Memperagakan Terjadinya Arus Konveksi

Memperagakan terjadinya arus konveksi atau pergerakan udara dengan teknik sederhana: menggunakan stoples dan obat nyamuk. Asap dalam stoples yang berada di bawah naik dan memenuhi stoples bagian atas.

aksiografi.com – Bumi menyerap energi radiasi dan berubah menjadi panas. Sebagian dari panas ini di pindahkan ke atmosfer melalui konduksi, yaitu perpindahan panas diakibatkan kontak langsung antara material. Sedangkan radiasi adalah perpindahan panas melalui emisi atau pancaran gelombang panas, dan konveksi adalah perpindahan panas yang diakibatkan pergerakan fluida yang dipanaskan-gas dan zat cair.

Perpindahan molekul udara dari satu tempat ke tempat lain disebabkan oleh perbedaan energi di udara di setiap daerah. Molekul udara yang berenergi lebih besar menjadi lebih hangat, bergerak lebih cepat, dan kurang rapat dibandingkan molekul udara yang berenergi rendah. Molekul udara bereaksi terhadap perubahan suhu dengan bergerak lebih cepat dan menyebar terpisah, atau bergerak lebih lambat dan semakin merapat.

Dalam percobaan ini, kita akan memperagakan cara membuat arus konveksi dengan menggunakan perbedaan suhu. Kita akan menentukan mengapa polusi udara meningkat ketika udara berada pada kondisi yang disebut inversi. Kita akan memperagakan pengaruh suhu terhadap kerapatan udara dan menggunakan hasil percobaan untuk menjelaskan mengapa udara dingin lebih rapat dibanding udara hangat. Kita juga akan membuat model sebuah sel konveksi untuk mempelajari bagaimana udara yang mengalir naik atau turun terjadi.

Tujuan Pembelajaran

Pembelajaran ini bertujuan untuk memperagakan terjadinya arus konveksi. Pembelajarannya agar kita dapat memahami bagaimana polusi udara terjadi dan mengetahui solusi yang dapat kita lakukan.

Bahan-Bahan

  • sepotong obat nyamuk bakar sepanjang 5 cm beserta alat penyangganya
  • korek api
  • dua stoples kaca 1 liter dengan lebar mulut yang sama
  • kartu indeks berukuran 7,5 x 12,5 cm
  • lampu duduk
  • lembaran kertas hitam berukuran 22,5 X 30 cm
  • pita isolasi

Catatan: Percobaan ini memerlukan sebuah lemari es.

Cara Kerja Memperagakan Arus Konveksi

Perhatian: Mintalah ijin orang dewasa saat memakai obat nyamuk bakar dan lilin yang menyala pada bab ini.

1. Ikuti petunjuk bagaimana cara memasang obat nyamuk bakar pada alat penyangganya dan cara menyalakan obat nyamuk bakar tersebut. Kegiatan ini sebaiknya dilakukan di atas sebuah meja di luar ruangan.

2. Balikkan salah satu dari stoples dan letakkan stoples tersebut di atas obat nyamuk yang menyala selama 2 sampai 3 menit atau sampai stoples dipenuhi dengan asap.

3. Angkat stoples dan tutup mulutnya dengan kartu indeks.

4. Letakkan di atas meja dan dekatkan ke lampu duduk.

5. Letakkan stoples kosong yang kedua di lemari es di bagian pembuat es (freezer) selama 2 menit.

Memperagakan Terjadinya Arus Konveksi

6. Ambil stoples dari lemari es. Balikkan stoples yang dingin dan letakkan stoples tersebut di atas stoples yang berisi asap sehingga mulut stoples saling berhadapan. Letakkan kartu indeks di antara kedua mulut stoples.

7. Berdirikan selembar kertas hitam di belakang kedua stoples dengan merekatkan pada dasar stoples dengan menggunakan isolasi (lihat Gambar di samping ini).

8. Perlahan angkat sedikit stoples yang di atas, tarik kartu indeksnya dan satukan kembali mulut stoples. Lakukan ini dengan hati-hati jangan sampai menggerakkan stoples yang di bawah.

 9. Aturlah letak lampu sehingga asap kelihatan sejelas mungkin.

10. Amati isi kedua stoples.

Hasil Arus Konveksi

Praktek memperagakan terjadinya arus konveksi berhasil. Asap dalam stoples yang berada di bawah naik dan memenuhi stoples bagian atas.

Mengapa?

Udara dalam stoples bawah lebih hangat daripada udara dalam stoples atas. Berat molekul udara pun dapat dihitung. Molekul udara hangat mempunyai energi lebih banyak dan bergerak lebih cepat daripada molekul udara dingin yang kurang berenergi. Molekul udara hangat yang cepat cenderung bergerak saling menjauh sehingga molekulnya kurang rapat dan lebih ringan daripada udara dingin yang letak molekulnya rapat. Saat berada di lemari es, stoples yang terbuka terisi udara dingin yang rapat. Ketika kartu indeks pemisah diambil, udara dingin yang berat tenggelam dan udara hangat yang ringan melayang naik.

Asap terangkat bersama dengan udara hangat yang bergerak naik. Pergerakan naik turunnya udara yang disebabkan oleh adanya perbedaan suhu disebut arus konveksi.

Cobalah Pendekatan Baru

Setelah praktek memperagakan terjadinya arus konveksi, selanjutnya kita akan melakukan percobaan dengan pendekatan baru, sebagai berikut:

1. Inversi adalah sebuah kondisi ketika lapisan udara hangat berada di atas sebuah lapisan udara dingin di atmosfer. Ulangi percobaan. Sekarang letakkan stoples berisi udara dingin di atas meja dan balikkan stoples berisi asap yang hangat di atas stoples yang dingin.

2. Ulangi percobaan. Tutuplah dengan erat stoples berisi asap. Masukkan stoples ke lemari es. Setelah beberapa saat, keluarkan stoples dari lemari es, kemudian angkat tutupnya dan ganti dengan kartu indeks. Letakkan kedua stoples seperti pada percobaan pertama, tetapi stoples dingin yang penuh asap di bawah dan stoples satunya terbalik di atasnya. Ambil kartu indeks dan amati.

Hasil percobaan itu menunjukkan mengapa polusi udara di daerah yang dekat dengan tanah meningkat ketika terjadi inversi dan dapat menyebabkan permasalahan kesehatan yang serius.

Selamat Belajar!