KENAPA GARAM DIGUNAKAN SEBAGAI BAHAN UNTUK PEMBUAT HUJAN BUATAN????

FISIKA LINGKUNGAN

 “KENAPA GARAM DIGUNAKAN SEBAGAI BAHAN UNTUK MEMBUAT HUJAN BUATAN”

          

NAMA: ANA FERAWATI

NIM: A1C317075

KELAS: PENDIDIKAN FISIKA REGULER A 2017

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

 JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMUPENGETAHUANALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS JAMBI

 2019

Mengapa Menggunakan Garam Untuk Membuat Hujan Buatan?

Sejarah Hujan buatan di dunia dimulai  pada tahun 1946 oleh penemunya Vincent Schaefer dan Irving Langmuir, dilanjutkan setahun kemudian 1947 oleh Bernard Vonnegut.Yang sebenarnya dilakukan oleh manusia adalah menciptakan peluang hujan dan “mempercepat” terjadinya hujan. Nama yang digunakan sebagai upaya “membuat hujan” adalah menjadi Teknologi Modifikasi Cuaca (TMC). Yang dilakukan oleh manusia pada TMC, adalah “mempengaruhi” proses yang terjadi di awan sebagai “dapur” pembuat hujan. Sehingga mempercepat peluang terjadinya hujan. 

Bahan untuk Mempengaruh proses yang terjadi di awan terdiri dari dua jenis yaitu : 

1. Bahan untuk “membentuk” es, dikenal dengan glasiogenik, berupa Perak Iodida (AgI). 

2. Bahan untuk “menggabungkan” butir-butir atmosphere di awan, dikenal dengan higroskopis, berupa garam dapur atau Natrium Chlorida (NaCl), atau CaCl2 dan Urea. 

Di Indonesia, upaya “hujan buatan” ini diperlukan untuk : 

1. Antisipasi Ketersediaan Air, misal pengisian waduk, danau, untuk keperluan atmosphere bersih, irigasi, pembangkit listrik (PLTA). 

2. Antisipasi Kebakaran hutan/lahan, kabut asap

1. Proses Hujan Buatan : 

Sifat awan yang menyebabkan hujan oleh manusia digunakan untuk membuat hujan buatan. Dalam mempercepat hujan, orang memberi zat higroskopis sebagai inti kondensasi (perak dioksida, kristal es, es kering atau CO2 padat). Zat-zat tersebut ditaburkan ke udara dengan menggunakan pesawat terbang. Pembuatan hujan buatan disebut sebagai suatu proses pemodifikasian awan dengan menggunakan bahan-bahan kimia, terutama NaCl (garam dapur). Kemarau panjang seperti yang kita alami sekarang memerlukan usaha untuk menghadapi tantangan iklim. Kemarau panjang menyebabkan tanah kering, atmosphere sulit diperoleh, sungai mengering sedangkan angin menerbangkan debu-debuan. Tantangan iklim berupa kelangkaan hujan akibat kemarau panjang dapat dilakukan dengan teknologi tinggi berupa hujan buatan. Cara ini tak bisa terus dilakukan sembarangan karena biayanya terlalu mahal. Hujan buatan hanya ditempuh bila keadaan memang keadaan demikian kritis. Apalagi usaha untuk melakukan hujan buatan ini terkadang hasilnya tepat dan terkadang meleset atau tak sesuai dengan yang diharapkan.

Para ahli yang mengetahui terbentuknya awan, terjadinya kondensasi, presipitasi dan lainnya sangat membantu untuk melakukan usaha dan percobaan dalam memodifikasi cuaca untuk mempercepat turunnya hujan. Dalam pembuatan hujan buatan mereka hanya melakukan usaha untuk mendorong dan mempercepat turunnya hujan atau berusaha agar uap atmosphere yang telah ada di udara berkondensasi dengan cepat sehingga pembentukan butir-butir atmosphere dapat segera berlangsung di awan. Pembentukan butir-butir atmosphere tersebut merupakan titik awalnya terjadi hujan. Usaha ini dilakukan dengan menyebarkan zat kimia atau garam halus ke udara dengan bantuan pesawat terbang. Untuk tahap ini hujan yang diharapkan belum tentu akan turun, karena dilakukan proses lanjutan dengan menyebarkan butir-butiran besar di awan. Butiran tersebut akan bertumbukan dan bergantung dengan butir-butir atmosphere ini akan menjadi berat dan akan meninggalkan awan jatuh sebagai hujan.

Di daerah yang beriklim tropis, awannya dapat digolongkan dalam awan panas. Untuk mempercepat timbulnya hujan hanya dapat dilakukan melalui proses pembentukan awan panas secara alami.

