Materi Kimia di Atmosfir Chapter 20.5 - 20.8
1. Tujuan [kembali]
- Mengetahui dan memahami prinsip dan dampak efek rumah kaca
- Mengetahui dan memahami prinsip hujan asam
- Mengetahui dan memahami prinsip asap fotokimia
- Mampu memahami prinsip polusi dalam ruangan
A. Sensor Inframerah
Rangkaian sensor infra merah menggunakan foto transistor dan led infra merah yang dihubungkan secara optik. Foto transistor akan aktif apabila terkena cahaya dari led infra merah. Antara Led dan foto transistor dipisahkan oleh jarak.
B. Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, di mana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Relay adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya.
D. Ground
Grounding listrik adalah suatu sistem instalasi listrik yang bisa meniadakan beda potensial sebagai pelepasan muatan listrik berlebih pada suatu instalasi listrik dengan cara mengalirkannya ke tanah sehingga istilah sehari hari yang sering digunakan yaitu pentanahan atau arde. Cara kerja sensor pir adalah ketika tangan berada di depan sensor maka sensor akan menangkap pancara sinar inframerah pasif yang berada pada tangan dengan suhu yang berbeda dengan suhu lingkungan sekitarnya menyebab material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi.
E. Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm
F. Battery Cell
Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik
G. Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara.
H. Volt Meter
Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik.
I. LED
Lampu LED adalah produk diode pancaran cahaya yang disusun menjadi sebuah lampu.
20.5 Efek Rumah kaca [kembali]
Meskipun karbon dioksida hanyalah gas jejak di atmosfer bumi, dengan konsentrasi tertentu sekitar 0,033 persen volume, ini memainkan peran penting dalam mengendalikan iklim kita. Efek rumah kaca yang menggambarkan terperangkapnya panas dekat permukaan bumi oleh gas di atmosfer, terutama karbon dioksida. rumah kaca memancarkan sinar matahari yang terlihat dan menyerap sebagian inframerah (IR), sehingga menjebak panas. Karbon dioksida bertindak seperti atap kaca, kecuali bahwa kenaikan suhu di rumah kaca terutama disebabkan oleh sirkulasi udara yang terbatas di dalam. Perhitungan menunjukkan bahwa jika atmosfer tidak mengandung karbon dioksida, suhu bumi akan menjadi 30 ° C lebih dingin! Gambar 20.11 menunjukkan siklus karbon di ekosistem global kita. Pengalihan karbon dioksida ke dan dari atmosfer merupakan bagian penting dari siklus karbon. Karbon dioksida diproduksi ketika ada bentuk karbon atau senyawa yang mengandung karbon dibakar karena kelebihan oksigen. Banyak karbonat mengeluarkan CO2 saat dipanaskan, dan semua mengeluarkan CO2 saat diolah dengan asam:
CaCO3(s) →CaO(s) + CO2(g)
CaCO3(s) + 2HCl(aq) →CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Energi radiasi matahari yang diterima oleh bumi didistribusikan melalui pita panjang gelombang antara 100 dan 5000 nm, tetapi sebagian besar terkonsentrasi di 400 hingga Rentang 700-nm, yang merupakan wilayah spektrum yang terlihat (Gambar 20.12). Sebaliknya,radiasi termal yang dipancarkan permukaan bumi dicirikan oleh panjang gelombang yang lebih panjang dari 4000 nm (wilayah IR) karena suhu permukaan rata-rata yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan matahari. Radiasi IR yang keluar dapat diserap oleh air dan karbon dioksida, tetapi tidak oleh nitrogen dan oksigen. Semua molekul bergetar, bahkan pada suhu terendah. Energi yang terkait dengan getaran molekul dikuantisasi, seperti energi elektronik atom dan molekul. Untuk bergetar lebih energik, molekul harus menyerap foton a panjang gelombang tertentu di wilayah IR. Namun, pertama-tama momen dipolnya harus berubah selama getaran. [Ingatlah bahwa momen dipol suatu molekul adalah produk dari muatan dan jarak antar muatan (lihat hal. 423).] Gambar 20.13
Menunjukkan bagaimana molekul diatomik dapat bergetar. Jika molekulnya seperti homonuklir N2 dan O2, tidak ada perubahan momen dipol; molekulnya memiliki nol momen dipol tidak peduli seberapa jauh atau dekat dua atom tersebut. Kita sebut molekul semacam itu IR-tidak aktif karena tidak dapat menyerap radiasi IR. Di sisi lain, semua molekul diatomik heteronuklir aktif-IR; artinya, mereka semua bisa menyerap radiasi IR karena momen dipolnya terus berubah sebagai ikatan panjangnya berubah. Molekul poliatomik dapat bergetar dengan lebih dari satu cara.
