Avogadro, Atom, Molekul, Elpiji

Bangun pagi: kopi, koran, politik, korupsi. Nyalakan TV: sinetron, selebriti, gosip, verbal, dangkal.

TV kabel: lumayan, tersegmentasi. Mau nonton filem tanpa terganggu iklan, ada HXX, yang tersegmentasi lagi dalam regular, hit, signature, dan family. Mau drama kriminal, ada. Mau kriminal saja, ada. Agama, ada. Olah raga saja, ada. Berita saja, kekacauan maupun keuangan, ada. Mau yang banyak hutan dan alami, fauna, flora, ada. Mau sains, ada.

Sayang, TV kabel harus bayar, sehingga acara-acara yang membantu meningkatkan pengetahuan dan kecerdasan umum ini hanya ditonton sedikit orang. Lagipula tak semua orang kepingin pengetahuan dan kecerdasannya meningkat.

Para pemimpin (negara, agama) tak mau rakyat/pengikutnya jadi kritis dan menjadi pendebat apalagi pembangkang. Rakyat sendiri, ada yang sukanya menangis ikut meratapi nasib malang fiktif pemeran sinetron dalam sinetron.

Semuanya sudah sibuk sendiri, dalam dunianya sendiri. Tak menyadari ada dunia alternatif. Tak mau tahu.

Ada juga yang bangun pagi lantas mencoba memahami bagaimana dunia ini berputar. Tapi pemahaman tak mungkin datang seketika, karena dunia ini sudah sangat kompleks. Menggerutu jauh lebih mudah. Mencela, menuduh, mengumpat, bisa dilakukan tanpa modal, apalagi kalau sedang terjebak kemacetan jalan raya akibat ketidakbecusan pengelola kota (nah, kan?).

“Kamu saja jadi walikota”. Kata istri saya.

“Saya mau saja. Tapi saya tak akan terpilih karena banyak sebab. Lagipula, kompetensi saya memang bukan menata kota, tetapi mengeluh dan menuding saja”. Saya menjawab.

“Membereskan rumah saja nggak becus”. Istri saya menuding saya. Karena pembantu berhenti, pagi tadi saya kebagian menyapu dan mengepel. Saya menyapu dan mengepel tanpa memindahkan atau menggeser apapun. Menurut istri saya, pekerjaan saya itu tidak betul. Lantai masih kotor. Istri saya tidak paham perbandingan. Kalau ada sedikit saja yang masih kotor, maka rumah masih kotor. Padahal Cuma ada beberapa jejak kaki kucing di bawah sebuah kursi, sementara seratusan meter persegi lantai lainnya sudah saya bikin wangi cemerlang.

Saya mengepel dengan tergesa-gesa karena sedang menyiapkan materi pelatihan mengenai gas. Gas Elpiji, yang sekarang sudah jadi primadona bahan bakar untuk memasak. Pertama, saya akan melatih anak-anak muda yang sedang membuat sistem pengendalian dan perhitungan otomatis depot Elpiji (bagaimana bisa membuat perhitungan kalau tidak tahu karakteristik gas Elpiji dalam tangki). Giliran berikutnya adalah mereka yang akan menjalankan depot Elpiji itu.

Menghitung berat Elpiji cair, mudah saja. Ukur densitasnya, kalikan dengan volumenya, itulah berat. Tetapi selain Elpiji cair, di dalam tangki ada juga uap Elpiji. Mengukur densitas uap Elpiji di dalam tangki bukan pekerjaan mudah, dan belum pernah dilakukan di sini. Padahal volume uap Elpiji yang terlibat cukup besar. Ribuan meter kubik.

