Pemanfaatan Energi Panas Menjadi Listrik

Pemanfaatan Termo Elektrik
Pemanfaatan teknologi Termoelektrik antara lain:
1. Pembangkit daya (Power generation)
Sampai saat ini pembangkitan listrik dari sumber panas harus melalui beberapa tahap proses. Bahan bakar fosil akan menghasilkan putaran turbin apabila dibakar dengan tekanan yang sangat tinggi. Hasil putaran turbin tersebut akan dipakai untuk memproduksi tenaga listrik. Kira-kira 90 persen energi listrik dunia yang berasal dari sumber panas masih memakai cara ini. Sehingga efisiensi energi masih sangat rendah akibat beberapa kali proses konversi. Panas yang dihasilkan banyak yang dilepas atau terbuang percuma. Apabila proses konversi ini dapat diubah, efisiensi energi akan menjadi lebih besar karena listrik bisa didapatkan langsung dari sumber panas tanpa melalui beberapa kali tahap konversi.
Namun, beberapa pembangkit tenaga listrik sudah menggunakan metode yang dikenal sebagai cogeneration di mana di samping tenaga listrik yang dihasilkan, panas yang dihasilkan selama proses ini digunakan untuk tujuan alternatif. Dengan menggunakan Termoelekrik, panas yang dihasilkan selama proses yang alami pembangkit akan diubah menjadi listrik, sehingga panas yang dihasilkan tidak terbuang secara percuma dan energi yang dihasilkan oleh pembangkit menjadi lebih besar, serta efisiensi energi menjadi lebih tinggi. Termoelektrik juga mengkin dapat digunakan pada sistem solar thermal energy.(Wikipedia, 2009)
2. Kendaraaan bermotor
Saat ini untuk meningkatkan efisiensi dari kendaraan bermotor, dilakukan berbagai macam usaha atau teknologi yang dikembangkan, saat ini sedang popular adalah system hybrid. Pada system hybrid pada kendaraan bermotor adalah gabungan system kendaran bermotor dengan mesin pembakaran dalam dan dengan motor listrik. Energi listrik untuk menggerakn motor listrik diperoleh dari altenantor dan juga dynamic brake, dimana energy gerak (putaran) diubah menjadi energy listrik. Keuntungan dari kendaraan hybrid adalah bahwa kendaraan hybrid dapat mengurangi konsumsi bahan bakar melalui 3 mekanisme yakni
a) Pengurangan energi terbuang selama kondisi ‘idle” atau keluaran rendah, dan biasanya mesin motor bakardalam keadaan mati.
b) Pengurangan ukuran dan tenaga mesin motor bakar, dalam hal kekurangan tenaga akan dipenuhi oleh motor listrik,
c) Menyerap energi yang terbuang.
Sementara energy panas yang dibuang belum dimanfaatkan untuk system Hybrid ini. Muncullah suatu konsep memanfaatan energy panas yang terbuang pada kendaraan bermotor yang akan dijadikan energy listrik. Konsep yang digunakan adalah konsep Seebeck. Apabila terdapat dua sumber temperatur yang berbeda pada dua material semi konduktor makan akan mengalir arus listrik pada material tersebut. Konsep ini lebih dikenal dengan pembangkit termoelektrik.
Dengan menggunakan Teknologi Termoelektrik ini apabila diterapkan pada kendaraan bermotor dimana gas buang pada mesin motor bakar berkisar antara 200-300oC sementara temperatur lingkungan bekisar antara 30-35 oC maka dengan adanya beda temperatur ini akan diperoleh gaya gerak listrik yang kemudian dapat digunakan untuk menggerakan motor listrik atau disimpan di dalam batere. Apabila dapat diterapkan di kendaraan hybrid maka konsumsi bahan bakar pada kendaraan bermotor akan semakin hemat.
