Fans Page

Sains - Al-Qur'an dan Sunnah

Alangkah baiknya jika kita meninjau ilmu sains kepada Al-Qur'an dan sunnah

Asy-Syaikh Abdul Aziz bin Baz berkata

Tidak ada satu dalil dari Al-Qur'an dan sunnah yang bertentangan dengan sains dan matematika. Jika terjadi perselisihan diantara keduanya maka manusialah yang salah dalam memahaminya

Jadilah Ilmuan yang tegar di atas sunnah

Seorang yang potensinya rata-rata tidak menutup kemungkinan untuk menjadi Ilmuan besar. Bersemangatlah !! Jadilah Ilmuan yang tegar di atas sunnah

Salah satu bukti penciptaan oleh Allah ta'ala

Kemungkinan terciptanya alam semesta adalah 10^tak hingga. Sedangkan peluang lebih kecil dari 10^-50 adalah kemustahilan. Tak dapat ditawar lagi, alam semesta pasti diciptakan Allah ta'ala

Rosulullah shalallahu 'alaihi wa salam bersabda

"Bersungguh-sungguhlah dalam meraih apa yang bermanfaat bagimu, dengan memohon pertolongan kepada Allah, dan jangan malas." (HR. Muslim)

Senin, 17 Oktober 2011

Meluruskan Tentang Sungai Bawah Laut "Cenote Angelita"

Awalnya, saya sama sekali tidak berniat untuk memposting soal ini. Namun sepertinya Cenote Angelita menjadi begitu terkenalnya di Indonesia sehingga saya menerima banyak sekali email yang meminta saya untuk menulis soal ini. Karena itu harap maklum kalau tulisan ini sedikit terlambat.

Saya berusaha mengumpulkan beberapa informasi mengenai Cenote Angelita sehingga kalian bisa mendapatkan informasi yang berbeda dari yang sudah kalian baca, walaupun tidak banyak yang baru. Banyak yang bertanya kepada saya apakah berita ini sebuah hoax atau bukan. Jawabannya, bukan hoax. Tapi ada beberapa hal yang harus diluruskan.

Sebelum masuk ke Cenote Angelita, kita harus mengerti arti "Cenote". Kata "Cenote" itu berasal dari kata suku maya "D'zonot" yang berarti "sebuah lubang/gua bawah tanah yang memiliki air". Sedangkan "Angelita" berarti "malaikat kecil". Jadi Cenote Angelita berarti "Gua Malaikat Kecil".

Istilah Cenote ini digunakan untuk merujuk kepada gua/lubang yang ada di semenanjung Yucatan, Mexico. Selain Cenote Angelita, di semenanjung Yucatan, ada Cenote-Cenote lainnya, seperti Cenote Aktun Ha, Cenote Calavera, Cenote Chac Mool dan lain-lain. Formasi gua-gua ini terhubung dengan laut dan terbentuk sekitar 6.500 tahun yang lalu.

Cenote-cenote ini memiliki sejarah sangat tua. Suku Maya biasa menggunakannya untuk bepergian ke kota lain. Namun baru pada abad ke-20 ketika penyelaman dan penjelajahan gua menjadi populer, Cenote-cenote ini kembali menarik perhatian.

Cenote Angelita yang sedang kita bicarakan ini terletak sekitar 17 kilometer dari Tulum. Ia memiliki diameter lubang sekitar 30 meter dengan kedalaman sekitar 60 meter. Cenote ini berada di wilayah hutan lebat yang memiliki keanekaragaman flora fauna yang cukup kaya. Bahkan Jaguar juga tinggal di hutan ini.

Karena itu sebenarnya kurang tepat kalau menyebut Cenote Angelita sebagai sungai di dasar laut. Cenote Angelita sebenarnya sebuah gua berair di tengah hutan, bukan di laut,
walaupun airnya memang terhubung dengan laut.

