ANALISIS PENGARUH MEDAN LISTRIK TERHADAP TINGKAT PENGUAPAN AIR

Transkripsi

1 J. Sains MIPA, Agustus 8, Vol. 14, No., Hal.: ISSN ANALISIS PENGARUH MEDAN LISTRIK TERHADAP TINGKAT PENGUAPAN AIR Roniyus Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung Banar Lampung Inonesia * Alamat koresponensi roniyus@unila.ac.i Diterima 7 Mei 8, revisi 1 Agustus 8, isetujui untuk iterbitkan 5 Agustus 8 ABSTRACT Researches of electric fiel influence to the water evaporation level have been one. These researches use parallel plat capacitors as electric fiel generators. Results of these researches show that the percentage of evaporation water volume has secon power polynomial epenence to the electric fiel (V/m) in form % = 6 1 E. 1 E The evaporation of water is going to be faster V u when much hyrogen bouning between water molecules are broken if the water temperature is increase. But accoring to the results that the water temperature is not increase by the electric fiel, it means that electric fiel cannot cause the water hyrogen bouning broken. So, the evaporation of water is increase because the air temperature on the water surface is increase too when the electric fiels presence. Keywors: water evaporation, electric fiel 1. PENDAHULUAN Ie penelitian ini iawali oleh beberapa penelitian penahuluan i biang biofisika yang memanfaatkan mean magnet. Penelitian-penelitian tersebut merupakan penelitian-penelitian tugas akhir yang bertemakan pengaruh mean magnet terhaap perkecambahan an pertumbuhan tanaman uji yang ilakukan oleh beberapa orang mahasiswa yang menjai bimbingan penulis 1,,3). Pengaruh kenaikan suhu air paa penelitian-penelitian tersebut sebagai akibat aanya mean magnet belum apat ihilangkan. Dari penelitian-penelitian tersebut iapatkan informasi bahwa air yang beraa paa meia tanam mengalami peningkatan penguapan ketika beraa i alam mean magnet. Apakah penguapan tersebut isebabkan oleh mean magnet, suhu air yang meningkat atau suhu uara i atas permukaan air yang meningkat. Berasarkan hal tersebut, penulis melakukan penelitian berupa analisis pengaruh mean magnet terhaap tingkat penguapan air engan mengeliminir pengaruh kenaikan suhu air akibat mean magnet menggunakan selimut ari aliran air sebagai peningin yang membungkus bejana yang igunakan 4). Dari penelitian tersebut tampak bahwa hairnya mean magnet justru memperlambat penguapan, artinya peningkatan penguapan air i alam mean magnet paa penelitian-penelitian mahasiswa sebelumnya lebih isebabkan oleh meningkatnya suhu air an suhu uara i atas permukaan air. Penelitian tersebut kemuian iperluas lagi menjai penelitian ini yaitu mengenai pengaruh mean listrik terhaap penguapan air. Perluasan tersebut imaksukan agar informasi yang iperoleh apat lebih lengkap, mengingat mean magnet an mean listrik merupakan ua hal yang saling terkait an tak apat ipisahkan satu sama lain. Selain itu juga imaksukan agar penelitian ini apat memberikan informasi penting yang apat menunjang rencana penelitian mengenai pertumbuhan an perkembangan cocor bebek (Kalanchoe piñata Pers.) i sekitar mean listrik, mean magnet an gelombang elektromagnetik yang juga akan ilakukan oleh penulis bersama engan rekan peneliti lain i Jurusan Biologi FMIPA Universitas Lampung 5). Aapun penelitian-penelitian yang suah pernah ilakukan i biang penelitian ini aalah penelitian mengenai pengaruh mean listrik berfrekuensi tinggi (1 khz 3 GHz) terhaap tingkat penguapan air yang aa i uara 6). Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa tingkat penguapan air yang aa i uara meningkat secara signifikan engan aanya mean listrik berfrekuensi tinggi tersebut. Perbeaan penelitian tersebut engan penelitian ini aalah igunakannya mean listrik konstan (tiak berfrekuensi) an berkekuatan tinggi i sekitar mean listrik ambang WHO. 8 FMIPA Universitas Lampung 17

2 Roniyus Analisis Pengaruh Mean Listrik Penelitian lain yang telah pula ilakukan aalah penelitian EHD (Electrohyroynamics) mengenai pengaruh mean listrik terhaap penguapan air yang iam an yang tiak mengalir 7). Dari penelitian tersebut iapatkan informasi bahwa penggunaan mean listrik paa air yang iam menyebabkan meningkatnya penguapan air namun tiak emikian halnya paa air yang mengalir. Perbeaan penelitian tersebut engan penelitian ini aalah paa penelitian ini (a) igunakan mean listrik berbentuk lurus (tiak melingkar), (b) igunakan mean listrik alam waktu yang cukup lama (1 hari), an (c) ihasilkannya bentuk ketergantungan penguapan air terhaap kuat mean listrik. Penelitian lain yang terkait engan penelitian ini aalah simulasi inamika molekul air untuk mengamati ketergantungan ensitas an ensitas polarisasi air ketika beraa i antara ua keping grafit bermuatan yang berbea ukuran ( an Å) an terpisah paa variasi jarak 8., 9.5, an 16.4 Å, paa suhu 98 K (5 o C) an tekanan 1 atm 8). Dari hasil simulasi ini iapatkan bahwa penggunaan mean listrik menyebabkan terjainya penurunan ensitas air seiring engan peningkatan kekuatan mean listrik. Hasil simulasi ini tentunya perlu ibuktikan engan serangkaian eksperimen yang menukungnya. Berasarkan latar belakang yang suah ipaparkan sebelumnya maka permasalahan yang akan iselesaikan alam penelitian ini aalah menganalisis pengaruh mean listrik terhaap tingkat penguapan air sehingga ihasilkan ketergantungan laju pengurangan volume air (V h) terhaap kuat mean listrik (E), ketergantungan volume air yang menguap (V u) terhaap kuat mean listrik (E), ketergantungan prosentase volume air yang menguap (%V u) terhaap kuat mean listrik (E), an pengaruh mean listrik terhaap suhu uara i atas permukaan air. Mean listrik yang igunakan alam penelitian ini apat iperoleh engan berbagai macam cara, salah satunya aalah engan menggunakan kapasitor keping sejajar (Gambar 1). E r V Gambar 1. Kapasitor keping sejajar Kuat mean listrik (E) yang timbul alam ruang i antara keua keping kapasitor aalah 9) V E = (1) engan E aalah kuat mean listrik i antara keua keping (V/m atau N/C), V aalah kuat sumber tegangan searah (Volt), an aalah jarak antar keping kapasitor (m).. METODE PENELITIAN.1. Alat an Bahan Peralatan yang igunakan alam penelitian ini aalah soler listrik, gunting, mistar, multimeter, sumber tegangan searah yang apat ivariasi besar tegangannya, tang pemutus, termometer, gelas kimia, an kipas angin kecil. Aapun bahan-bahan yang igunakan aalah papan PCB 1 cm x cm, papan, kabel listrik, isolasi listrik, timah soler an air... Pelaksanaan Penelitian an Pengambilan Data Alat penelitian sebagaimana tampak paa Gambar 1 ipersiapkan sebanyak 3 buah engan yang berbea-bea yaitu cm, 15 cm an 1 cm. Ketiga pembangkit mean listrik tersebut ihubungkan engan sumber tegangan searah yang besarnya 88 V sehingga iperoleh kuat mean listrik yang besarnya FMIPA Universitas Lampung