Kombinasi ketiga keuntungan hybrid bisa diterapkan pada kendaraan sehingga mesin menjadi lebih kecil, ringan, dan lebih efisien dibanding kendaraan konvensional. Dengan demikian diharapkan dapat mengurangi konsumsi bahan bakar pada kendaraan bermotor lebih banyak lagi karena batere pada kendaraan dimana berfungsi sebagai sumber utama energy motor listrik akan selalu penuh karena mendapat suplai dari pembangkit thermoelektrik. Dengan berkurangnya konsumsi bahan bakar maka dapat pula mengurangi emisi gas buang ke lingkungan.( Koestoer, 2008).
3. Mesin Pendingin
Termoelektrik sebagai pendingin dibuat menjadi sebuah modul semikonduktor yang jika dialiri arus listrik DC maka kedua sisi modul termoelektrik ini akan mengalami panas dan dingin. Sisi dingin inilah yang dimanfaatkan sebagai pendingin produk. Dalam bidang kedokteran dan kesehatan, ketersediaan darah sangat dibutuhkan oleh pasien untuk proses penyembuhannya. Seperti pasien yang mengalami kecelakaan, melahirkan, dioperasi atau yang memiliki penyakit berat lainnya setidaknya membutuhkan darah minimal 1000 – 1500 mL. Darah yang tersedia hasil donor dari orang sehat sekitar 250 – 300 mL disimpan dalam labu plastik dan harus dijaga agar tidak rusak. Darah harus disimpan pada kondisi temperatur tertentu agar sel darah mengalami proses metabolisme yang minimal sehingga tidak mengalami kerusakan dan dapat digunakan untuk jangka waktu yang cukup lama. Untuk menjawab permasalahan di atas maka diperlukan suatu tempat penyimpan darah (carrier) hasil donor yang kondisinya dijaga pada suhu 1 – 6 ºC sehingga bisa digunakan sampai 28 hari ke depan. Adapun solusi yang ditawarkan adalah membuat suatu kotak penyimpan darah portabel yang temperaturnya dijaga konstan. Teknologi termoelektrik memungkinkan untuk mendinginkan darah dalam kapasitas kecil. Sisi dingin pada modul termoelektrik digunakan untuk mendinginkan darah pada suhu yang diinginkan. Untuk menjaga agar suhunya konstan maka biasanya digunakan alat kontrol termostat. Dalam merancang sistem ini, langkah awalnya adalah merencanakan disain konstruksi kotak penyimpan darah beserta sistem kontrol dan kelistrikan. Langkah selanjutnya melakukan perhitungan beban pendinginan yang meliputi beban pendinginan darah, beban kalor konduksi dinding, beban infiltrasi dan beban yang ditimbulkan oleh peralatan listrik. Semua beban dijumlah total sebagai beban kalor yang harus didinginkan oleh modul termoelektrik. Pemilihan spesifikasi modul termoelektrik didasarkan pada beban kalor, beda suhu dan parameter listrik yang digunakan. Kelebihan sistem pendingin termoelektrik adalah tidak berisik, mudah perawatan, ramah lingkungan dan tidak memerlukan banyak komponen tambahan. Selain itu manfaat lain dari termoelektrik sebagai mesin pendingin adalah dapa mengurangi polusi udara. Hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) dan chlorofluorocarbons (CFC) dikenal sebagai ozone depleting substances (ODSs), yaitu substansi yang meyebabkan penipisan lapisan ozon merupakan zat yang sudah lama dipakai dalam mesin pendingin. Namun, baru-baru ini telah diterbitkan regulasi mengenai penggunaan zat-zat tersebut dalam mesin pendingin, sehingga mesin pendingin berteknologi termoelektrik menjadi solusi cerdas dalam masalah ini. Dengan teknologi ini dapat mengurangi penggunaan bahan kimia berbahaya seperti itu dan mungkin akan berjalan lebih tenang (karena mereka tidak memerlukan bising Kompresor). (Tellurex, 2008)