Jika kita menyelam ke dalam Cenote Angelita, kita akan menemukan air tawar pada kedalaman 30 meter pertama yang kemudian diikuti dengan air asin pada kedalaman 60 meter. Pada kedalaman itu juga kita bisa melihat sungai dan pohon-pohon di dasarnya.

Nah, Sekarang saya akan membahas tiga karakteristik Cenote ini yang banyak membingungkan orang, yaitu :

  1. Mengapa air asin dan air tawar bisa tidak bercampur?
  2. Bagaimana bisa ada sungai di bawah laut?
  3. Bagaimana pohon bisa hidup di dalam air?
Air asin dan air tawar
Dalam deskripsinya mengenai Cenote Angelita, Anatoly Beloschin, seorang fotografer profesional mengatakan :

“We are 30 meters deep, fresh water, then 60 meters deep – salty water and under me I see a river, island and fallen leaves.."

"Di kedalaman 30 meter, air tawar, lalu pada kedalaman 60 meter, air asin, dan dibawah saya melihat sebuah sungai, pulau dan daun-daun yang jatuh."


Dari deskripsi ini, kita bisa menyimpulkan kalau air tawar berada di atas air asin. Bagaimana mungkin air asin dan air tawar tidak bercampur?


Jawabannya adalah karena sebuah fenomena yang disebut Halocline

Halocline adalah sebuah zona vertikal di dalam laut dimana kadar garam berubah dengan cepat sejalan dengan perubahan kedalaman. Perubahan kadar garam ini akan mempengaruhi kepadatan air sehingga Zona ini kemudian berfungsi sebagai dinding pemisah antara air asin dan air tawar.

 
Air asin memiliki kepadatan yang lebih besar dibandingkan air tawar. Ini membuat ia memiliki berat jenis yang juga lebih besar. Karena itu wajar kalau air tawar berada di atas air asin. Ketika kedua jenis air ini bertemu, ia akan membuat lapisan halocline yang berfungsi menjadi pemisah antara keduanya. Peristiwa ini tidak terjadi di semua pantai atau bagian di laut, namun cukup umum terjadi di gua-gua air yang terhubung ke laut seperti Cenote.

Perbatasan antara air asin dan air tawar (Halocline) pada Cenote Angelita berada pada kedalaman sekitar 33 meter. Dalam kasus Cenote ini, air tawar di permukaan berasal dari air hujan.
Jika ingin lebih jelas, kalian bisa membuat halocline sendiri di rumah. Caranya, masukkan air asin ke dalam sebuah gelas hingga setengah gelas terisi. Lalu, taruh spon di atas air. Setelah itu, tuangkan air tawar perlahan-lahan ke dalam gelas. Maka lapisan halocline akan tercipta sehingga air tawar yang masuk tidak bercampur dengan air asin yang dibawahnya.

Fenomena air tawar yang terpisah dengan air asin sebenarnya bukan hal yang baru. 2.000 tahun yang lalu, seorang ahli geografi Roma bernama Strabo pernah menulis mengenai para penduduk Latakia, barat Siria, yang mengayuh perahunya sekitar 4 kilometer menjauhi pantai lalu menyelam dengan membawa kantung air dari kulit kambing dan mengambil air segar dari dalamnya untuk persediaan air minum bagi kota mereka. Mereka tahu persis tempat dimana air tawar berkumpul di laut. Hari ini, para penyelam juga bisa melakukan hal yang sama di banyak pantai di dunia.


Sungai di bawah laut
Dalam foto yang bisa kita lihat, Cenote Angelita sepertinya memiliki sungai di dasarnya. Jika benar, tentu saja akan sangat membingungkan!


Namun sebenarnya sungai tersebut hanyalah sebuah ilusi. Deskripsi yang paling tepat untuk menyebutnya, bukan sungai, melainkan kabut/awan, karena lapisan yang terlihat seperti sungai itu adalah lapisan Hidrogen Sulfida. Lapisan ini membentuk kabut/awan
tebal yang membuat ilusi sungai.

