Hubungan Termo dinamika dengan Pemanasan
XI MIPA 2
Makalah
Hubungan Pemanasan Global dengan Hukum Termodinamika
Disusun Oleh
Valerian Mahdi Pratama
SMA Negeri 38 Jakarta
Jl. Raya Lenteng Agung Jagakarsa Jakarta Selatan 12610
2016
BAB 1
Pendahuluan
A. Latar Belakang
Pemanasan global dari peningkatan gas rumah kaca telah menjadi isu ilmiah dan
politis yang cukup besar dalam beberapa dekade terakhir. Fakta bahwa radiasi
terperangkap pada gas rumah kaca di atmosfer dan kadar πΆπ2 meningkat 25% semenjak
1850 akibat penggunaan bahan bakar fossil dan alih fungsi hutan, dan peningkatan kadar
gas metan dan CFC bukan sesuatu hal yang kontroversial. Meski begitu, masih ada
segelintir orang yang menolak bahwa pemanasan global benar-benar terjadi hanya karena
beberapa data yang menyesatkan. (Stephen H. Schneider, 1990)
Pada dasarnya, pemanasan global merupakan suatu proses meningkatnya rata
temperatur laut, permukaan, dan atmosfer bumi. Berdasarkan Intergovernmental Panel
on Climate Change (IPCC), dalam kurun waktu 1850 β 1899 sampai 2001 β 2005,
temperatur bumi bertambah sebanyak 0.57 β 0.95 β, dengan tren peningkatan 0.10 β
0.16 β setiap dekade. (IPCC, 2007)
Dampak dari pemanasan global bervariasi di setiap wilayah di Bumi. Akan tetapi,
untuk sebagian besar orang, pemanasan global akan membuat hidup semakin sulit.
Gelombang panas, erosi, peningkatan tinggi air laut, kegagalan tumbuhan dan hewan
beradaptasi, meningkatnya hama dan penyakit dapat membuat banyak orang menderita.
(Holli Riebeek, 2010)
Sebagian besar energi yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, dari
kendaraan bermotor, sampai listrik, diproduksi dengan menggunakan mesin kalor. Lebih
dari 66% energi listrik yang dihasilkan di U.S. dihasilkan di pembangkit listrik uap berbahan
bakar fossil. Keluaran kalor ππΏ dari setiap mesin kalor berhubungan dengan polusi termal
karena kalor ini harus diserap oleh lingkungan , sebagai konsekuensi dari hukum
termodinamika kedua, yang secara implisit menyatakan bahwa tidak mungkin ada suatu
mesin sempurna tanpa keluaran kalor. Dalam kasus ini, hasil kalor ππΏ meningkatkan
temperatur atmosfer. (Douglas C. Giancoli, 2014).
2
B. Rumusan Permasalahan
Berdasarkan latar belakang di atas, penulis mengemukakan beberapa permasalahan
yang akan dibahas :
1. Apakah pemanasan global itu?
2. Apa dampak dari pemanasan global?
3. Apa hubungan antara hukum termodinamika dengan pemanasan global?
4. Bagaimana cara mengatasi pemanasan global?
C. Batasan Masalah
Dalam penulisan makalah ini, penulis memfokuskan pada bahasan mengenai kaitan
termodinamika dengan pemanasan global menggunakan kajian fisika.
D. Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
1. Sebagai syarat nilai fisika
2. Sebagai referensi mengenai hubungan termodinamika dengan pemanasan
global.
3
BAB 2
Kajian Pustaka
A. Pemanasan Global
Pemanasan global merupakan suatu bentuk ketidakseimbangan ekosistem di
bumi akibat terjadinya proses peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan
di bumi. Selama kurang lebih seratus tahun terakhir, suhu rata-rata di permukaan bumi
telah meningkat 0.74 Β± 0.18 Β°C. Meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi yang
terjadi adalah akibat meningkatnya emisi gas rumah kaca, seperti; πΆπ2 , metan, CFC,
hidrofluorokarbon, perfluorokarbon, dan lain-lain di atmosfer. Emisi ini terutama
dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar fosil (minyak bumi dan batu bara)
serta akibat penggundulan dan pembakaran hutan. Pemanasan global diperkirakan
telah menyebabkan perubahan-perubahan sistem terhadap ekosistem di bumi, antara
lain; perubahan iklim yang ekstrim, mencairnya es sehingga permukaan air laut naik,
serta perubahan jumlah dan pola presipitasi. Adanya perubahan sistem dalam
ekosistem ini telah memberi dampak pada kehidupan di bumi seperti terpengaruhnya
hasil pertanian, hilangnya gletser dan punahnya berbagai jenis hewan. (Ramli Utina,
Universitas Negri Gorontalo)
Berdasarkan data dari Mauna Loa Earth Observatory, Hawaii, kadar πΆπ2 di
atmosfer menunjukkan tren peningkatan dari tahun ke tahun (lihat grafik 2.1). Dari data
tersebut, dengan menggunakan metode regresi dapat dilihat bahwa pada 2017, kadar
πΆπ2 di atmosfer akan terus meningkat.