Keunggulan dari teknologi termoelektrik pada mesin pendingin dari teknologi lainnya adalahi:
a) Pendingin Termoelektrik tidak memiliki bagian yang bergerak, dan karena itu kebutuhan pemeliharaan tidak terlalu penting.
b) Pengujian ketahanan telah menunjukkan kemampuan perangkat untuk thermoelectric melebihi 100.000 jam operasi yang stabil di berbagai negara.
c) Temperatur kontrol dari masing-masing bagian dapat dijaga menggunakan perangkat thermoelectric dan dukungan yang sesuai dari circuit..
d) Fungsi dari Pendingin Termoelektrik dalam lingkungan yang terlalu parah, terlalu sensitif, atau terlalu kecil untuk pendinginan konvensional.
e) Pendingin Termoelektrik tidak bergantung pada posisi.
f) Arah panas pemompaan dalam sistem thermoelectric sepenuhnya dapat dibatalkan. dengan mengubah polaritas dari DC power supply menyebabkan panas yang akan dipompa ke arah-yang dingin kemudian dapat menjadi panas
3. Konverter Termionik
Pembangkit listrik dengan termionik adalah mengubah energi panas menjadi energi listrik dengan menggunakan emisi termionik. Emisi termionik adalah terlepasnya electron dari permukaan logam yang lebih panas ke permukaan logam lainnya yang dipanasi bersama sama. Emosi Termionik juga dikenal sebagai “Emisi Thermal Elektron”. Proses ini sangat penting dalam pengoperasian berbagai perangkat elektronik dan dapat digunakan untuk pembangkit daya atau pendinginan
Elektron electron bebas dari emitter mempunyai energy yang seimbang dengan level ferminya. Elektron elektron ini dapat meninggalkan katoda, jumlah dari energy panas yang disuplai padanya akan sama dengan fungsi kerja katoda Ø c. Elektron-elekron yang diemisikan akan menuju ke arah kolektor (anoda), dengan kerugian energy yang kecil. Pada anoda, elektron elektron yang diserap akan membangkitkan energi Ø a dalam bentuk panas, hal ini menaikkan level Fermi dari anoda, Karena Ø a < Ø c maka selisihnya (Ø c – Ø a) dapat ditranformasikan menjadi energy listrik. Bahan katoda hendaknya mempunyai kemampuan emisi yang cukup pada suhu kerja, mempunyai konduktifitas listrik maupun konduktifitas panas yang tinggi dan stabil terhadap pengaruh kimia. Bahan yang relative memenuhi syarat di atas antara lain: W,Mo, dan Ta yang permukaannya dilapisi Ce untuk menghindari penguapan dan mendapatkan emisi yang lebih baik pada suhu sekitar 2000° C. Bahan bahan lainnya adalah Barium Oksida, Uranium Karbida yang dicampur dengan Stontium dan Calsium Oksida. Bahan bahan yang digunakan sebagai anoda harus memenuhi syarat: kemampuan emisi ternyata rendah, restistivitas rendah, sifat kimia maupun mekanismenya baik. Bahan bahan yang digunakan untuk anoda antara lain: Cu, Ni, Ag yang dilapisi Ce. ( Muhaimin, 1993). 4. Pemanfaatan Konverter Termionik Pemanfaatan dari teknologi Termionik dapat dilihat pada diode, pada pembangkit listrik tenaga nuklir untuk keperluan kapal ruang angkasa, rektor spektrum termionik, dan lain-lain. Pemanfaatan teknologi Termionik pada diode dapat dilihat pada Diode Termionik, dimana diode ini dapat mengkonversi perbedaan yang panas ke tenaga listrik secara langsung. Dan pada teknologi pembangkit listrik tenaga nuklir untuk keperluan kapal ruang angkasa dapat dilihat pada pemanfaatan dari panas yang terbuang dari pembangkit dengan mengkonversinya menjadi listrik

