Suhu Dingin dan Umekbubu: Ini Penjelasan Fisika Asas Black

 

Salah satu kebudayaan orang timor yang masih bertahan hingga kini adalah rumah tradisional. Rumah bulat atau dalam bahasa dawan timor disebut umekbubu. Umekbubu terdiri dari dua suku kata “ume” dan “kbubu”, (ume = rumah, kbubu = bulat = lingkaran). Bentuk atap yang melingkar membentuk setengah lingkaran dengan bagian atapnya melengkung tinggi menyerupai setengah tempurung kelapa kering. Umekbubu banyak ditemukan di daerah pedalaman pulau Timor, Nusa Tenggara Timur .

Umekbubu dipercayai sebagai rumah tempat bersekutu dan bersenyawa. Kebiasaan berkumpul bersama keluarga dalam satu ruangan tertutup tanpa jendela adalah cara mereka untuk tetap bertahan hidup dari fluktuasi suhu yang tak menentu.

Musim dingin yang berkepanjangan umekbubu sebagai solusi untuk mengamankan diri dan bahan makan lokal. Umekbubu juga sebagai tempat ritual adat. Tempat tinggal leluhur yang di tahtakan oleh keluarga sebagai penjaga dan kekuatan orang dawan timor.

Hari ini, Jumat 13 Mei 2023 pukul 19.00 Wita, saya berada di Kabupaten Timor Tengah Utara. Udara malam hari terasa lebih dingin. Menurut beberapa orang tua di kampung, musim dingin telah tiba. Salah satu tanda bahwa beberapa tumbuhan telah berbunga. Tumbuhan itu adalah turis ( tuin sufa = bahasa dawan ). Suhu udara luar mencapai 18 ^o C dan suhu udara kamar 22 ^o C dengan tingkat kelembaban 80% pada ketinggian 970 dpl (dari permukaan laut).

Suhu udara yang mencekam di malam hari bisa berdampak buruk bagi kehidupan manusia. Suhu dan kalor adalah fenomena alam yang penuh tanda tanya, apa dan bagaimana bisa terjadi? Semuanya dapat dijelaskan secara sains.

Suhu

Kata “suhu” selalu berkaitan dengan benda panas dan dingin. Antara panas tinggi, panas sedang, dingin, cukup dingin dan sangat digin belum tentu memiliki suhu yang sama. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang lebih rendah.

Perbedaan tinggi dan rendahnya suhu dapat diukur dengan menggunakan alat termometer. Tingkatan ukuran panas dan dingin suatu benda dapat dijelaskan dengan skala pengukuran. Jadi, suhu adalah istilah yang digunakan untuk mendeskripsikan panas atau dingin berdasarkan skala yang ditunjuk oleh alat ukur. Suhu adalah tingkatan derajat panas dan atau dingin suatu benda yang diukur dengan skala termometer.

Skala termometer diukur dalam satuan Celsius, Kelvin, Fahrenheit dan Reamur.  Namun, dalam sitem satuan internasional suhu dinyatakan dalam satuan Kelvin. Meskipun demikian, penggunaan satuan Kelvin, tidak terlalu familiar di bidang kesehatan. Di rumah sakit atau puskesmas, para petugas kesehatan selalu menggunakan satuan suhu adalah derajat Celsius.

Ada empat skala pengukuran suhu diantaranya: skala Celsius, Skala Fahrenheit, Skala Reamur dan Skala Kelvin. Keempat skala ini digunakan untuk mengukur panas dan dingin suatu benda. Titik tertinggi yang dicapai air ketika panas atau mendidih disebut titik didih atau titik atas (Ta), sedangkan titik terendah yang dicapai air ketika dingin atau membeku disebut titik beku atau titik bawah (Tb). Kempat skala skala termometer di atas memiliki titik atas dan titik bawah yang berbeda. Berikut dapat di lihat dalam tabel berikut ini !

Salah satu fakta fisika yang kita temukan dalam kehidupan sehari-hari adalah panas dan dingin. Istilah panas atau dalam ilmu fisika disebut kalor. Kalor merupakan suatu gejala alam yang tidak kelihatan secara kasat mata, namun hanya bisa dirasakan melalui indera manusia seperti kulit.

Kalor tidak berwujud tetapi memiliki energi untuk mengubah bentuk suatu benda. Kulit manusia sangat sensitif terhadap panas dan dingin. Terlalu panas kulit akan terbakar dan sebaliknya terlalu dingin akan membekukan darah dalam daging.