Grafik 2. 1
4
B. Efek Rumah Kaca
Efek rumah kaca dialami oleh bumi dalam skala besar. Permukaan bumi, yang
menghangat pada siang hari karena adanya penyerapan energi surya, dan mendingin
pada malam hari dengan memancarkan sebagian energinya ke ruang angkasa berupa
radiasi infra merah. Karbon dioksida, uap air, dan sisa dari beberapa gas lainnya
seperti metana dan nitrogen oksida menyelimuti bumi dan membuat bumi tetap hangat
pada malam hari dengan cara menghalangi panas yang terpancar dari bumi. Oleh
karena itu, hal ini disebut juga "gas rumah kaca", dengan πΆπ2 sebagai komponen
utamanya. Uap air biasanya tidak termasuk didalamnya karena jatuh berupa hujan
atau salju sebagai bagian dari siklus air dan aktivitas manusia dalam memproduksi air
(seperti pembakaran bahan bakar fosil) yang tidak merubah konsentrasi uap air di
atmosfer (yang sebagian besar disebabkan oleh penguapan dari sungai, danau,
lautan, dll). πΆπ2 berbeda, bagaimanapun, aktivitas masyarakat kita merubah
konsentrasi πΆπ2 di atmosfer. Efek rumah kaca membuat kehidupan di bumi terus
berlangsung dengan menjaga bumi tetap hangat (sekitar 30 β). Namun, jumlah gas
yang berlebih ini mengganggu keseimbangan karena terlalu banyak energi yang
tertahan, yang menyebabkan suhu ratarata bumi meningkat dan iklim di beberapa
lokasi berubah. Konsekuensi dari hal ini adalah terjadinya pemanasan global. (I Made
Astra, 2010)
C. Hukum Termodinamika Pertama
Hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa perubahan energi internal
merupakan suatu sistem tertutup, akan sama dengan energi yang ditambahkan ke
dalam sistem, dikurangi usaha pada sistem di sekelilingnya. Secara matematis, hukum
ini dinyatakan sebagai
π«ππ + π«πΌ = πΈ β πΎ
(Persamaan 2-1)
dengan ΞπΈπ merupaka perubahan energi mekanik, Ξπ merupakan perubahan energi
internal, Q merupakan kalor dan W merupakan usaha. (Douglas C. Giancoli, 2014)
D. Hukum Termodinamika Kedua
Hukum termodinamika kedua merupakan suatu pernyataan tentang proses mana
yang terjadi secara alami, dan mana yang tidak. Salah satu pernyataan yang terkenal
5
terkait hukum termodinamika kedua adalah pernyataan dari R. J. E. Clausius, yaitu
βKalor dapat mengalir dari benda panas ke benda dingin secara spontan, namun kalor
tidak dapat mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panasβ. Secara
matematis, hukum ini dinyatakan sebagai
π«πΊ =
πΈ
π»
(Persamaan 2-2)
dengan Ξπ merupakan perubahan entropi suatu sistem, Q adalah kalor dan T
menyatakan temperatur dalam Kelvin. (Douglas C. Giancoli, 2014)
E. Polusi Udara
Polusi udara merupakan zat-zat kimia yang dilepaskan dalam proses pembakaran
bahan bakar fossil. Salah satu masalah besar adalah pembentukan πΆπ2 yang akan
menyerap radiasi inframerah, dan mengakibatkan pemanasan global. (Douglas C.
Giancoli, 2014)
6
BAB 3
Pembahasan
A. Hubungan Pemanasan Global dengan Hukum Termodinamika Pertama
Kaji kembali persamaan 2-1. Dalam konteks ini, dapat dinyatakan bahwa :
1. Manusia di Bumi merupakan suatu sistem.
2. Faktor-faktor yang menyebabkan pemanasan global
(jejak karbon, dan
sebagainya), berperan sebagai kalor yang diterima (Q)
3. Segala usaha manusia yang mempercepat terjadinya pemanasan global sebagi
usaha (W), dengan menggunakan usaha pada sistem +W, bukan -W.
