk mencegah dan membasmi serangan jamur. Contohnya natrium, dipromat, dan organemerkuri. Kebanyakan fungisida berbahan dasar sulfur[4] dalam konsentrasi yang rendah antara 0.08 sampai 0.5% (jika dalam bentuk cair) hingga 90% (dalam wujud bubuk).

Namun perlu kita ketahui, bahan kimia juga memiliki dampak negatif jika kita menggunakannya dalam kosentrasi yang tinggi, kurun waktu yang lama dan jenis bahan kimia seperti pestisida akan meyebabkan pembuangan residu pestisida yang tinggi pada lingkungan pertanian sehingga akan menggangu kesimbangan lingkungan.

Berikut ini beberapa dampak negatif dari penggunaan bahan kimia yang tinggi :

1. Menyebabkan penurunan kualitas kesuburan fisik dan kimia tanah

2. Punahnya suatu spesies

3. Peledakan hama yang resisten

Untuk melindungi keselamatan manusia dan sumber-sumber kekayaan alam hayati, dan supaya pestisida dapat digunakan dengan efektif maka peredaran, penyimpanan dan penggunaan pestisida diatur dalam PP No. 7 Tahun 1973, selain itu para petani perlu juga diberi pengarahan dan penyuluhan tentang penggunaan bahan kimia yang baik dan efektif.

Sumber: dari berbagai sumber

Penerapan Kimia Dalam Bidang Peternakan

Peternakan adalah suatu usaha untuk mengembangbiakkan dan memelihara jenis-jenis hewan tertentu, guna mendapatkan keuntungan sosial ekonomi seperti daging, susu, telur, tenaga dan pupuk tanpa merusak lingkungan. Akan tetapi peternakan juga terkadang dipandang bau dan kotor yang disebabkan oleh feses ternak itu sendiri.

 

Ternak sapi

Untuk mengatasi hal tersebut maka ilmu kimia sangat diperlukan dalam bidang peternakan. Selain untuk mengolah limbah dari peternakan seperti feses ternak, ilmu kimia juga bermanfaat dalam melindungi ternak dari penyakit.

Manfaat Kimia dalam Kesehatan Ternak

Hewan ternak rawan terhadap berbagai hewan parasit dan penyakit. Untuk mengatasi hal tersebut bisa digunakan disinfektan dan obat-obatan lain untuk melindungi ternak dari penyakit. Disinfektan juga bisa digunakan pada kulit ternak maupun untuk membersihkan kandang ternak dari makhluk hidup penyebab penyakit.

Pada tubuh hewan ternak juga perlu antibodi layaknya tubuh kita, maka dari itu teori antigen-antibodi sangat penting untuk dipelajari. Antigen adalah zat-zat asing yang pada umumnya merupakan protein yang berkaitan dengan bakteri dan virus yang masuk ke dalam tubuh. Antigen bertindak sebagai benda asing atau nonself oleh seekor ternak dan akan merangsang timbulnya antibodi. Antibodi merupakan protein-protein yang terbentuk sebagai respon terhadap antigen yang masuk ke dalam tubuh, yang bereaksi secara spesifik dengan antigen tersebut.

Layaknya kedokteran manusia, kedokteran hewan juga pasti banyak aplikasi ilmu kimianya, terutama pembuatan dan penggunaan obat-obatan tertentu dan vaksin dalam mencegah dan menyembuhkan berbagai penyakit pada hewan ternak.

Manfaat Kimia dalam Pengelolaan Limbah Ternak

Dalam pengolahan limbah perternakan, ilmu kimia juga digunakan untuk mengolah limbah perternakan seperti kotoran hewan. Limbah ini harus diolah agar tidak mencemari lingkungan atau menyebabkan penyakit. Setelah diolah limbah ini bisa digunakan sebagai pupuk yang bisa digunakan atau dijual yang bernilai ekonomis.

Dalam pengelolaan limbah, dimana dalam pengelolaan limbah peternakan ada banyak sekali amonia, gas metana dan senyawa organik lainnya yang terlibat. Nah, untuk mengendalikan senyawa-senyawa tersebut agar bermanfaat diperlukan aplikasi di bidang ilmu kimia. Misalnya pemanfaatan gas metana yang dihasilkan dapat dijadikan pupuk petrokimia dan gas amonia juga bisa dijadikan pupuk.

Rumus Kimia Dari Magnesium Nitrida Dan Kegunaannya

Magnesium Nitrida atau dalam bahasa Inggris disebut Magnesium nitride merupakan senyawa anorganik yang terdiri dari Magneisum dan Nitrogen. Magnesium Nitrida pada suhu kamar dan murni berwarna hijau kekuningan. Senyawa ini biasanya digunakan sebagai kontak media, peleburan baja, dan persiapan khusus pembuatan keramik.

 

Magnesium Nitrida

Reaksi kimia terbentuknya magnesium nitrida yakni sebagai berikut.

Mg²⁺ + N^3- = Mg₃N₂

Kenapa Kecepatan Kapal Laut Pakai Knot Atau Simpul?

Jika kita lihat pada speedometer sepeda motor akan terlihat tulisan km/jam atau km/h. Km/jam atau km/h yang ada pada speedometer merupakan satuan untuk mengukur kecepatan pada sepeda motor atau mobil. Akan tetapi menentukan kecepetan dalam satuan km/jam atau km/h jarang digunakan pada kapal laut. Justru kapal laut menggunakan sistem satuan yang lain yang dikenal dengan istilah Knot. Apa sih sebenarnya satuan knot itu?