Tidak banyak yang bisa menyelam sampai kedalaman ini karena lapisan ini terdapat di dasar Cenote Angelita, yaitu di kedalaman sekitar 60 meter.

Lapisan Hidrogen Sulfida ini terbentuk akibat pohon-pohon atau organisme yang membusuk di dasar Cenote. Karena itu lapisan ini memiliki bau yang tidak enak, seperti telur busuk (Mungkin sebagian dari kalian juga tahu kalau kita juga mengeluarkan gas ini ketika kita buang angin). Selain karena aktifitas bakteri pembusukan, gas ini juga bisa dihasilkan oleh aktifitas gunung berapi. Dalam kadar yang tinggi, gas ini berbahaya bagi manusia karena bisa mengganggu beberapa sistem dalam tubuh manusia.

Pohon di bawah laut

Saya banyak mendapat pertanyaan ini dan memang Ini adalah sebuah pertanyaan yang menarik. Dari foto di atas, kita bisa melihat kalau pohon di dasar Cenote Angelita mirip dengan pohon yang ada di darat. Kita tahu kalau pohon membutuhkan sinar matahari untuk fotosintesis. Jadi bagaimana mereka bisa hidup di dasar air yang gelap dan dalam?

Jawabannya atas pertanyaan ini sebenarnya sangat sederhana, yaitu: Tidak ada pohon yang hidup di dasar Cenote!

Kebanyakan dari kita salah menginterpretasikan kalimat Anatoly Beloschin. Anatoly mengatakan :

“We are 30 meters deep, fresh water, then 60 meters deep – salty water and under me I see a river, island and fallen leaves…"


"Di kedalaman 30 meter, air tawar, lalu pada kedalaman 60 meter, air asin, dan dibawah saya melihat sebuah sungai, pulau dan daun-daun yang jatuh."



Ia hanya mengatakan kalau ia melihat daun-daun yang jatuh.

Ini jelas terlihat dari foto-foto yang diambilnya kalau batang-batang pohon itu adalah pohon-pohon yang mati dan daun yang dimaksud adalah daun yang berserakan di dasar Cenote. Anatoly tidak pernah mengatakan melihat pohon hidup di dasar Cenote.

Saya juga tidak bisa menemukan satu sumber pun yang mengatakan ada pohon hidup di dalam Cenote Angelita. Lagipula, jika memang ada pohon yang hidup, mengapa Anatoly tidak mengambil fotonya?
Lalu pertanyaannya, darimana asalnya batang pohon dan daun-daunan tersebut?

Jawabannya adalah karena Cenote ini terletak di tengah Hutan. Tentu wajar kalau ada batang pohon dan dedaunan yang jatuh ke dalam dasar Cenote.


Sungguh bukti kebenaran Al-Qur'an yang mana Allah ta'ala berfirman,
Dan Dialah yang membiarkan dua laut mengalir (berdampingan); yang ini tawar lagi segar dan yang lain asin lagi pahit; dan Dia jadikan antara keduanya dinding dan batas yang menghalangi.” (Q.S Al Furqan:53)

Sabtu, 01 Oktober 2011

Lebih Hebat Daripada Lampu Listrik

Oleh para pakar dari perusahaan Inggris, Biotrace International, cahaya kunang-kunang dipakai dalam teknologi pendeteksi kuman mematikan seperti E. coli atau legionella. Penggunaan alat ini telah merambah industri makanan. Sekitar 15 juta paket alat tersebut telah terjual.

Di malam hari, di sekitar kebun atau semak yang gelap, ada kalanya kita melihat cahaya berpendar kuning atau hijau seperti lampu. Cahaya sekecil potongan kuku jari manis tersebut melayang-layang di atas tanah. Itulah kunang-kunang yang dalam bahasa Inggris disebut ”firefly”. Makhluk ini termasuk sejenis serangga bercahaya dari kelompok kumbang (Coleoptera-Lampyridae).

“Saya Ada di Sini!”