B. Hubungan Pemanasan Global dengan Hukum Termodinamika Kedua dan Solusi
Terhadap Pemanasan Global
Secara implisit, tidak mungkin ada suatu mesin sempurna tanpa keluaran kalor. Hal
ini menyebabkan, apapun yang kita lakukan, tidak mungkin bisa 100% menghindari
polusi udara. Bahkan sumber energi alternatif seperti panel surya ataupun kincir angin
tetap berkontribusi terhadap pe/manasan global. Apa yang dapat kita lakukan,
hanyalah membatasi pemakaian energi dan menghemat sumber bahan bakar. Tidak
ada solusi lain yang mungkin.
7
BAB 4
Penutup
Pemanasan global merupaan isu yang serius. Yang lebih parah adalah bahwa
kita, tidak memiliki pilihan lain dalam mengatasinya, selain mengurangi penggunaan
energi. Hukum termodinamika telah menjelaskan secara gamblang sebab-akibat
pemanasan global secara mendasar. Oleh karena itu, demi masa depan kita, sudah
semestinya kita menghemat dalam menggunakan energi.
8
Daftar Pustaka
Astra, I Made. 2010. Energi dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurnal
Meteorologi dan Geofisika Vol 11, No 2 (2010)
Giancoli, Douglas C. 2014. Fisika : Prinsip dan Aplikasi. Penerbit Erlangga
Holli Riebeek. 2010. Why is Global Warming a Problem? NASA Earth Observatory.
Intergovernmental Panel on Climate Change. 2007. Climate Change 2007 : The
Physical Science Basis. World Meteorological Organization.
Schneider, Stephen H. 1990. The Global Warming Debate Heats Up : An Analysis and
Perspectve. National Center for Atmospheric Research.
Utina, Ramli. ?. Pemanasan Global : Dampak dan Upaya Meminimalisirnya.
Universitas Negri Gorontalo.
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ Trends in Atmospheric Carbon Dioxide.
Diakses pada 6 Juni 2016.
9
Makalah
Hubungan Pemanasan Global dengan Hukum Termodinamika
Disusun Oleh
Valerian Mahdi Pratama
SMA Negeri 38 Jakarta
Jl. Raya Lenteng Agung Jagakarsa Jakarta Selatan 12610
2016
BAB 1
Pendahuluan
A. Latar Belakang
Pemanasan global dari peningkatan gas rumah kaca telah menjadi isu ilmiah dan
politis yang cukup besar dalam beberapa dekade terakhir. Fakta bahwa radiasi
terperangkap pada gas rumah kaca di atmosfer dan kadar πΆπ2 meningkat 25% semenjak
1850 akibat penggunaan bahan bakar fossil dan alih fungsi hutan, dan peningkatan kadar
gas metan dan CFC bukan sesuatu hal yang kontroversial. Meski begitu, masih ada
segelintir orang yang menolak bahwa pemanasan global benar-benar terjadi hanya karena
beberapa data yang menyesatkan. (Stephen H. Schneider, 1990)
Pada dasarnya, pemanasan global merupakan suatu proses meningkatnya rata
temperatur laut, permukaan, dan atmosfer bumi. Berdasarkan Intergovernmental Panel
on Climate Change (IPCC), dalam kurun waktu 1850 β 1899 sampai 2001 β 2005,
temperatur bumi bertambah sebanyak 0.57 β 0.95 β, dengan tren peningkatan 0.10 β
0.16 β setiap dekade. (IPCC, 2007)
Dampak dari pemanasan global bervariasi di setiap wilayah di Bumi. Akan tetapi,
untuk sebagian besar orang, pemanasan global akan membuat hidup semakin sulit.
Gelombang panas, erosi, peningkatan tinggi air laut, kegagalan tumbuhan dan hewan
beradaptasi, meningkatnya hama dan penyakit dapat membuat banyak orang menderita.