Kulit manusia sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Panas ataupun dingin yang berlebihan bisa mengusik aktivitas manusia. Lalu, apa yang sebenarnya terjadi dengan panas atau dingin di permukaan planet bumi? Jawaban sementara, tidak lain adalah suatu energi alam yang tidak kelihatan, namun secara alamiah bisa mengubah wujud suatu benda. Misalkan es batu bisa mencair, bensin bisa menguap, kapur barus menyublim, air menjadi es dan cairan minyak membeku.

Salah satu energi yang tidak kelihatan dalam ilmu fisika disebut kalor. Kita telah belajar tentang susunan benda dari molekul-molekul dan yang paling kecil disebut patikel atom. Partikel kecil ini mempunyai energi gerak yang disebut energi dalam. 

Semakin tinggi suhu benda, semakin besar energi dalamnya dan semakin cepat gerakannya. Ketika benda yang berbeda suhunya bersentuhan maka terjadi tumbukan antar molekul, sehingga partikel yang mendapat suhu tinggi bergerak lebih cepat, lalu menumbuk partikel lain sehingga sama sama bergerak cepat. Contoh sederhana adalah amati proses memanaskan air.   

Kalor

Kalor merupakan sesuatu yang bersifat abstrak, bertenaga, dan merambat dari medium panas ke medium dingin. Kalor tidak kelihatan secara kasat mata, namun melalui kalor dapat mengubah wujud suatu benda dari padat ke cair dan sebaliknya. Kalor dapat merambat melalui zat perantara atau medium perantara. Kalor tidak bermassa, tetapi mampu mengubah suhu dingin menjadi panas. Kalor juga merupakan kekuatan supranatural yang tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan, tetapi hanya bisa berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Kesimpulan kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat merambat dari medium panas ke medium dingin. Satuan kalor dalam sistem satuan internasional adalah  Joule (J). Satuan kalor yang lain adalah kalori, misalnya pada bidang ilmu kesehatan gisi. 1 kalori diartikan jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menambah suhu satu gram air sebesar 1⁰C.  Kesetaraan kalor dan energi dinyatakan dalam sebuah percobaan sederhana yang dilakukan oleh James Prescott Joule (1818 – 1889). 1 kalori = 4,186 Joule, atau dibulatkan 1 kal = 4,2 Joule, atau 1 J = 0,24 kalori. Kalor terdiri dari dua jenis yaitu kalor jenis dan kapasitas kalor.

Cara Perpindahan Kalor

Peristiwa penyerapan kalor maupun pelepaskan kalor dari satu medium ke medium lainnya selalu menunjukan keseimbangan termal antara benda bersuhu tinggi dan rendah. Benda bersuhu tinggi akan melepaskan sejumlah kalor ke benda yang bersuhu rendah. 

Menurut Joseph Black seorang ilmuan dari Skotlandia (1728 – 1799) bahwa es akan berubah wujud menjadi cair dengan adanya kalor. Es dapat menyerap kalor dan menggunakan energi panas tersebut untuk mengubah bentuknya menjadi cair. 

Besarnya energi kalor yang diserap oleh benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas oleh benda panas. Prinsip ini merupakan hukum kekekalan energi yang pertama kali dirumuskan oleh Joseph Black sebagai asas perpindahan kalor yang selanjutnya disebut asas Black. Bunyi asas Black sebagai berikut:

“Banyaknya kalor yang dilepaskan oleh benda panas, jumlahnya sama dengan kalor yang diterima oleh benda dingin”.

Q lepas = Q terima 

Keterangan: Q _lepas = kalor yang dilepaskan oleh benda bersuhu tinggi, (^oC atau ^oK), Q _terima = kalor yang diterima oleh benda bersuhu rendah, (^oC atau ^oK)

Nah, bagaimana dengan suhu udara yang lebih dingin di malam hari? pertanyaan ini dapat dijelaskan secara fisika berdasarkan konsep perpindahan kalor pada asas Black. 

Malam hari suhu udara di atmosfer (di atas langit) lebih dingin. Hal ini disebabkan karena sumber energi panas matahari telah menjauh atau terhalang oleh bayangan bumi. Sedangkan pada siang hari  bumi lebih panas karena menyerap banyak energi kalor matahari. 

Suhu di atmosfer pada malam hari lebih dingin daripada suhu di permukaan bumi. Sehingga menurut Asas Black, kalor akan berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Itulah sebabnya, energi kalor di permukaan bumi akan bergerak menuju atmosfer yang lebih dingin. Dampaknya, energi kalor (panas) di permukaan bumi akan menjadi seimbang seperti suhu di atmosfer. 

Andaikan saja ada isolator panas atmosfer (awan) menutupi seluruh permukaan bumi, maka energi kalor dari bumi tidak akan berpindah ke. Dampaknya, suhu udara di permukaan bumi tetap hangat.***