Makalah
Hubungan Pemanasan Global dengan Hukum Termodinamika
Disusun Oleh
Valerian Mahdi Pratama
SMA Negeri 38 Jakarta
2
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 𝐶𝑂2 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 – 1899 sampai 2001 – 2005, temperatur bumi bertambah sebanyak 0.57 – 0.95 ℃, dengan tren peningkatan 0.10 – 0.16 ℃ 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)
3 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
4
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 ± 0.18 °C. Meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi yang terjadi adalah akibat meningkatnya emisi gas rumah kaca, seperti; 𝐶𝑂2, 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 𝐶𝑂2 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
𝐶𝑂2 di atmosfer akan terus meningkat.
5
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 𝐶𝑂2 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). 𝐶𝑂2 berbeda, bagaimanapun, aktivitas masyarakat kita merubah konsentrasi 𝐶𝑂2 di atmosfer. Efek rumah kaca membuat kehidupan di bumi terus berlangsung dengan menjaga bumi tetap hangat (sekitar 30 ℃). 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
𝚫𝐄𝐌 + 𝚫𝑼 = 𝑸 − 𝑾
(Persamaan 2-1)
dengan Δ𝐸𝑀 merupaka perubahan energi mekanik, Δ𝑈 merupakan perubahan energi internal, Q merupakan kalor dan W merupakan usaha. (Douglas C. Giancoli, 2014)
D. Hukum Termodinamika Kedua
6
terkait hukum termodinamika kedua adalah pernyataan dari R. J. E. Clausius, yaitu
“Kalor dapat mengalir dari benda panas ke benda dingin secara spontan, namun kalor tidak dapat mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas”. Secara matematis, hukum ini dinyatakan sebagai
𝚫𝑺 =𝑸𝑻
(Persamaan 2-2)
dengan Δ𝑆 merupakan perubahan entropi suatu sistem, Q adalah kalor dan T menyatakan temperatur dalam Kelvin. (Douglas C. Giancoli, 2014)
E. Polusi Udara
7
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
8
BAB 4
Penutup
9
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.