(Holli Riebeek, 2010)
Sebagian besar energi yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, dari
kendaraan bermotor, sampai listrik, diproduksi dengan menggunakan mesin kalor. Lebih
dari 66% energi listrik yang dihasilkan di U.S. dihasilkan di pembangkit listrik uap berbahan
bakar fossil. Keluaran kalor ππΏ dari setiap mesin kalor berhubungan dengan polusi termal
karena kalor ini harus diserap oleh lingkungan , sebagai konsekuensi dari hukum
termodinamika kedua, yang secara implisit menyatakan bahwa tidak mungkin ada suatu
mesin sempurna tanpa keluaran kalor. Dalam kasus ini, hasil kalor ππΏ meningkatkan
temperatur atmosfer. (Douglas C. Giancoli, 2014).
2
B. Rumusan Permasalahan
Berdasarkan latar belakang di atas, penulis mengemukakan beberapa permasalahan
yang akan dibahas :
1. Apakah pemanasan global itu?
2. Apa dampak dari pemanasan global?
3. Apa hubungan antara hukum termodinamika dengan pemanasan global?
4. Bagaimana cara mengatasi pemanasan global?
C. Batasan Masalah
Dalam penulisan makalah ini, penulis memfokuskan pada bahasan mengenai kaitan
termodinamika dengan pemanasan global menggunakan kajian fisika.
D. Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
1. Sebagai syarat nilai fisika
2. Sebagai referensi mengenai hubungan termodinamika dengan pemanasan
global.
3
BAB 2
Kajian Pustaka
A. Pemanasan Global
Pemanasan global merupakan suatu bentuk ketidakseimbangan ekosistem di
bumi akibat terjadinya proses peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan
di bumi. Selama kurang lebih seratus tahun terakhir, suhu rata-rata di permukaan bumi
telah meningkat 0.74 Β± 0.18 Β°C. Meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi yang
terjadi adalah akibat meningkatnya emisi gas rumah kaca, seperti; πΆπ2 , metan, CFC,
hidrofluorokarbon, perfluorokarbon, dan lain-lain di atmosfer. Emisi ini terutama
dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar fosil (minyak bumi dan batu bara)
serta akibat penggundulan dan pembakaran hutan. Pemanasan global diperkirakan
telah menyebabkan perubahan-perubahan sistem terhadap ekosistem di bumi, antara
lain; perubahan iklim yang ekstrim, mencairnya es sehingga permukaan air laut naik,
serta perubahan jumlah dan pola presipitasi. Adanya perubahan sistem dalam
ekosistem ini telah memberi dampak pada kehidupan di bumi seperti terpengaruhnya
hasil pertanian, hilangnya gletser dan punahnya berbagai jenis hewan. (Ramli Utina,
Universitas Negri Gorontalo)
Berdasarkan data dari Mauna Loa Earth Observatory, Hawaii, kadar πΆπ2 di
atmosfer menunjukkan tren peningkatan dari tahun ke tahun (lihat grafik 2.1). Dari data
tersebut, dengan menggunakan metode regresi dapat dilihat bahwa pada 2017, kadar
πΆπ2 di atmosfer akan terus meningkat.
Grafik 2. 1
4
B. Efek Rumah Kaca
Efek rumah kaca dialami oleh bumi dalam skala besar. Permukaan bumi, yang
menghangat pada siang hari karena adanya penyerapan energi surya, dan mendingin
pada malam hari dengan memancarkan sebagian energinya ke ruang angkasa berupa
radiasi infra merah. Karbon dioksida, uap air, dan sisa dari beberapa gas lainnya
seperti metana dan nitrogen oksida menyelimuti bumi dan membuat bumi tetap hangat
pada malam hari dengan cara menghalangi panas yang terpancar dari bumi. Oleh
karena itu, hal ini disebut juga "gas rumah kaca", dengan πΆπ2 sebagai komponen
utamanya. Uap air biasanya tidak termasuk didalamnya karena jatuh berupa hujan
atau salju sebagai bagian dari siklus air dan aktivitas manusia dalam memproduksi air
(seperti pembakaran bahan bakar fosil) yang tidak merubah konsentrasi uap air di
atmosfer (yang sebagian besar disebabkan oleh penguapan dari sungai, danau,
lautan, dll). πΆπ2 berbeda, bagaimanapun, aktivitas masyarakat kita merubah
konsentrasi πΆπ2 di atmosfer. Efek rumah kaca membuat kehidupan di bumi terus
berlangsung dengan menjaga bumi tetap hangat (sekitar 30 β). Namun, jumlah gas