3 J. Sains MIPA, Agustus 8, Vol. 14, No. V/m, 5867 V/m an 88 V/m. Di alam setiap kapasitor tersebut iletakkan tiga buah gelas yang iisi air engan volume yang sama. Volume air yang tersisa iukur setiap hari selama 1 hari. Selain itu juga ilakukan pengukuran suhu uara i atas permukaan air..3. Pengolahan Data Dari penelitian ini terlebih ahulu ibuat grafik volume air yang tersisa (V) versus hari pengamatan untuk menapatkan laju pengurangan volume air (V h) untuk setiap variasi kuat mean listrik (E). Setelah itu ibuat pula grafik volume air yang menguap (V u) atau prosentase volume air yang menguap (%V u) versus kuat mean listrik (E). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Graien-graien grafik paa Gambar menunjukkan kelajuan pengurangan volume air (V h) untuk setiap variasi kuat mean listrik. Apabila kelajuan pengurangan volume air (V h) untuk setiap variasi kuat mean listrik tersebut iplot terhaap setiap variasi kuat mean listrik maka iapatkan Gambar 3. V (ml) V = -3.7h V = h V = -3.89h V = -7.7h E = V/m E = 44 V/m E = 5867 V/m E = 88 V/m h (Hari ke-) Gambar. Volume air yang tersisa (V) versus hari pengamatan (h) engan kuat mean E = V/m, E = 44 V/m, E = 5867 V/m, an E = 88 V/m. Dari Gambar 3 tampak bahwa laju pengurangan volume air (V h) semakin bertambah seiring engan meningkatnya kuat mean listrik (E) yang ikenakan paa air. Ketergantungan V h terhaap E ini berbentuk 4 polinomial pangkat ua yaitu V h = 1 E 4 1 E ml/hari. Bentuk ketergantungan ini merupakan bentuk ketergantungan yang terbaik aripaa bentuk ketergantungan lain yang suah icoba untuk iterapkan seperti linear, eksponensial an logaritmik. 8 FMIPA Universitas Lampung 19

4 Roniyus Analisis Pengaruh Mean Listrik V h (ml/hari) V h = 1E-7E -.4E R = E (V/m) Gambar 3. Laju pengurangan volume air (V h) versus kuat mean listrik (E) V u (ml) V u = 1E-6E -.37E R = E (V/m) Gambar 4. Volume air yang menguap (Vu) versus kuat mean listrik (E) %V u %V u = 6E-7E -.E R = E (V/m) Gambar 5. Prosentase volume air yang menguap (%V u) versus kuat mean listrik (E) 11 8 FMIPA Universitas Lampung

5 J. Sains MIPA, Agustus 8, Vol. 14, No. Jika bentuk ketergantungan V h terhaap E berbentuk polinomial pangkat ua maka bentuk ketergantungan ini juga ijumpai paa ketergantungan volume air yang menguap (V u) terhaap kuat mean 6 listrik (E) yaitu V u = 1 E E ml an ketergantungan prosentase volume air yang menguap (%V u) terhaap kuat mean listrik (E) yaitu % = 6 1 E. 1 E , hal ini sebagaimana isajikan paa Gambar 4 an Gambar 5. Akhirnya, berasarkan Gambar 3 5 apat isimpulkan bahwa mean listrik yang iberikan kepaa air apat meningkatkan penguapan paa air tersebut. Air apat menguap lebih muah apabila ikatan hirogen yang mengikat antara molekul air yang satu engan yang lain mengalami pemutusan, sehingga molekul air beriri seniri-seniri. Putusnya ikatan hirogen yang energi ikatnya sekitar 1 kalori hanya apat terjai jika air mengalami kenaikan suhu, seangkan