Tingkat kenaikan saat ini sekitar 1 ppm (1 bagian CO2 per juta bagian udara) berdasarkan volume per tahun, yang setara dengan 9 3 109 ton CO2! Ilmuwan telah memperkirakan bahwa pada tahun 2014 konsentrasi CO2 akan melebihi praindustri tingkat sekitar 40 persen. Selain CO2 dan H2O, gas rumah kaca lainnya, seperti CFC, CH4,NOx, dan N2O juga memberikan kontribusi yang cukup besar terhadap pemanasan atmosfer.
Diperkirakan oleh beberapa ahli meteorologi bahwa harus terjadi penumpukan gas rumah kaca terus pada kecepatannya saat ini, suhu rata-rata bumi akan meningkat sekitar 1 ° menjadi 3 ° C di abad ini. Meskipun kenaikan suhu beberapa derajat mungkin tampak tidak signifikan, sebenarnya cukup besar untuk mengganggu keseimbangan termal dan bisa menyebabkan gletser dan es mencair. Akibatnya, permukaan laut akan naik dan daerah pesisir akan banjir. Untuk memerangi efek rumah kaca, kita harus menurunkan emisi karbon dioksida. Ini dapat dilakukan dengan meningkatkan efisiensi energi pada mobil dan pemanas rumah tangga dan penerangan, dan dengan mengembangkan sumber energi bahan bakar nonfosil, seperti pemanfaatan sel surya.Melestarikan hutan merupakan salah satu cara mengurangi effek rumah kaca. Mengubah hutan menjadi lahan pertanian untuk tanaman dan padang rumput untuk ternak dapat menyebabkan kerusakan yang tidak dapat diperbaiki pada ekosistem yang rapuh dan mengubah iklim secara permanen pola di Bumi.
Gambar 20.18 menunjukkan peningkatan suhu secara bertahap selama bertahun-tahun dan
20.6 Hujan asam [kembali]
Setiap tahun hujan asam menyebabkan kerusakan batu bangunan dan patung di seluruh dunia.Hujan asam juga beracun bagi tumbuh-tumbuhan dan kehidupan akuatik. Banyak kasus yang terdokumentasi dengan baik menunjukkan secara dramatis bagaimana hujan asam telah menghancurkan lahan pertanian dan hutan dan membunuh organisme akuatik.
Amerika Serikat bagian timur laut memiliki pH rata-rata sekitar 4,3 (Gambar 20.21). Karena CO2 di atmosfer tidak akan seimbang dengan air hujan diperkirakan akan menghasilkan pH kurang dari 5,5, sulfur dioksida (SO2) dan, ke lebih rendah Sejauh ini, nitrogen oksida dari emisi mobil diyakini bertanggung jawab atas keasaman tinggi air hujan. Oksida asam, seperti SO2, bereaksi dengan air menghasilkan asam yang sesuai. Ada beberapa sumber SO2 atmosfer. Alam itu sendiri menyumbang banyak SO2 dalam bentuk letusan gunung berapi.
