Kotak Konduksi, Konveksi, dan Radiasi (K2R) Dalam Menjelaskan Mekanisme Bakteri Membuat Hujan Buatan

Oleh : Rahmiati Darwis, S.Pd., Syafrilianto, S.Pd.

Gambar 1. Kotak K­2R

Kotak K2R merupakan alat yang dapat membantu guru ketika memberikan demonstrasi kepada siswa dalam membedakan beberapa proses perpindahan kalor pada pembelajaran IPA di kelas. Alat ini merupakan pengembangan dari kotak asap/konveksi yang hanya dapat mengamati peristiwa konveksi saja. Alat ini dikembangkan tidak hanya mengamati peristiwa konveksi saja, namun peristiwa konduksi dan radiasi juga dapat diamati sekaligus dalam satu alat. Dengan penggunaan alat ini dalam pembelajaran, diharapkan dapat memudahkan siswa dalam membedakan proses perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi, dan nantinya diharapkan siswa dapat menjelaskan mekanisme yang terjadi pada bakteri sehingga dapat membuat hujan buatan.

Hujan buatan di Indonesia pada umumnya dilakukan dengan menebarkan NaCl atau senyawa organik (urea) sebagai inti kondensasi air. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa berbagai bahan kimia seperti KCl atau NH4CI dapat menjadi inti pembentukan es pada suhu -10°C atau lebih rendah. Namun, ada beberapa jenis bakteri yang hidup di permukaan atau di dalam jaringan daun tanaman dapat mengkatalis terbentuknya kristal es pada suhu -2oC sampai -5°C. Sejauh ini hanya diketahui lima jenis bakteri yang mampu membentuk inti kristal es yaitu galur-galur dari Psudomonas syringae, pseudomonas fluorescent, Pseudomonas viridiflava, Ervinia herbicola, dan Xanthomonas campestris.

Mekanisme yang terjadi pada fenomena bakteri yang dapat membuat hujan buatan tersebut berhubungan dengan konsep perpindahan kalor yang terjadi secara konveksi dan radiasi.. Pada siang hari yang panas banyak dari bakteri tersebut diterbangkan angin sampai ketinggian tertentu (peristiwa konveksi), sehingga sinar ultraviolet dan radiasi lainnya mudah membunuh bakteri yang sedang berterbangan (radiasi). Meskipun demikian, bakteri yang mampu membentuk kristal es akan jatuh kembali ke permukaan tanah yang merupakan habitat alamnya (aliran konveksi), sehingga terjadilah hujan dengan bantuan bakteri tersebut.

Kalor dapat berpindah dengan tiga cara, yaitu (Giancoli, 2001):

1.Konduksi, perpindahan kalor yang terjadi pada materi yang dapat digambarkan sebagai hasil tumbukan molekul-molekul.Pada umumnya terjadi pada logam, tumbukan antara elektron-elektron bebas di dalam logam dan dengan atom logam tersebut mengakibatkan terjadinya konduksi.

2.Konveksi, proses dimana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari satu tempat ke tempat yang lain.

3.Radiasi, perpindahan kalor yang terjadi tanpa medium apapun. Semua kehidupan di dunia bergantung pada transfer energi dari Matahari, dan energi ini ditransfer ke Bumi melalui ruang hampa. Bentuk transfer energi ini dalam kalor karena temperatur Matahari jauh lebih besar daripada Bumi dan dinamakan radiasi.

1418796414496312619

Gambar 2. Spesifikasi Kotak K2R

Hasil Uji Coba Alat Praktikum Kotak K2R

Berdasarkan hasil uji coba alat, maka diperoleh beberapa gambaran mengenai hasil kerja dari alat praktikum ini, yaitu:

1.Pengamatan Peristiwa Konveksi

Gerakan asap pada alat praktikum ini menunjukkan aliran konveksi udara ke bawah melalui salah satu pipa (pipa kiri), lalu mengalir ke atas melalui pipa yang lain (pipa kanan). Hal ini disebabkan karena udara di atas lilin menjadi panas sehingga massa jenis berkurang. Udara panas ini selanjutnya diisi oleh udara dingin yang mengalir ke bawah melalui pipa kiri sambil membawa serta asap. Demikian seterusnya, hingga terjadi suatu sirkulasi udara yang disebut aliran konveksi.

2.Pengamatan Peristiwa Konduksi

Pada alat praktikum tersebut, untuk mengamati peristiwa konduksi, digunakan 3 buah lilin sebagai indikator. Ke-3 lilin tersebut diletakkan pada titik yang berbeda-beda pada batang logam, ada yang dekat dari sumber panas, jauh dari sumber panas, dan ada pula diantara lilin terjauh dan terdekat. Berdasarkan hasil pengamatan, setelah sumber panas dinyalakan, ke-3 lilin tersebut meleleh dengan periode waktu yang berbeda-beda, ada yang cepat meleleh, dan ada pula yang lambat. Ternyata lilin yang terletak paling dekat dengan sumber panas akan meleleh lebih dulu, dilanjutkan lilin yang di sebelahnya (lilin yang di tengah), dan kemudian lilin yang paling jauh dari sumber panas. Hal ini membuktikan bahwa kalor merambat dari ujung yang dekat dengan sumber panas ke ujung yang lain.

3.Pengamatan Peristiwa Radiasi

Pengamatan peristiwa radiasi, digunakan es batu sebagai indikator. Pada alat tersebut, terdapai dua dudukan es batu, ada yang dekat dengan sumber panas dan ada pula yang jauh dari sumber panas. Ketika sumber panas dinyalakan, ke-2 es batu tersebut mengalami proses perubahan wujud menjadi cair (mencair) yang berbeda-beda. Es batu yang dekat dengan sumber panas lebih cepat meleleh dibandingkan dengan es batu yang jauh dari sumber panas. Hal ini menandakan bahwa panas dari sumber panas itu berpindah secara radiasi yaitu perpindahan panas tanpa zat perantara.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, D. C., (2001). Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Kumpulan Soal UMPTN IPA Terpadu. (1997). Membuat Hujan dengan Bakteri. [online] tersedia: http://ids.sman1slawi.sch.id/CONTENT/Download/Soal-soal/SPMB-UMPTN%20IPA%20Terpadu/Tahun%201997.pdf

Tim Abdi Guru. (2013). IPA Terpadu Untuk SMP/MTs Kelas VII. Jakarta: Erlangga.