Leia Mais >>

Energi Panas Menjadi Energi Listrik TERMOELEKTRIK

Pengertian Termoelektrik
Prinsip kerja dari Termoelektrik adalah dengan berdasarkan Efek Seebeck yaitu “jika 2 buah logam yang berbeda disambungkan salah satu ujunganya, kemudian diberikan suhu yang berbeda pada sambungan, maka terjadi perbedaan tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain”.( Muhaimin, 1993).
Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck. Penemuan Seebeck ini memberikan inspirasi pada Jean Charles Peltier untuk melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.
Banyak aplikasi lain penggunaan energi termoelektrik yang sedang dikembangkan saat ini, seperti pemanfaatan perbedaan panas di dasar laut dan darat, atau pemanfaatan panas bumi. Kesulitan terbesar dalam pengembangan energi ini adalah mencari material termoelektrik yang memiliki efisiensi konversi energi yang tinggi. Parameter material termoelektrik dilihat dari besar figure of merit suatu material. Idealnya, material termoelektrik memiliki konduktivitas listrik tinggi dan konduktivitas panas yang rendah. Namun kenyataannya sangat sulit mendapatkan material seperti ini, karena umumnya jika konduktivitas listrik suatu material tinggi, konduktivitas panasnya pun akan tinggi.
Material yang banyak digunakan saat ini adalah Bi 2 Te 3, PbTe, dan SiGe. Saat ini Bi2 Te3 memiliki figure of merit tertinggi. Namun, karena terurai dan teroksidasi pada suhu di atas 500 oC, pemakaiannya masih terbatas. Rendahnya figure of merit ini menyebabkan rendahnya efisiensi konversi yang dihasilkan, di mana saat ini efisiensinya masih berkisar di bawah 10 persen. Nilai ini masih berkurang sampai 5 persen setelah menjadi sebuah sistem pembangkit listrik. Masih cukup jauh dibandingkan dengan solar cell yang sudah mencapai 15 persen. Namun, penelitian ini masih terus berkembang, apalagi setelah Yamaha Co Ltd berhasil menaikkan figure of merit sebesar 40 persen dari yang ada selama ini. Setelah itu, perkembangan termoelektrik tidak diketahui dengan jelas sampai kemudian dilanjutkan oleh WW Coblenz pada tahun 1913 yang menggunakan tembaga dan constantan (campuran nikel dan tembaga). Dengan efisiensi konversi sebesar 0,008 persen, sistem yang dibuatnya itu berhasil membangkitkan listrik sebesar 0,6 mW. AF Ioffe melanjutkan lagi dengan bahan-bahan semikonduktor dari golongan II-V, IV-VI, V-VI yang saat itu mulai berkembang. Hasilnya cukup mengejutkan, di mana efisiensinya meningkat menjadi 4 persen. Ioffe melakukan satu lompatan besar di mana ia berhasil menyempurnakan teori yang berhubungan dengan material termoelektrik. Teori itu dibukukan tahun 1956 yang kemudian menjadi rujukan para peneliti hingga saat ini.
Penelitian termoelektrik muncul kembali tahun 1990-an setelah sempat menghilang hampir lima dasawarsa karena efisiensi konversi yang tidak bertambah. Setidaknya ada tiga alasan yang mendukung kemunculan tersebut. Pertama, ada harapan besar ditemukannya material termoelektrik dengan efisiensi yang tinggi, yaitu sejak ditemukannya material superkonduktor High-Tc pada awal tahun 1986 dari bahan yang selama ini tidak diduga (ceramic material). Kedua, sejak awal 1980-an, teknologi material berkembang pesat dengan kemampuan menyusun material tersebut dalam level nano. Teknologi analisis dengan XPS, UPS, STM juga memudahkan analisis struktur material. Ketiga, pada awal tahun 1990, tuntutan dunia tentang teknologi yang ramah lingkungan sangat besar. Ini memberikan imbas kepada teknologi termoelektrik sebagai sumber energi alternatif.(Asyafe,2008). Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik), atau sebaliknya, dari listrik menghasilkan dingin (pendingin termoelektrik). Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin. Dari rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang dipakai. Kerja pendingin termoelektrik pun tidak jauh berbeda. Jika material termoelektrik dialiri listrik, panas yang ada di sekitarnya akan terserap. Dengan demikian, untuk mendinginkan udara, tidak diperlukan kompresor pendingin seperti halnya di mesin-mesin pendingin konvensional.
Untuk keperluan pembangkitan lisrik tersebut umumnya bahan yang digunakan adalah bahan semikonduktor. Semikonduktor adalah bahan yang mampu menghantarkan arus listrik namun tidak sempurna. Semikonduktor yang digunakan adalah semikomduktor tipe n dan tipe p. Bahan semikonduktor yang digunakan adalah bahan semikonduktor ekstrinsik. Persoalan untuk Termoelektrik adalah untuk mendapatkan bahan yang mampu bekerja pada suhu tinggi.
Terdapat tiga sifat bahan Termoelektrik yang penting, yaitu :
1. Koefisien Seebeck(s)
2. Konduktifitas panas(k)
3. Resistivitas( )

Leia Mais >>

Sepeda Motor Listrik Hemat Energi dan Ramah Lingkungan

Sepeda motor listrik ternyata mampu menghemat biaya energi hingga 90 persen dibandingkan dengan penggunaan sepeda motor berbahan bakar bensin.

Bahkan, kendaraan otomotif ini tergolong ramah lingkungan karena tidak mengeluarkan asap dan suara bising. Teknologi ini diharapkan terus disempurnakan sebagai salah satu alternatif untuk adaptasi terhadap perubahan iklim.