suhu air alam penelitian ini tiak mengalami kenaikan atau perbeaan yang signifikan untuk semua variasi kuat mean listrik. Hal ini apat isimak paa Tabel 1 berikut ini. V u Tabel 1. Suhu air ketika iberi variasi mean listrik Hari ke- E = V/m E = 44 V/m E = 5867 V/m E = 88 V/m Suhu Sampel ( O C) ke Selain berasarkan Tabel 1, untuk semakin memperkuat argumentasi bahwa kuat mean listrik yang igunakan alam penelitian ini tiak apat memutuskan ikatan hirogen air maka berikut ini iberikan perhitungan rapat energi listrik yang itimbulkan oleh mean listrik yang igunakan i alam penelitian ini an ibaningkan engan engan rapat energi listrik yang aa i alam keua molekul air yang memiliki ikatan hirogen. Jika W aalah energi yang isimpan oleh keua keping kapasitor, V aalah volume yang ibentuk oleh keua keeping kapasitor, maka rapat energi listrik per satuan volume yang itimbulkan oleh mean listrik i antara ua keping kapasitor apat ihitung engan cara sebagai berikut 1) W u =. () V Lalu, mengingat energi yang isimpan oleh keua keping kapasitor aalah 1) W = 1. V C, (3) engan C aalah kapasitas kapasitor keping sejajar yang imiliki oleh keua keping yang apat ihitung engan 1) ε A C = k, (4) 8 FMIPA Universitas Lampung 111

6 Roniyus Analisis Pengaruh Mean Listrik engan k aalah konstanta ielektrik untuk uara yang nilainya aalah 1,59 11), ε aalah permetivitas 1 ruang hampa yang besarnya 8,85 1 C N -1 m -, A aalah luas keping kapasitor an aalah jarak antar keeping kapasitor. Kemuian mengingat volume ruang yang ibentuk oleh keua keping kapasitor aalah V = A, (5) serta mengingat pula kuat mean listrik yang aa i antara keua keping kapasitor aalah 1) E = V, (6) engan V aalah bea potensial (tegangan) paa keua keping kapasitor maka substitusi Persamaan (3) (6) ke Persamaan () menghasilkan rapat energi yang imiliki oleh keua keping kapasitor bermuatan tersebut aalah u = 1 E kε. (7) Dari Persamaan (7) iapatkan rapat energi listrik per satuan volume yang imiliki oleh kuat mean listrik 9 44 V/m, 5867 V/m an 88 V/m berturut-turut aalah J/m 3 9, J/m 3 an 8. 1 J/m 3. Selanjutnya, rapat energi listrik yang imiliki oleh keua molekul air yang iikat oleh ikatan hirogen apat ihitung pula engan menggunakan Persamaan () engan menganggap volume keua molekul tersebut sama engan volume 4 atom hirogen an 1 atom oksigen yang masing-masing ianggap berbentuk 1 bola engan jari-jari 1 m 1) an energi ikatan hirogennya kal. Dari penjelasan tersebut iperoleh perkiraan rapat energi listrik yang tersimpan i alam ua molekul air yang iikat engan ikatan hirogen 6 tersebut aalah 3,3 1 J/m 3. Dari perhitungan i atas tampak bahwa rapat energi listrik yang imiliki oleh mean listrik yang igunakan alam penelitian ini jauh lebih kecil aripaa perkiraan rapat energi listrik yang imiliki oleh molekul air maka apat iperkirakan bahwa mean listrik yang igunakan i alam penelitian ini belum apat memutuskan ikatan hirogen air. Meningkatnya laju penguapan air paa penelitian ini iuga isebabkan oleh meningkatnya suhu uara i atas permukaan air. Dugaan meningkatnya suhu uara i atas permukaan air akibat aanya mean listrik tersebut iperkuat oleh ata pengukuran suhu uara yang ilakukan alam penelitian ini tetapi menggunakan kuat mean listrik yang seikit berbea. Tabel. Peningkatan suhu uara i atas permukaan air akibat aanya mean listrik Kuat Mean Listrik (V/m) Suhu ( C) , , Dari Tabel tersebut tampak bahwa suhu uara meningkat ketika mean listrik yang iberikan juga lebih besar. Jai meningkatnya penguapan air oleh mean listrik lebih iakibatkan oleh meningkatnya suhu uara i atas permukaan air sebagai akibat keberaaan mean listrik. 