2. Bahan-bahan kimia yang diperlukan 

Untuk mempercepat turunnya hujan buatan dengan memberi zat higroskopis sebagai inti kondensasi. Garam-garaman seperti NaCl dan CaCl2 dalam bentuk bubuk dengan hole 10-50 mikron, ternyata cukup higroskopis jika disebarkan di udara. Garam-garam itu di udara akan berperan sebagai titik pangkal pembentukan uap-uap atmosphere pada awan. Pembentukan butir-butir atmosphere juga dapat dilakukan dengan penyebaran garam-garaman tersebut. Tindakan selanjutnya dapat digunakan bubuk urea. Penyebaran bubuk urea dilakukan beberapa jam setelah penyebaran garam-garaman tadi atau setelah tumbuh awan-awan kecil secara berkelompok pada beberapa beberapa tempat. Bubuk urea selain dapat membentuk awan lebih lanjut, juga bersifat endotermi (menyerap panas) yang sangat baik bila bereaksi dengan atmosphere atau uap air. Penyebaran bubuk urea di siang hari dapat mendinginkan lingkungan sekitarnya sehingga kelompok-kelompok kecil awan segera bergabung menjadi kelompok-kelompok besar. Kelompok awan besar biasanya segera terlihat agak kehitam-hitaman artinya awan hujan telah terbentuk. Tindakan berikutnya adalah penyebaran larutan yang berkomposisi air, urea serta amonium nitrat dengan perbandingan 4 : 3 : 1 ke dalam kelompok-kelompok besar awan yang tampaknya hitam. Besarnya larutan yang disebarkan antara 50 u – 100 u dengan menggunakan peralatan mikron atmosphere yang dipasang di pesawat. Larutan ini cukup dingin yaitu sekitar 4° C, yang akan mengikat awan dan mudah meresap ke dalam awan, sehingga dapat mendorong pembentukan butir-butir atmosphere yang lebih besar karena berat butir-butir atmosphere tersebut akan turun dan menimbulkan hujan.

Garam-garaman yang telah disebarkan di udara punya sifat-sifat fisis tertentu, seperti NaCl dan CaCl2 bila bereaksi dengan atmosphere dapat mengeluarkan panas, sedangkan urea dapat menyerap panas. Karena itu waktu disebar di udara akan timbul reaksi sebagai berikut:

NaCl + H2O —- ion-ion + 910 K Cal (eksoterm)

CaCl2 + H2O — ion-ion + 915 K Cal (eksoterm)

Urea + H2O —- ion-ion – 425 K Cal (endoterm)

Sifat garam-garam tersebut dapat dikemukakan sebagai berikut:

Sifat NaCl (garam dapur): berbentuk kristal, mudah larut dalam atmosphere (36 g/100 ml atmosphere daripada 20°C), dalam bentuk bubuk bersifat higroskopis, banyak terdapat di udara (dari atmosphere laut), campuran NaCl dengan es cair mencapai -20°C. Sedangkan CaCl2 adalah berbentuk kristal. Garam dapur yang dimaksud bukanlah garam meja, tetapi adalah garam yang mempunyai sifat higroskopis yang jauh lebih besar daripada garam meja, sehingga garam meja tak dapat digunakan.

3. Perhitungan waktu yang tepat

Sebelum menyebarkan garam-garaman faktor-faktor klimatologi di daerah itu harus diperhitungkan. Penyebaran dilakukan pada ketinggian 4000-7000 kaki, dengan perhitungan faktor arah angin dan kecepatannya yang akan membawa awan ke daerah sasaran. Penyebaran NaCl dan CaCl2 hendaknya dilakukan pada pagi hari sekitar 07.30, dengan perhitungan karena pembentukan awan berlangsung pada pagi hari (dengan memperhatikan terjadinya penguapan).

Penyebaran bubuk urea biasanya dilakukan sekitar pukul 12.00, dengan perhitungan awan dalam kelompok-kelompok kecil telah terbentuk, sehingga memungkinkan penggabungan awan dalam kelompok besar. Kelompok awan besar yang dimaksud yang dasarnya tampak kehitam-hitaman.

Saat awan besar dengan dasar yang kehitam-hitaman terbentuk, sekitar pukul 15.00 dilakukan penyebaran larutan campuran yang telah dikemukakan di atas. Perhitungannya pada jam-jam tersebut awan telah terbentuk. Perhitungan lainnya yang harus diperhatikan adalah faktor cuaca yang memenuhi persyaratan, yaitu yang mengandung uap atmosphere dengan kelembapan minimal 70%. Kelembapan harus memadai sehingga waktu inti kondensasi (NaCl dan CaCl2) disebarkan akan segera terjadi kondensasi. Kecepatan angin juga di daerah itu sekitar 10 knots dan tak terdapat lapisan inversi di udara.