[caption id="attachment_115371" align="alignright" width="300" caption="LPG Dalam Tabung"][/caption] Elpiji sendiri adalah campuran antara propana dan butana, dan masing-masing memiliki karakteristik fisika yang berbeda. Pada suhu yang sama, tekanan propana lebih tinggi dari butana, tetapi densitas butana lebih besar dari propana (biasanya begitu, zat cair yang densitasnya lebih rendah, lebih mudah menguap). Dalam kondisi cair, sifat ini tak ada pengaruhnya terhadap proporsi mereka. Kalau 1000 ton propana cair dicampurkan dengan 1000 ton butana cair, maka proporsinya adalah 1:1, atau sering disebut 50:50. Dalam bentuk cair proporsi mereka tetap begitu. Tetapi proporsi propana dan butana dalam bentuk gas (uap) tidak lagi sama dengan proporsi mereka dalam bentuk cair. Inilah subyek yang harus sayajelaskan. Di dapur, ibu-ibu tak ada urusan dengan berapa % propana dan berapa % butana yang mengalir dan menyala di kompor atau oven mereka. Yang penting menyala dengan bersih dan memberikan panas yang diperlukan. Tetapi dalam hal inventaris stok di depot Elpiji, proporsi propana-butana dalam fasa gas ini  ini harus diketahui dengan sebaik-baiknya, dengan pengukuran dan perhitungan, karena jumlah yang terlibat ribuan meter kubik , yang berarti ribuan kilogram. Kalau salah hitung, depot bisa terlihat memiliki Elpiji lebih dari yang seharusnya. Padahal pada operasi depot Elpiji, selalu ada Elpiji yang terbuang, sehingga selalu ada rugi-rugi.

Ini akan melibatkan rumus-rumus gas ideal, Dalton, Antoine, Rackett, Raoult, dengan masukan dari pengukuran tekanan dan suhu.

Sebelum itu, saya kira baik untuk menjelaskan terlebih dahulu bilangan Avogadro.

Lorenzo Romano Amedeo Carlo DeMarkus Avogadro adalah nama lengkapnya menurut Wikipedia. Lahir di Turin pada tahun kemerdekaan Amerika (1776), lulus pendidikan hukum gereja pada umur 20, dan segera berpraktek. Tapi tak lama kemudian ia lebih mencurahkan perhatian kepada fisika dan matematika, dan mulai 1809 mengajarkannya di SMA milik keluarganya. Tahun 1811 ia menerbitkan artikel yang memuat hipotesis bahwa pada tekanan dan suhu tertentu, jumlah molekul gas pada volume tertentu adalah sama untuk gas apa saja (sembarang gas).

[caption id="attachment_115372" align="alignleft" width="300" caption="Sumber: Wikipedia"][/caption] Tahun 1820 Avogadro menjadi profesor fisika di Turin.

Pada masa itu kata “molekul” dan “atom” memiliki makna yang sama. Sekarang, kita sepakat bahwa atom adalah bagian dari molekul.

Atom adalah bagian terkecil dari unsur atau elemen (H, He, N, O, dsb.).

Molekul adalah bagian terkecil dari senyawa (air, propana, butana, dsb.).

Senyawa adalah gabungan kimia antara beberapa atom (H2O (air), C3H8 (propana), C4H10 (butana)).

Menurut Avogadro, selitergas nitrogen pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm, jumlah molekulnya sama dengan jumlah molekul seliter gas propana pada suhu dan tekanan yang sama, sama dengan jumlah molekul gas atau uap apa saja pada suhu dan tekanan yang sama. Dengnan demikian, menurut Avogadro, perbandingan berat gas-gas pada volume, tekanan dan suhu yang sama mencerminkan perbandingan berat molekul mereka.

Avogadro sendiri tidak pernah tahu bilangan yang sekarang kita kenal sebagai bilangan Avogadro. Jean Perrin, seorang ilmuwan Perancis, tahun 1909 mengusulkan untuk menamai angka hasil pengukuran dan perhitungannya dengan bilangan Avogardo. Tahun 1926 Perrin mendapat hadiah Nobel untuk keberhasilannya mengungkapkan bilangan Avogadro.

Bilangan Avogadro berubah dari tahun ke tahun, mengikuti ketelitian yang dicapai dalam eksperimen/pengukuran ilmiah dan kesepakatan internasional. Angkanya sekarang adalah 6,022 141 79x1023. Ini adalah jumlah atom atau molekul yang ada pada setiap mol zat. Bila diukur dengan satuan gram, satu mol zat sama dengan berat atom atau berat molekulnya. Berat atom oksigen adalah 15,999. Karena oksigen adalah diatomik, maka molekulnya, O2, memiliki berat molekul 31,998. Satu mol O2 beratnya 31,998 gram.

Pada kenyataannya, ide dari mengamati gas ternyata berlaku untuk zat dalam fasa apapun. Bilangan Avogadro berlaku untuk semua zat dalam segala fasa.

1023 adalah seratus milyar triliun.

Perhitungan Elpiji tidak perlu menggunakan bilangan Avogadro. Tetapi apa yang dikemukakan Avogadro baik juga untuk kita pahami.