Oksida logam dapat direduksi lebih mudah daripada sulfida (dengan logam yang lebih reaktif atau dalam beberapa kasus oleh karbon) ke logam bebas. Meskipun peleburan merupakan sumber utama SO2, pembakaran bahan bakar fosil masuk industri, pembangkit listrik, dan rumah menyumbang sebagian besar SO2 yang dipancarkan ke suasana. Kandungan sulfur batubara berkisar 0,5 sampai 5 persen massa, tergantung pada sumber batubara. Kandungan sulfur dari bahan bakar fosil lainnya adalah variabel serupa. Minyak dari Timur Tengah, misalnya, memiliki kandungan sulfur yang rendah yang dari Venezuela memiliki kandungan sulfur yang tinggi. Pada tingkat yang lebih rendah, kandungan nitrogensia senyawa dalam minyak dan batubara diubah menjadi nitrogen oksida, yang bisa juga mengasamkan air hujan. Secara keseluruhan, sekitar 50 juta hingga 60 juta ton SO2 dilepaskan ke atmosfer setiap tahun! Di troposfer, SO2 hampir semuanya teroksidasi menjadi H2SO4 dalam bentuk aerosol, yang berakhir dengan presipitasi basah atau hujan asam. Mekanisme untuk file konversi SO2 menjadi H2SO4 cukup kompleks dan tidak sepenuhnya dipahami. Reaksinya diyakini diprakarsai oleh radikal hidroksil (OH):
OH+SO2→HO+SO2
Radikal HOSO2 selanjutnya dioksidasi menjadi SO3:
HOSO2 +O2→HO2 + SO3
Sulfur trioksida yang terbentuk kemudian akan bereaksi dengan cepat dengan air membentuk asam sulfat:
20.7 Asap fotokimia [kembali]
Kata "smog" diciptakan untuk menggambarkan kombinasi asap dan kabut itu menyelimuti London selama tahun 1950-an. Penyebab utama awan berbahaya ini adalah sulfur dioksida. Hari ini, bagaimanapun, kita lebih akrab dengan kabut fotokimia, yang dibentuk oleh reaksi knalpot mobil di hadapan sinar matahari. Knalpot mobil sebagian besar terdiri dari NO, CO, dan berbagai hidrokarbon yang tidak terbakar. Gas-gas ini disebut polutan primer karena mereka bergerak secara seri reaksi fotokimia yang menghasilkan polutan sekunder. Ini adalah yang kedua polutan — terutama NO2 dan O3 — yang bertanggung jawab atas penumpukan kabut asap. Oksida nitrat adalah produk dari reaksi antara nitrogen atmosfer dan oksigen pada suhu tinggi di dalam mesin mobil. Setelah dilepaskan ke atmosfer, oksida nitrat dioksidasi menjadi nitrogen dioksida. Sinar matahari menyebabkan dekomposisi fotokimia NO2 (pada panjang gelombang yang lebih pendek dari 400 nm) menjadi NO dan O. Oksigen atom adalah spesies yang sangat reaktif yang dapat memulai sejumlah penting reaksi, salah satunya adalah pembentukan ozon dimana M adalah beberapa zat inert seperti N2. Ozon menyerang tautan C “C di dalamnya.
dimana R mewakili kelompok atom C dan H. Di daerah yang dipenuhi kabut asap, reaksi ini bisa terjadi menyebabkan ban mobil retak. Reaksi serupa juga merusak jaringan paru-paru dan zat biologis lainnya. Ozon dapat dibentuk juga oleh serangkaian reaksi yang melibatkan sangat kompleks hidrokarbon yang tidak terbakar, nitrogen oksida, dan oksigen. Salah satu produknya reaksi adalah peroxyacetyl nitrate, PAN. PAN adalah lachrymator yang kuat, atau penghasil air mata, dan menyebabkan kesulitan bernapas. Gambar 20.24 menunjukkan variasi tipikal dengan waktu pencemar primer dan sekunder. Awalnya konsentrasi NO2 cukup rendah. Begitu radiasi matahari menembus atmosfer, lebih banyak NO2 yang terbentuk dari NO dan O2. Perhatikan bahwa konsentrasi ozon tetap cukup konstan pada tingkat yang rendah di pagi hari jam. Ketika konsentrasi hidrokarbon dan aldehida yang tidak terbakar meningkat di udara, konsentrasi NO2 dan O3 juga meningkat pesat. Jumlah sebenarnya, dari Tergantung lokasi, lalu lintas, dan kondisi cuaca, tetapi keberadaannya selalu disertai kabut asap (Gambar 20.25). Oksidasi hidrokarbon menghasilkan berbagai zat antara organik, seperti alkohol dan asam karboksilat, yang semuanya kurang mudah menguap dibandingkan hidrokarbon itu sendiri. Zat ini akhirnya mengembun menjadi tetesan kecil cairan. Penyebaran tetesan ini di udara, disebut aerosol, menyebarkan sinar matahari dan mengurangi jarak pandang. Interaksi ini juga membuat udara tampak kabur. Karena mekanisme pembentukan kabut fotokimia menjadi lebih dipahami, upaya besar telah dilakukan untuk mengurangi penumpukan polutan primer. Paling mobil sekarang dilengkapi dengan pengubah katalitik yang dirancang untuk mengoksidasi CO dan hidrokarbon yang tidak terbakar menjadi CO2 dan H2O dan untuk mereduksi NO dan NO2 menjadi N2 dan O2 (lihat Bagian 13.6). Mesin mobil yang lebih efisien dan transportasi umum yang lebih baik sistem juga akan membantu mengurangi polusi udara di daerah perkotaan. Sebuah teknologi terkini Inovasi untuk memerangi kabut asap fotokimia adalah melapisi radiator mobil dan kompresor AC dengan katalis platina. Dilengkapi dengan baik, mobil yang sedang berjalan bisa bersihkan udara yang mengalir di bawah kap dengan mengubah ozon dan karbon monoksida.