yang berlebih ini mengganggu keseimbangan karena terlalu banyak energi yang
tertahan, yang menyebabkan suhu ratarata bumi meningkat dan iklim di beberapa
lokasi berubah. Konsekuensi dari hal ini adalah terjadinya pemanasan global. (I Made
Astra, 2010)
C. Hukum Termodinamika Pertama
Hukum termodinamika pertama menyatakan bahwa perubahan energi internal
merupakan suatu sistem tertutup, akan sama dengan energi yang ditambahkan ke
dalam sistem, dikurangi usaha pada sistem di sekelilingnya. Secara matematis, hukum
ini dinyatakan sebagai
π«ππ + π«πΌ = πΈ β πΎ
(Persamaan 2-1)
dengan ΞπΈπ merupaka perubahan energi mekanik, Ξπ merupakan perubahan energi
internal, Q merupakan kalor dan W merupakan usaha. (Douglas C. Giancoli, 2014)
D. Hukum Termodinamika Kedua
Hukum termodinamika kedua merupakan suatu pernyataan tentang proses mana
yang terjadi secara alami, dan mana yang tidak. Salah satu pernyataan yang terkenal
5
terkait hukum termodinamika kedua adalah pernyataan dari R. J. E. Clausius, yaitu
βKalor dapat mengalir dari benda panas ke benda dingin secara spontan, namun kalor
tidak dapat mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panasβ. Secara
matematis, hukum ini dinyatakan sebagai
π«πΊ =
πΈ
π»
(Persamaan 2-2)
dengan Ξπ merupakan perubahan entropi suatu sistem, Q adalah kalor dan T
menyatakan temperatur dalam Kelvin. (Douglas C. Giancoli, 2014)
E. Polusi Udara
Polusi udara merupakan zat-zat kimia yang dilepaskan dalam proses pembakaran
bahan bakar fossil. Salah satu masalah besar adalah pembentukan πΆπ2 yang akan
menyerap radiasi inframerah, dan mengakibatkan pemanasan global. (Douglas C.
Giancoli, 2014)
6
BAB 3
Pembahasan
A. Hubungan Pemanasan Global dengan Hukum Termodinamika Pertama
Kaji kembali persamaan 2-1. Dalam konteks ini, dapat dinyatakan bahwa :
1. Manusia di Bumi merupakan suatu sistem.
2. Faktor-faktor yang menyebabkan pemanasan global
(jejak karbon, dan
sebagainya), berperan sebagai kalor yang diterima (Q)
3. Segala usaha manusia yang mempercepat terjadinya pemanasan global sebagi
usaha (W), dengan menggunakan usaha pada sistem +W, bukan -W.
B. Hubungan Pemanasan Global dengan Hukum Termodinamika Kedua dan Solusi
Terhadap Pemanasan Global
Secara implisit, tidak mungkin ada suatu mesin sempurna tanpa keluaran kalor. Hal
ini menyebabkan, apapun yang kita lakukan, tidak mungkin bisa 100% menghindari
polusi udara. Bahkan sumber energi alternatif seperti panel surya ataupun kincir angin
tetap berkontribusi terhadap pe/manasan global. Apa yang dapat kita lakukan,
hanyalah membatasi pemakaian energi dan menghemat sumber bahan bakar. Tidak
ada solusi lain yang mungkin.
7
BAB 4
Penutup
Pemanasan global merupaan isu yang serius. Yang lebih parah adalah bahwa
kita, tidak memiliki pilihan lain dalam mengatasinya, selain mengurangi penggunaan
energi. Hukum termodinamika telah menjelaskan secara gamblang sebab-akibat
pemanasan global secara mendasar. Oleh karena itu, demi masa depan kita, sudah
semestinya kita menghemat dalam menggunakan energi.
8
Daftar Pustaka
Astra, I Made. 2010. Energi dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurnal
Meteorologi dan Geofisika Vol 11, No 2 (2010)
Giancoli, Douglas C. 2014. Fisika : Prinsip dan Aplikasi. Penerbit Erlangga
Holli Riebeek. 2010. Why is Global Warming a Problem? NASA Earth Observatory.
Intergovernmental Panel on Climate Change. 2007. Climate Change 2007 : The
Physical Science Basis. World Meteorological Organization.
Schneider, Stephen H. 1990. The Global Warming Debate Heats Up : An Analysis and
Perspectve. National Center for Atmospheric Research.
Utina, Ramli. ?. Pemanasan Global : Dampak dan Upaya Meminimalisirnya.
Universitas Negri Gorontalo.
http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ Trends in Atmospheric Carbon Dioxide.
Diakses pada 6 Juni 2016.
9