Tampak oleh manusia, cahaya kunang-kunang layaknya kerlipan lampu kecil yang biasa saja. Namun, penelitian mengungkap, ternyata ini adalah komunikasi dengan irama kerlipan tertentu, menyerupai sandi Morse yang dipakai manusia dalam telegram. Pakar biologi menemukan, cahaya yang dikeluarkan sang kumbang berperan dalam menemukan pasangan kawin. Saat usia kawin tiba, sang jantan mencari pasangan betinanya dengan memancarkan cahaya berkerlip. Kunang-kunang betina di sekitar yang melihatnya akan mengeluarkan cahayanya untuk menjawab sang jantan. Sang betina seolah memberitahu, ”saya di sini!” Dengan jawaban ini, sang jantan mengirimkan sinyal cahaya berikutnya dengan posisi semakin mengarah ke betina. Betina pun akan menjawab lagi, dan seterusnya, seolah saling bersahutan hingga akhirnya pasangan itu bertemu untuk kawin.

Bagi kunang-kunang kelompok Photuris, cahaya mereka berperan pula dalam perburuan. Betina jenis ini dapat meniru kerlipan sinyal cahaya yang dipancarkan betina jenis lain, misalnya Photuris. Dengan sinyal cahaya palsu ini, kunang-kunang jantan jenis Photuris pun terjebak dan dimakan oleh Photuris betina.

Cahaya kunang-kunang berperan pula sebagai tanda peringatan, untuk memperingatkan antar-sesama jenisnya tentang ancaman bahaya, maupun peringatan bagi serangga dan burung pemangsa agar tidak memakannya. Sebab, zat pemicu pembentukan cahaya kunang-kunang berasa pahit. Kalaupun ada serangga pemangsa yang nekad, mereka biasanya memakan tubuh kunang-kunang dari bagian kepala, terus hingga ke bagian belakang, kecuali bagian perut yang tidak dimakannya.

Lampu Dingin
Kunang-kunang ini dari spesies Pyractomena angulata, satu dari 175 spesies kunang-kunang yang ada di Amerika Serikat. (karya Arwin Provonsa, Purdue University, Department of Entomology)

Mengapa kunang-kunang bisa membawa ‘lampu’ ke sana kemari tanpa kepanasan? Para peneliti tertarik akan fenomena tersebut. Karena, cahaya bola lampu listrik yang dikenal selama ini bila menyala maka lama-kelamaan akan memanas. Dilihat dari efisiensi energi, bola lampu listrik temuan Edison hanya mampu menghasilkan cahaya sekitar 10% dari seluruh energi listrik yang dialirkan, sebagian besar sisanya berubah menjadi panas. Ini menyebabkan cahaya lampu listrik panas. Sebaliknya, organ penghasil cahaya dalam tubuh kunang-kunang melepaskan sekitar 100% energi berupa cahaya. Ini menjadikan cahayanya dingin. Bayangkan jika cahaya kunang-kunang panas mirip lampu pijar, mereka mungkin akan terbakar dan mati.

Cahaya kunang-kunang dikeluarkan oleh organ khusus yang tersusun atas sel-sel penghasil cahaya yang disebut fotosit. Organ ini terletak pada ruas ke-4 atau ke-5 dari tubuhnya. Kerlipan cahaya kunang-kunang merupakan hasil reaksi kimia yang melibatkan zat kimia bernama luciferin yang dihasilkan sel-sel penghasil cahaya. Melalui serangkaian tahapan reaksi kimia, luciferin dengan bantuan enzim luciferase dan beberapa zat tertentu bereaksi membentuk sejumlah zat kimia baru dengan melepaskan hampir 100% energi dalam bentuk cahaya. Energi yang terbuang sebagai panas sangat sedikit sekali. Bandingkan dengan lampu listrik buatan manusia.

Selain bersinar, lampu listrik buatan manusia memancarkan energi panas yang besar. Sebaliknya, reaksi kimia dalam tubuh kunang-kunang melepaskan sekitar 100% energi berupa cahaya.