Awan sebenarnya juga telah mengandung uap air, hasil penguapan dari laut, sungai, danau dan dari tumbuhan. Namun, kandungan uap air masih di bawah titik jenuh sehingga tidak terjadi kondensasi membentuk air hujan. Yang dimaksud titik jenuh adalah kandungan maksimum uap air yang diijinkan di udara agar tetap stabil menjadi uap air dan tidak berubah fase menjadi fase cair. Titik jenuh tersebut bergantung pada suhu dan tekanan udara. Makin tinggi suhu udara maka titik jenuh terjadi pada kandungan uap air yang lebih tinggi, dan sebaliknya. Ketika kelembaban udara 80% artinya kandungan uap air masih 80% dari titik jenuh dan tidak akan terjadi hujan. Titik jenuh adalah kondisi ketika kelembanan udara sama dengan 100%. Jika tiba-tiba kelembaban di atas 100% maka kondisi menjadi tidak stabil. Kelebihan uap air sebanyak 20% akan mengalami perubahan fase menjadi zat cair sehingga kelembaban akhir udara maksimal 100%. Dengan demikian, agar terjadi kondensasi dan hujan, maka suhu awan harus turun sehingga kelembaban uap yang semula di bawah titik jenuh menjadi di atas titik jenuh (ingat makin rendah suhu maka kandungan uap air yang bersesuaian dengan titik jenuh makin kecil). Kelebihan kelembaban itu akan berubah menjadi cair dan turun sebagai hujan. Mekanisme terbentuknya titik-titik zat cair dari uap disebut nukleasi. Sebenarnya molekul sering bertabrakan dan membentuk kumpulan molekul. Namun jika ukuran kumpulan molekul kurang dari jari-jari kritis maka kumpulan tersebut kembali menjadi molekul terpisah. Jari-jari kritis ditentukan oleh energi permukaan dan energi Gibbs zat cair. Energi permukaan cenderung memecah kumpulan molekul sedangkan energi Gibbs cenderung menyatukan molekul. Kompetisi dua energi tersebut yang menentukan jari-jari kiritis. Ketika secara tiba-tiba ukuran kumpulan molekul lebih besar dari jari-jari kiritis maka ukuran kumpulan tersebut bertambah terus (tumbuh) hingga membentuk tetes air yang besar. Proses ini ditunjukkan oleh Gambar 1.65.

Jika kandungan air di awal selalu lebih rendah daripada titik jenuh maka tidak akan terjadi hujan. Kondisi inilah yang terjadi saat musim kemarau. Pancaran sinar matahari sangat menentukan kondisi tersebut. Suhu atmosfer yang tinggi dan penguapan yang rendah menjadi faktor utama penyebab tidak tercapainya titik jenuh uap air di awan. Dalam kondisi demikian pembuatan hujan buatan merupakan satu langkah untuk mengurangi efek kekurangan air. Proses pembuatan hujan buatan dilakukan dengan menyebar garam di awan yang mengandung cukup banyak uap air. Setelah menunggu beberapa saat maka di lokasi tempat garam disebar terjadi hujan yang umumnya sangat local.

Ø  Apa efek pemberian garam?

Garam akan terurai menjadi ion-ion. Ketika ion masuk ke dalam kumpulan molekul air maka sebagian molekul menjadi bermuatan positif dan sebagian menjadi bermuatan negatif. Molekul yang telah terionisasi tersebut menghasilkan tarikan tambahan pada molekul. Dengan demikian, pada kasus ini yang berperan menyatukan molekul menjadi dua: energi Gibbs dan gaya tarik listrik akibat tarikan molekul yang terionisasi. Ini berakibat jari-jari kritis bagi terbentuknya droplet menjadi lebih kecil. Proses ini sering disebut “ion-induced nucleation”. Dengan demikian, hujan lebih mudah terjadi. Prinsip serupa telah digunakan oleh ahli fisika pawa awal abad 20 untuk mendeteksi keberadaan partikel elementer melalui ruang berawal (cloud chamber). Suatu ruang diisi dengan uap air yang mendekati titk jenuh. Uap persebut sudah siap untuk mengalami kondensasi menjadi titik-titik air. Ketika ada partikel bermuatan yang melintas dalam ruang tersrbut maka sepanjang lintasan terjadi kondesasi karena mekanisme ion-induced nucleation. Prosesnya sama dengan pembentukan hujan buatan di mana titik air terbentuk karena pemberian garam. Jika dalam ruang tersebut juga diberikan medan listrik maka lintasan partikel membelok akibat gaya listrik. Berdasarkan arah pembelokan tersebut maka jenis muatan partikel partikel dapat ditentukan.

Gambar 1.66 adalah contoh cloud chamber beserta lintasan yang dihasilkan. Cloud chamber diperkenalkan oleh Charles Thomson Rees Wilson dari Skotlandia. Wilson menerima hadiah Nobel Fisika tahun 1927 atas penemuan ini. Dengan alat ini telah ditemukan positron (electron bermuatan positif) oleh Carl David Anderson tahun 1932. Keberadaan positron telah diramalkan secara teori oleh ahli fisika Inggris Paul Dirac tahun 1928 dan baru ditemukan empat tahun kemudian oleh Anderson. Atas penemuan ini, Anderson menerima hadiah Nobel Fisika tahun 1936.

Jadi kesimpulannya untuk mempercepat turunnya hujan buatan dengan memberi zat higroskopis sebagai inti kondensasi (garam-garaman NaCl dan CaCl2) pada waktu yang tepat.

Sumber:

http://www.guruamir.com/2017/05/mengapa-membuat-hujan-buatan.html

http://note-why.blogspot.com/2013/02/cara-membuat-hujan-buatan-dengan-garam.html

 http://note-why.blogspot.com/2013/02/cara-membuat-hujan-buatan-dengan-garam.html