Hal itu dijelaskan Teguh P Santoso, Manajer Pemasaran Divisi E-Moto PT Modern Photo Tbk, Kamis (7/6), pada pameran perkembangan teknologi transportasi di Jakarta.

Sepeda motor listrik (E-Moto/Elektrik Motor) yang telah diluncurkan pada Februari 2007 itu menggunakan energi 1,5 kilowatt jam (kWh) untuk menempuh jarak 80 kilometer pada jalan datar. Saat ini tarif dasar listrik untuk 1 kWh mencapai Rp 600, sehingga beban biaya listrik untuk jarak 80 kilometer itu hanya Rp 900.

Sedangkan untuk menempuh jarak 80 kilometer, sepeda motor konvensional diperkirakan membutuhkan bahan bakar bensin hingga 2 liter. Dengan demikian, sepeda motor itu terbebani biaya pembelian bensin Rp 9.000 untuk jarak yang sama.

"Sepeda motor listrik saat ini memang memiliki berbagai kelemahan. Tetapi, teknologi ini akan terus dikembangkan," kata Teguh.

Menurut teknisi E-Moto, Arnold Butarbutar, tiga komponen utama, yaitu baterai, dinamo, dan pengontrol kecepatan, saat ini masih diimpor dari China.

Pada saat pameran yang diselenggarakan Departemen Perindustrian ini, di antara pengunjung yang mencobanya terkesan dengan tidak adanya suara ataupun asap yang keluar dari knalpot sepeda motor listrik itu.

Arnold menjelaskan, kecepatan maksimum sepeda motor listrik itu hanya 45-50 km per jam. Berbeda dengan aki, elemen baterai yang digunakan mirip dengan baterai telepon genggam yang tanpa perawatan khusus, seperti mengisi air aki secara rutin. "Baterai cukup di-charge (diisi listrik) ulang, setiap kali listrik habis," jelas Arnold.

Sistem baterai itu dilengkapi dengan peralatan yang mampu menghentikan arus listrik utama, ketika baterai sudah penuh menyimpan listrik. Diperkirakan baterai akan melemah hingga dua tahun, dan harus diganti dengan baterai baru yang saat ini harganya mencapai Rp 500.000 per unit. (NAW)

Leia Mais >>

Petir Adalah

Petir adalah salah satu kejadian alam yang sangat indah. Petir juga merupakan fenomena alam akan ancaman kematian bagi manusia. Dengan temperatur sambaran melebihi panas permukaan matahari dan kekuatan benturan yang menyebar ke segala arah, petir merupakan pelajaran kejadian fisik ilmiah.

Dibalik keindahan dan kekuatannya, petir menimbulkan satu misteri besar.

Bagaimana petir terjadi?

Sudah menjadi pengetahuan umum bahwa petir terjadi dikarenak an system charge electric badai. Tetapi metode terjadinya charging di awan masih sangat buram. Pada artikel ini, kami akan membawa anda memandang dari luar dan dalam sehingga anda mengerti fenomena ini. sambaran petir terjadi di awali dengan proses yang tidak terlalu misterius: siklus air. Untuk memahami secara menyeluruh bagaimana siklus air berjalan, kita harus mengerti prinsip dari evaporasi dan kondensasi.

Evaporasi adalah proses dimana air akan menyerap panas dan akan memuai dalam bentuk gas. Saat molekul air terbebas maka pemuaian akan terjadi dan naik menuju atmosfir.

Kondensasi adalah proses dimana pemuaian dan gas kehilangan panas dan akan berubah bentuk menjadi cair. Saat pemuaian dan gas naik ke tempat lebih tinggi , temperature udara lingkungan sekitar akan semakin turun menyebabkan terjadinya proses kondensasi dan kembali ke bentuk cair.

1. Matahari memanaskan lautan
2. Air laut ber-evaporasi dan naik ke udara
3. Air yang memuai mengalami penurunan suhu dan berkondensasi membentuk droplet (butiran air) , membentuk awan.
4. apabila proses kondensasi air tercukupi, akan jatuh dengan deras ke tanah sebagai hujan dan salju
5. hujan akan terendap sebagai air resapan. Yang lainnya akan mengalir melewati sungai kembali ke laut  

BADAI LISTRIK

Pada badai listrik, awan teraliri listrik seperti kapasitor raksasa di langit. Bagian atas awan bermuatan positif dan bagian bawah negatif. Bagaimana awan terbentuk perbedaan muatan seperti ini masih tidak di yakini oleh komunitas peneliti, tetapi penggambaran ini memberikan keterangan kepada kita.