Untuk menjadi bentuknya yang sekarang, lampu pijar harus melalui proses penelitian panjang, yaitu 50 tahun lebih. Perkembangan bola lampu listrik dimulai dari sejak Sir Humprey Davy di tahun 1811. Thomas Alva Edison berhasil mengembangkannya menjadi bola lampu listrik di tahun 1878. Saat itu Edison mengirim orang ke berbagai penjuru dunia untuk mencari bahan terbaik sebagai kawat pijar (”filamen”) bola lampu. Ia mencoba tak kurang dari 6000 bahan kawat atau serat, termasuk dari tumbuhan seperti bambu, sebelum akhirnya ditemukan filamen awet yang tidak mudah terbakar dalam bola kaca tak-beroksigen. Edison-lah yang lalu membidani berdirinya perusahaan Edison General Electric, yang kini menjadi raksasa dunia: General Electric.

Begitulah, sejak Thomas Edison hingga kini, tak ada teknologi lampu listrik yang menyamai lampu kunang-kunang yang dingin. Diperlukan kecerdasan dan kerja keras banyak orang untuk menemukan bola lampu listrik terbaik. Lalu kecerdasan siapakah yang menciptakan cahaya dingin kunang-kunang? Mungkinkah kunang-kunang sendiri yang melakukan penelitian, mencoba-coba ribuan zat kimia, dan akhirnya menemukan sendiri lampu hebatnya? Mustahil, sebab ia makhluk tak berakal. Lagi pula, kunang-kunang dan cahayanya harus sudah ada sejak pertama kali ia diciptakan. Sebab, tanpa cahayanya, kunang-kunang takkan mampu berkembang biak dan sudah punah dari dulu. Semua ini mengarahkan kita pada kesimpulan: kunang-kunang dan cahayanya bukanlah terbentuk setahap demi setahap dengan sendirinya, melalui peristiwa alamiah belaka, dan tanpa penciptaan cerdas sengaja. Sedari awal, kumbang bercahaya ini mestilah diciptakan secara sempurna, lengkap dengan cahayanya oleh Pencipta Mahacerdas. Dialah Allah, sebaik-baik Pencipta.
 

Ditulis oleh Dr. Tati S. Subahar - Penulis adalah staf pengajar di Jurusan Biologi, Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganesa 10, Bandung – 40132. Tel./fax. (022) 2500258, e-mail tati@bi.itb.ac.id

Distilasi Campuran Larutan Biner

Problem:
Azeotropic distillation: Etanol dan air membentuk azeotrop pada komposisi 95.6%-massa etanol pada keadaan standar. Dan masih banyak lagi campuran senyawa yang berkelakuan demikian. Nah, bagaimana cara untuk memisahkan komponen-komponennya agar memiliki kemurnian melebihi komposisi azeotropnya?

Penyelesaian:
Umpan campuran biner (2-propanol dan ethyl acetate) hendak dimurnikan dengan cara distilasi dan kedua aliran produk pemisahan diharapkan memiliki kemurnian 99,8%-mol. Umpan tersedia pada kondisi tekanan atmosferik dan temperatur ambien. Terdengar familiar di telinga anda? Setidaknya Anda tidak boleh lupa bahwa 2-propanol dan etyhl acetate ialah campuran azeotrop. Bila Anda lupa atau bahkan belum mengerti tentang campuran azeotrop, mungkin penjelasan singkat ini bisa sedikit membantu.

Apa itu azeotrop? Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi berikut :

Diagram Azeotrop

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus)
Bagaimana? Cukup jelas bukan? Secara logis, hasil distilasi biasa tidak akan pernah bisa melebihi komposisi azeotropnya. Lalu, adakah trik engineering tertentu yang dapat dilakukan untuk mengakali keadaan alamiah tersebut? Nah, kita akan membahas contoh kasus pemisahan campuran azeotrop propanol-ethyl acetate.

(view image untuk tampilan maximal)



PFD Diagram: Simulasi distilasi biner campuran azeotrop propanol-ethyl acetate dengan menggunakan HYSYS.