Di kota seperti Los Angeles, di mana jumlah mil yang ditempuh dalam satu hari hampir sama 300 juta, pendekatan ini secara signifikan akan meningkatkan kualitas udara dan mengurangi Peringatan “tingkat ozon tinggi” sering dikeluarkan untuk penduduknya. Bahkan, sebuah drive di jalan bebas hambatan akan membantu membersihkan udara!
20.8 Polusi dalam Ruangan [kembali]
Kualitas udara di rumah dan di tempat kerja dipengaruhi oleh aktivitas manusia, konstruksi bahan, dan faktor lain di lingkungan terdekat kita. Yang biasa polutan dalam ruangan adalah radon, karbon monoksida dan karbon dioksida, serta formaldehida. Risiko dari Radon Dalam kasus yang dipublikasikan di pertengahan 1980-an, seorang karyawan melapor untuk bekerja di Limerick Nuclear Power Plant di Pennsylvania menyalakan monitor radiasi pabrik. Yang mengherankan, sumber pencemarannya ternyata bukan dari tanaman, melainkan radon di rumahnya! Banyak yang telah dikatakan dan ditulis tentang potensi bahaya radon sebagai polutan udara. Apa itu radon? Dari mana asalnya Dan bagaimana hal itu mempengaruhi kesehatan kita? Radon adalah anggota Grup 8A (gas mulia). Ini adalah produk perantara dari peluruhan radioaktif uranium-238. Semua isotop radon bersifat radioaktif, tapi radon-222 adalah yang paling berbahaya karena memiliki waktu paruh terpanjang — 3,8 hari. Radon,
yang menyumbang sedikit lebih dari setengah radioaktivitas latar belakang di Bumi, dihasilkan sebagian besar dari mineral fosfat uranium (Gambar 20.26). Sejak tahun 1970-an, tingkat radon yang tinggi telah terdeteksi di rumah-rumah yang dibangun di atas reklamasi tanah di atas endapan tailing pabrik uranium. Radon tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa gas memasuki gedung melalui retakan kecil di lantai basement (Gambar 20.27).
Partikel radioaktif padat ini dapat menempel pada debu dan asap di udara, yang dihirup ke paru-paru dan mengendap di saluran pernapasan. Dalam jangka waktu yang lama, partikel α dipancarkan oleh polonium dan produk pembusukannya, yang juga radioaktif, dapat menyebabkan kanker paru-paru. Untuk mengujinya, Langkah pertama adalah mengukur tingkat radon di ruang bawah tanah dengan kit uji . Kit jangka pendek dan jangka panjang tersedia (Gambar 20.28).
Pengujian jangka pendek menggunakan arang aktif (yaitu, dengan perlakuan panas arang) untuk mengumpulkan produk peluruhan radon selama beberapa hari. Wadah tersebut dikirim ke laboratorium Untuk diuji tingkat Radonnya.
Prosedur Percobaan [kembali]
1. Prosedur Perakitan
- Siapkan alat dan bahan pada library proteus
- letakan alat dan bahan tadi pada papan rangkaian di proteus
- selanjutnya hubungkan setiap komponen pada rangkaian dengan kabel,jangan sampai salah karena jika salah maka rangkaian tidak akan bisa berjalan dengan semestinya.
- selanjutnya ubah Baterai menjadi 15 volt dan relay nya menjadi 12volt.
- setelah itu masukan data library sensor Magnet dengan mencarinya pada file c pc masing-masing,jika tidak ada bisa mendownload nya pada link download di bawah
- setelah itu tinggal mengetes rangakaian di proteus.
Rangkaian Simulasi [kembali]
1.Foto Rangkaian
Video [kembali]
Video effek rumah kaca
Video simulasi rangkaian
1. Donwload Simulasi Proteus : Klik disini..
2. Download Gambar Rangkaian : Klik disini..
3. Download Video rangkaian : Klik disini..
4. Download HTML : Klik disini..
5. Datasheet :
6. Download library Sensor Gas MQ7 : Klik disini..
1. Video Effek rumah kaca : Klik disini..
2. HTML : Klik disini..
Tidak ada komentar:
Posting Komentar