Pada proses siklus air, kelembapan bisa terakumulasi di atmosfir. Akumulasi ini kita lihat sebagai awan. Menariknya awan bisa terdiri dari jutaan droplet air dan es beku di udara. Selama proses evaporasi dan kondensasi terus berlangsung , droplet (butiran air) berbenturan dengan Awan lain yang sedang dalam proses kondensasi yang menuju keatas. Hal penting terjadinya dalam benturan ini adalah electron terjatuh. Electron baru yang jatuh terkumpul pada bagian bawah, memberikan muatan negatif. Awan yang naik yang baru saja kehilangan electron membawa muatan positif ke bagian atas.

Pembekuan memegang peran penting. Dengan menaiknya kelembapan dan mengalami proses pembekuan di awan bagian atas, bagian beku tersebut menjadi muatan negatif dan bagian yang tidak membeku bermuatan positif. Pada titik ini, udaranya yang naik mempunyai kemampuan untuk membawa muatan positif ke awan bagian atas. Bagian beku lainnya akan terjatuh kebagian awan terbawah atau menuju ke tanah. Dengan terjadinya kombinasi antara proses benturan dan pembekuan, kita bisa mengerti bagaimana bisa terjadi perbedaan muatan yang sangat besar yang mengakibatkan terjadinya sambaran petir.

Ketika terjadi perbedaan muatan yang besar di awan, maka akan terjadi pula area listrik. Seperti awan , area listrik pada bagian bawah bermuatan negatif dan bagian atas bermuatan positif. Kekuatan dan intensitas dari area listrik berhubungan langsung dengan jumlah muatan yang terbentuk di awan. Bersamaan dengan proses benturan dan pembekuan terjadi ,dan perbedaan muatan pada bagian atas dan bawah terus meningkat. Area listrik ini semakin lama semakin menguat, sangat menguat sehingga electron pada permukaan bumi terpukul lebih dalam ke bumi oleh muatan negatif pada bagian bawah awan.

Proses repulsi electron ini menyebabkan permukaan bumi membutuhkan muatan positif yang sangat kuat. Semua yang dibutuhkan sekarang adalah jalur konduksi bagian bawah awan yang negatif untuk kontak dengan permukaan bumi yang bermuatan positif. Area listrik yang kuat bisa membentuk jalur ini sendiri

IONISASI UDARA

Area listrik yang sangat kuat menyebabkan udara disekitar awan “ terpecah”. Bisa dikatakan udara yang “terpecah” membetuk jalur sirkuit pendek awan-bumi seolah ada jalur logam yang panjang yang menghubungkan awan dan bumi.

Beginilah cara “ terpecah” dijelaskan : Ketika ada area listrik yang sangat kuat terjadi ( 10.000 volt/inch), kondisi akan “matang” sehingga udara akan terpecah. Area listrik menyebabkan udara sekitar terpisah muatan ion positif dan electron – udara terionisasi.

Selalu diingat ionisasi bukan berarti bahwa terjadi lebih banyak ion negatif atau lebih banyak ion positif dibanding sebelumnya. Ionisasi ini berarti bahwa electron dan ion positif terpisah sangat jauh dibanding bentuk molekul sebelumnya atau bentuk struktur atomic. Intinya electron electron telah terbongkar dari struktur molekuler dari udara yang tidak terionisasi.

Pentingnya dari proses pemisahan/pembongkaran adalah electron bebas bergerak lebih mudah dibanding sebelum terjadinya pemisahan. Jadi udara yang terionisasi ( dikenal sebagai plasma) lebih konduktif dibanding dengan udara yang tidak terionisasi.Secara tidak sengaja kemampuan atau kebebasan electron untuk bergerak membuat benda apapun sebagai konduktor listrik yang baik. Sering kali, logam dijadikan referensi sebagai inti atom positif yang dikelilingi oleh cairan menyerupai electron. Itu yang membuat logam sebagai konduktor listrik yang baik.