Dalam pemisahan campuran propanol-athyl acetate, digunakan metode pressure swing distillation. Prinsip yang digunakan pada metode ini yaitu pada tekanan yang berbeda, komposisi azeotrop suatu campuran akan berbeda pula. Berdasarkan prinsip tersebut, distilasi dilakukan bertahap menggunakan 2 kolom distilasi yang beroperasi pada tekanan yang berbeda. Kolom distilasi pertama memiliki tekanan operasi yang lebih tinggi dari kolom distilasi kedua. Produk bawah kolom pertama menghasilkan ethyl acetate murni sedangkan produk atasnya ialah campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Produk atas kolom pertama tersebut kemudian didistilasi kembali pada kolom yang bertekanan lebih rendah (kolom kedua). Produk bawah kolom kedua menghasilkan propanol murni sedangkan produk atasnya merupakan campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Berikut ini gambar kurva kesetimbangan uap cair campuran propanol-ethyl acetate pada tekanan tinggi dan rendah.

distilasi1

Dari gambar pertama dapat dilihat bahwa feed masuk kolom pada temperatur 108,2 C dengan komposisi propanol 0,33. Pada kolom pertama (P=2,8 atm), komposisi azeotrop yaitu sebesar 0,5 sehingga distilat yang diperoleh berkisar pada nilai tersebut sedangkan bottom yang diperoleh berupa ethyl acetate murni.

distilasi2

Untuk memperoleh propanol murni, distilat kemudian didistilasi lagi pada kolom kedua (P=1,25 atm). Distilat ini memasuki kolom kedua pada temperatur 82,6 C. Komposisi azeotrop pada kolom kedua yaitu 0,38 sehingga kandungan propanol pada distilat berkisar pada nilai tersebut. Bottom yang diperoleh pada kolom kedua ini berupa propanol murni. Bila Anda perhatikan, titik azeotrop campuran bergeser dari 0,5%-mol propanol menjadi 0,38%-mol propanol.
 
Jadi, dengan metode pressure swing distillation ini, dapat diperoleh propanol dan ethyl acetate dengan kemurnian yang tinggi. Dan untuk lebih mengoptimasi proses, distilat keluaran kolom 2 dapat direcycle dan dicampur dengan aliran umpan untuk didistilasi kembal.

Selesai ditulis di Surabaya pada 1 Oktober 2011
Oleh Supriyono
Merujuk dari Chemical Engineering Thermodynamics by Smith,Van Ness,Abbot

Mengenal Sekilas Azeotrop

Azeotrop merupakan campuran dari dua atau lebih larutan (kimia) dengan perbandingan tertentu , dimana komposisi ini tetap / tidak bisa diubah lagi dengan cara destilasi sederhana. Kondisi ini terjadi karena ketika azeotrop di didihkan, uap yang dihasilkan juga memiliki perbandingan konsentrasi  yang sama dengan larutannya semula akibat ikatan antar molekul pada kedua larutannya.
Azeotrop positif
 Jika titik didih campuran azeotrop kurang dari titik didih salah satu larutan konstituennya, contoh campuran 95,63 etanol dan 4,37 % air, etanol mendidih pada suhu  78,4 OC sedangkan air mendidih pada suhu 100 OC, tetapi campurannya/azeotropnya mendidih pada suhu 78,2 OC.
azeotrop positif

Azeotrop Negatif
 Jika titik didih campuran azeotrop lebih dari titik didih konstituennya atau salah satu konstituennya. Contoh campuran asam klorida pada konsentrasi 20,2 % dan 79,8 % air. Asam klorida (murni) mendidih pada suhu -84OC, tetapi campuran azeotropnya memiliki titik didih 110OC.
azeotrop negatif

Selesai ditulis di Surabaya pada 27  September 2011
Oleh Supriyono
Merujuk dari Chemical Engineering Thermodynamics by Smith,Van Ness,Abbot

Share

Twitter Delicious Facebook Digg Stumbleupon Favorites More