Knot dalam bahasa Inggris bеrаrtі simpul tali. Sebutan knot sendiri bermula sejak abad kе 17, saat para pelaut mengukur kecepatan kapal mеrеkа menggunakan alat уаng disebut “chip log”. Alat іnі berupa tali yang diikatkan pada kayu gelondong. Terdapat simpul-simpul di sepanjang tali dengan jarak уаng sama.

Dі ujung tali terdapat sekeping papan berbentuk potongan pizza (kira-kira seperempat lingkaran). Keping papan tеrѕеbut diturunkan dаrі bagian bеlаkаng kapal dan dibiarkan mengapung dі bеlаkаng kapal saat kapal berjalan dі permukaan air. Tali tеrѕеbut dibiarkan terulur dаrі gelondongannya saat papan mengapung dі permukaan air selama selang waktu уаng telah ditentukan.

Pengukuran selang waktu pada masa іtu menggunakan jam pasir. Sеtеlаh selang waktu уаng ditentukan tercapai maka tali diambil untuk kеmudіаn dihitung jumlah simpul уаng telah terbentang dі аtаѕ air. Pelaut akhirnya menggunakan kata knot atau simpul untuk mengukur kecepatan kapal laut.

Bеrіkut bеbеrара konversi satuan knot internasional kе satuan kecepatan уаng populer.

1 knot = 1 mil laut / jam

1 knot = 1,852 kilometer / jam

1 knot = 0,514 meter / detik

1 knot = 1,151 mil / jam

1 knot = 20,254 inch /detik

Menurut wikipedia, singkatan yang digunakan untuk satuan kecepatan ini, menurut maritim Amerika Serikat, Kanada, dan juga Institute of Electrical and Electronics Engineers serta International Bureau of Weights and Measures adalah kn. Singkatan kt juga banyak digunakan, kadang-kadang dengan kts. Ini adalah satuan non SI yang diterima untuk digunakan dengan SI.

Perlu diperhatikan bahwa satuan jarak mil laut (nautical mile) berbeda dеngаn mil bіаѕа (mil darat). Satu mil laut didasarkan pada keliling lingkaran bumi, dan ѕаmа dеngаn 1 menit lintang (latitude). Satu mil laut sedikit lebih panjang dаrі 1 mil bіаѕа. Di mana 1 mil laut = 1,852 kilometer, sedangkan 1 mil biasa = 1,609 km. Mil laut biasanya digunakan untuk pemetaan dan navigasi.

Rumus Kimia Cuka dan Cara Membuatnya

Siapa yang tidak kenal yang namanya cuka? Cuka sangat mudah kita dapatkan, hampir semua supermarket atau minimarket menjual produk yang satu ini, bahkan toko-toko pun ada yang menjual cuka. Cuka sering digunakan untuk bumbu penyedap lho. Tidak mengherankan jika ada beberapa penjual bakso menyediakan cuka untuk pelanggannya. Bagi yang belum pernah mencoba menggunakan cuka untuk menambah lezatnya bakso bisa mencoba sendiri. Rasa bakso akan tambah maknyus lho.

Sekilas Tentang Cuka

Menurut sejarah, cuka adalah golongan asam lemah yang paling mudah didapat. Tidak hanya sebagai bumbu penyedap masakan, cuka memiliki ragam penggunaan di bidang industri, pengobatan, kecantikan, dan pembersih. Dalam bidang industri cuka digunakan sebagai pelarut bahan kimia organik, terutama digunakan dalam produksi selulosa asetat, industri farmasi, pembuatan filter rokok plastik, pewarna, pestisida, rempah-rempah, dan industri polishing logam. Untuk pengobatan, cuka dapat digunakan sebagai pengobatan, misalnya untuk mengobati batuk dan flu.

Selain itu, cuka juga bisa digunakan untuk mempercantik kulit lho, misalnya cuka apel. Cuka apel bisa digunakan untuk melembutkan kulit, mengurangi bercak penuaan, melawan jerawat, membersihkan kulit berminyak, dan lain sebagainya.

Cara Membuat Cuka

Ada dua cara yang bisa dilakukan untuk membuat cuka yakni secara tradisonal dan modern. Membuat cuka secara tradisional sangat gampang sekali. Cara paling mudah untuk membuat cuka secara tradisional bisa menggunakan tuak atau nira. Tuak atau nira yang pada awalnya berasa manis ini, didiamkan beberapa minggu, nanti akan berubah menjadi cuka yang rasanya asam pekat. Selain menggunakan tuak atau nira, cuka juga bisa dibuat dengan menggunakan buah pisang batu atau dikenal juga dengan nama pisang Kluthuk. Buah pisang batu yang sudah masak dikupas kulitnya untuk mengambil daging buahnya, lalu dibiarkan beberapa hari, lalu daging buah pisang batu akan berubah menjadi cuka. 

Cuka Sari Apel
Foto by Piqsels

Membuat cuka dengan cara tradisional akan memerlukan waktu yang cukup lama. Cara membuat cuka dengan cara cepat (cara modern) bisa dibuat dengan bantuan mikroorganisme. Bahan baku yang akan digunakan dihancurkan, dimasukkan ke dalam wadah, lalu ditambahkan mikroorganisme sebagai pencetus proses fermentasi. Karena itulah, waktu yang dibutuhkan lebih cepat, biasanya hanya dalam hitungan hari. Aroma dan cita rasanya lebih spesifik asam asetat karena mikroorganisme yang digunakan biasanya cenderung sama, walau bahan yang digunakan berbeda.

Rumus Kimia Cuka

Nama lain dari cuka adalah asam asetat. Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Cuka atau asam asetat memiliki rumus kimia CH₃COOH. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H⁺ dan CH3COO^–