4. KESIMPULAN Berasarkan hasil an pembahasan yang telah ipaparkan sebelumnya, apat isusun beberapa kesimpulan untuk penelitian ini, yaitu ketergantungan laju pengurangan volume air (V h) terhaap kuat mean listrik (E) yang iberikan paa air berbentuk polinomial pangkat ua yaitu 4 V h = 1 E 4 1 E ml/hari. Selain itu iapatkan pula ketergantungan volume air yang menguap (V u) terhaap kuat mean listrik (E) yang iberikan paa air berbentuk 6 V u = 1 E E ml an ketergantungan prosentase volume air yang menguap (%V u) terhaap kuat mean listrik (E) yang iberikan paa air berbentuk % V u = 6 1 E. 1 E Secara umum apat inyatakan bahwa peningkatan penguapan air iuga lebih isebabkan oleh meningkatnya suhu uara i atas permukaan air aripaa pemutusan ikatan hirogen air FMIPA Universitas Lampung

7 J. Sains MIPA, Agustus 8, Vol. 14, No. UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini apat ilaksanakan engan baik berkat bantuan ana ari Proyek Pengembagan Diri (PPD) HEDS Tahun Anggaran 5. Untuk itu, melalui tulisan ini, peneliti bermaksu mengucapkan terima kasih kepaa Pimpinan PPD HEDS Project atas segala bantuan yang telah iberikan. DAFTAR PUSTAKA 1. Putra, Y., 3, Observasi Perkecambahan an Pertumbuhan Kecambah Biji Kacang Hijau (Vigna raiata Linn) Di Dalam Mean Magnet, Skripsi S1, Jurusan Biologi FMIPA Universitas Lampung.. Kamelia, M., 4, Apakah Mean Magnet Mempengaruhi Penyerapan Unsur Fe an Pertumbuhan Keelai (Glycine max (L.) Merr)?, Skripsi S1, Jurusan Biologi FMIPA Universitas Lampung. 3. Manaf, Y. H., 4, Kanungan Nitrogen an Laju Pertumbuhan Vegetatif Kacang Keelai (Glycine max (L.) Merr) Yang Ditumbuhkan Paa Daerah Bermean Magnet Dengan Kekuatan Yang Berbea, Skripsi S1, Jurusan Biologi FMIPA Universitas Lampung. 4. Marjunus, R., 6, Analisis Pengaruh Mean Magnet Terhaap Tingkat Penguapan Air, Jurnal Ilmu Dasar, 7 (): Marjunus, R. an Agustrina, R., 5, Pertumbuhan an Perkembangan Cocor Bebek (Kalanchoe piñata Pers.) i Sekitar Mean Listrik, Mean Magnet an Gelombang Elektromagnetik, Proposal Hibah Bersaing 5, FMIPA, Universitas Lampung. 6. Chaffin, J. H., 1996, Evaporation of water using high frequency electric fiels, US Patent, 15 th October Lai, F.C., Huang, M., an Wong, D. S., EHD Enhance Water Evaporation, J. Drying Tech., : Vaitheeswaran, S., Yin, H., an Rasaiah, J. C., 5, Water between Plates in the Presence of an Electric. Fiel in an Open System, J. Phys. Chem. B, 19 (14): Halliay D., an Resnick, R., 1978, Fisika Jili, Diterjemahkan oleh Silaban, P. an Sucipto, E., Penerbit Erlangga, Jakarta. 1. Wangsness, R. K., 1979, Electromagnetic Fiels, Penerbit John Wiley an Sons, New York. USA. 11. Surya, Y., 3, Fisika Itu Muah, Penerbit PT. Sumber Daya MIPA, Jakarta. 1. Kittel, C., 1996, Introuction to Soli State Physics (Seventh Eition), Penerbit John Wiley an Sons, Canaa. 8 FMIPA Universitas Lampung 113