Electron ini mempunyai mobilitas luar biasa, membiarkan arus electron untuk mengalir. Udara yang terionisasi menciptakan plasma dengan daya konduktivitas menyerupai logam. Plasma adalah alat natural yang digunakan untuk menetralkan muatan yang terpisah di area listrik. Bagi anda yang familiar dengan reaksi kimia api akan menyebutnya sebagai proses oksidasi. Oksidasi adalah proses dimana atom atau molekuler kehilangan electron ketika terurai oksigen. Dengan perbandingan kita bisa melihat proses ionisasi sebagai proses “ jalur terbakar” menembus udara sehingga petir dapat mengikuti jalurnya. Seperti menggali terowongan melewati gunung sehingga kereta dapat dilalui.

STEP LEADER PATTERN

Ketika proses ionisasi mulai terjadi dan plasma tebentuk, jalur tidak terbentuk secara instant. Kenyataanya akan terjadi banyak jalur terpisah berbentuk seperti akar dari awan. Jalur  ini menyerupai anak tangga.Anak tangga ini menyebar ke bumi dalam tahapan, yang tidak harus membentuk garis lurus ke bumi. Udara tidak terionisasi sama rata di segala arah.

Debu atau kotoran ( objek apapun) diudara akan menyebabkan udara terpecah lebih mudah dalam satu arah, membuat kesempatan lebih mudah bagi “Step Leader” mengenai  bumi lebih cepat. Juga bahwa bentuk area listrik akan sangat mempengaruhi jalur ionisasi. Bentuk ini tergantung dari lokasi partikel, dimana pada kasus ini terletak di bagian bawah dari awan dan permukaan bumi. Apabila awan terjadi parallel dengan permukaan bumi, dan area nya kecil  dimana lekukan bumi dapat diabaikan, dua lokasi akan bertindak seperti dua lempengan yang parallel.

Flux line selalu berpencar dalam garis lurus dari area sumber sebelum menuju ke tujuan ( daerah berlawanan dari lokasi sumber). Dengan pengetahuan ini, kita bisa katakana bahwa apabila bagian bawah dari awan tidak rata, maka flux line tidak terbentuk.

Mengingat kemungkinan ini, semakin jelas bahwa banyak factor yang mempengaruhi arah Step Leader. Kita berpikir bahwa jarak terdekat antara dua titik akan membentuk garis lurus; tapi pada kasus area listrik, flux lines mungkin tidak mengikuti jarak terdekat tersebut, dimana jarak terdekat tidak selalu menggambarkan jalur dengan sedikit resisten.

Jadi kita sekarang mengetahui awan yang mengandung listrik dan membentuk step leaders menyambar keluar dalam beberapa tahap.  Leaders ini sedikit berwarna keunguan yang teriluminasi menyala dan  menyebar ke leaders lain di beberapa area  dimana leaders utama berbelok atau berputar. Pada saat dimulai leader akan dalam bentuk  tetap sampai arus mengalir , tanpa memperhatikan apakah leader menyentuh tanah lebih dulu atau tidak. Pada dasarnya leader mempunyai dua kemungkinan : tetap berkembang pada tahap perkembangan plasma atau menunggu dengan sabar pada bentuk plasma sampai leaders lainnya mencapai sasaran.

Leader yang mencapai bumi lebih dahulu menyalurkan jalur konduktif antara awan dan bumi. Leader ini  bukanlah sambaran petir. Ini merupakan  jalur dimana sambaran petir akan mengikutinya. Sambaran petir  mendadak, besar , mengalirkan arus listrik yang bergerak dari awan menuju bumi.

STREAMER POSITIVE

Ketika step leaders mendekati bumi, objek pada permukaan bumi akan mulai merespon adanya area listrik yang kuat. Objek-objek menggapai awan dengan” mengembangkan” streamer positif . streamer ini memiliki warna keunguan dan tampil menyolok dengan tepi yang tajam.

Tubuh manusia bisa  menghasilkan  streamer positif  ketika menjadi subjek di area listrik. Sebenarnya apapun pada permukaan bumi memiliki daya potensial untuk menjadi streamer. Ketika dihasilkan, streamer tidak berlanjut berkembang menuju awan, menjadi penghubung antara jarak yang terpisah merupakan tugas step leader ketika step leader menuju kebawah secara bertahap.  Streamer menunggu dengan sabar, meluas ketika leaders mulai mendekat.

Hal yang terjadi kemudian adalah pertemuan step leader dan streamer. Seperti yang dibahas pada bagian awal. Streamer yang digapai oleh step leader tidak harus streamer terdekat dari awan. Sangat umum untuk petir menyambar tanah walapun disana terdapat pepohonan  atau penangkal petir atau objek tinggi  yang terletak dekat. Fakta bahwa step leader tidak memilih jalur  lurus memungkinkan hal ini terjadi.

Setelah step leader dan streamer bertemu, Dengan jalur  terbentuk lengkap , arus mengalir antara bumi dan awan. Peyaluran aliran merupakan jalan alamiah untuk menetralkan perbedaan potensial yang terjadi.  Kilat yang kita lihat ketika penghentian aliran terjadi bukan merupakan sambaran—ini merupakan efek local dari sambaran. Saat adanya arus aliran listrik, maka akan  terjadi suhu panas . dikarenakan jumlah sambaran petir yang sangat banyak, maka juga akan terjadi suhu panas yang tinggi. Faktanya ledakan petir suhu nya  lebih panas daripada  suhu permukaan matahari. Panas ini sebenarnya adalah penyebab kilatan warna putih-biru  yang terlihat.

Ketika leader dan streamer bertemu dan arus mengalir ( sambaran petir), udara disekitarnya menjadi sangat panas. Sangat panas sehingga kenyataannya meledak karena panas  menyebabkan udara lebih cepat memuai. Ledakan akan segera diikuti  oleh apa yang kita kenal dengan guntur (thunder). Guntur merupakan gelombang kejut memancar menyebar dari jalur sambaran. Ketika udara suhunya meningkat. Maka akan meluas secara cepat, menciptakan gelombang kompresi  menyebar ke udara sekitar. Gelombang kompresi ini terjadi dalam bentuk gelombang suara. Yang bukan berarti bahwa guntur ini tidak berbahaya.




SAMBARAN BERLANJUT

 

Ketika anda duduk berada didalam mobil dan anda melihat kilatan cahaya dari petir.  Hal pertama yang anda perhatikan bahwa terdapat banyak cabang kilatan yang muncul bersamaan dengan kilatan utama. Kemudian anda akan memperhatikan kilatan kilatan beberapa kali. Cabang yang anda lihat sebenarnya merupakan step leaders yang saling  berhubungan  yang berhasil mencapai sasaran.

Ketika sambaran pertama terjadi, aliran arus yang ada merupakan usaha untuk menetralisir perbedaan potensial listrik yang ada. Hal ini menyatakan bahwa arus listrik yang ada berhubungan dengan energi yang ada pada leaders lain mengalir ke tanah. Electron electron pada leaders lain terbebaskan bergerak menuju jalur sambaran. Jadi ketika sambaran petir terjadi, step leaders yang lain  menunjukan gambaran karakteristik sambaran  seperti jalur yang aseli.  Setelah sambaran petir yang aseli terjadi, biasanya diikuti oleh beberapa seri sambaran kedua. Sambaran-sambaran ini hanya mengikuti jalur  utama dari sambaran; step leader yang lain tidak berpartisipasi pada kejadian ini.

Pada kejadian alam, yang kita lihat biasanya tidak seperti apa yang terjadi sebenarnya, dalam kasus ini contohnya sambaran kedua. Sangat memungkinkan sambaran utama diikuti oleh 30-40 sambaran kedua. Tergantung rentang waktu antara sambaran, yang kita lihat seperti satu durasi yang lama pada sambaran utama, atau sambaran utama diikuti oleh sambaran sambaran pada jalur utama . Kondisi ini mudah dimengerti apabila kita menyadari bahwa sambaran kedua bisa terjadi pada saat kilat dari sambaran utama terjadi dalm waktu yang lebih lama seharusnya.

Dengan bukti yang sama, sambaran kedua bisa terjadi setelah kilat dari sambaran utama selesai, sambaran utama akan terlihat berkalp-kelip. Sekarang kita mengetahui  proses terjadinya sambaran petir. Sangat mengagumkan bagaimana semau prose situ terjadi, dari awal ionisasi terjadi sampai terjadinya sambaran petir, yang terjadi dalam bilangan detik.

Leia Mais >>