Balon Helium

Balon Helium

Balon helium biasa dipakai anak-anak untuk mainan; tapi sebenarnya banyak hal menarik yang bisa kita pelajari dari benda tersebut. Secara sederhana, balon ini bisa melayang jadi perlu diikatkan pada sebuah tali untuk Anda pegang. Jika talinya terlepas, balon akan terus melayang sampai Anda tidak bisa melihatnya lagi.

Balon tersebut melayang di udara sama seperti benda-benda lain yang bisa melayang di air. Hal seperti ini bisa dilihat setiap hari, bahkan manusia pada dasarnya juga bisa melayang di air. Prinsip “melayang” di udara maupun di air sebenarnya sama; kita bisa memulai pembahasan tentang balon helium dengan memahami proses melayang di air (water flotation).

Law of Buoyancy

Belilah sebotol air minum, lalu kosongkan isinya, dan tutup kembali botol itu. Ikat dengan sebuah tali seperti Anda mengikat balon lalu bawa botol tersebut ke dasar sebuah kolam renang. Jika Anda duduk di dasar kolam sambil memegang tali yang telah diikatkan pada botol, tentu Anda akan mengetahui bahwa botol tersebut memiliki banyak kesamaan dengan balon. Botol yang di isi udara akan selalu bergerak menuju ke atas. Saat talinya dilepaskan, botol akan bergerak cepat dan muncul di permukaan.

Anggaplah botol tersebut bisa diisi dengan 1 liter air. Karena semua air yang berada di dalamnya telah Anda minum, botol itu sekarang berisi 1 liter udara. Saat Anda mendorong botol ke dalam dasar kolam, artinya 1 liter udara menggantikan/memindahkan 1 liter air. Itulah sebabnya botol tersebut terasa berat saat didorong ke dasar kolam.

Botol dan 1 liter udara yang berada di dalamnya kira-kira hanya memiliki berat 1 ons (1 liter udara adalah sekitar 1 gram, dan botol air minum memang sangat ringan). Sedangkan 1 liter air beratnya sekitar 1000 gram atau 1 kg. Karena air yang dipindahkan jauh lebih berat, maka botol itu akan melayang ke atas. Hal ini disebut “law of buoyancy” atau kemampuan benda untuk melayang.

Helium

Balon helium juga mengaplikasikan law of buoyancy. Hanya saja balon berada di udara, bukan di kolam air/kolam renang. Balon helium memindahkan (displaces) udara, seperti botol memindahkan air dalam kolam. Selama balon dan helium di dalamnya lebih ringan daripada udara disekitarnya, balon itu akan terus melayang.

Helium lebih ringan daripada udara, walaupun selisih beratnya tidak sebesar antara udara dan air. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, 1 liter air adalah 1000 gram sedangkan 1 liter udara adalah 1 gram.

Satu liter helium memiliki berat sekitar 0,1785 gram. Perlu diketahui bahwa udara yang kita hirup terdiri dari 78% nitrogen, 20% oksigen, dan sisanya adalah karbon dioksida, argon, ozon, argon, karbon monoksida, dan lain-lain. Satu liter nitrogen memiliki berat 1.2506 gram (diperkirakan 1 liter udara adalah 1.25 gram).

Atom helium memiliki lebih sedikit elektron dan proton dibandingkan dengan atom nitrogen; hal itulah yang menyebabkan atom helium lebih ringan. Perkiraan berat satu atom helium adalah 4 sedangkan atom nitrogen adalah 14. Tetapi satu atom nitrogen dan satu atom helium memiliki dimensi yang sama; artinya masing-masing memerlukan ruang dengan luas yang sama.

Jika Anda melepaskan sebuah balon helium, benda ini akan terus melayang menuju ke atas sampai pecah. Saat helium keluar dari balon, gas ini akan terus beregrak menuju luar angkasa. Oleh sebab ini, hanya ada sedikit sekali helium di atmosfer. Helium berasal dari alpha particles yang dihasilkan oleh sisa-sisa radioaktif (material nuklir); beberapa diantaranya adalah Uranium, Plutonium, Beta rays, Gamma rays, dan Alpha rays.

Konsep Dasar Proses Osmosis

Konsep Dasar Proses Osmosis

Osmosis adalah proses dimana cairan berpindah tempat melalui sebuah semipermeable membrane (membran/lapisan tipis yang bisa tertembus air); cairan yang dimaksud adalah larutan (bisa mengandung gula, garam, atau benda apapun yang bisa larut dalam cairan = biasa disebut dengan “solute”). Secara alami, larutan akan berpindah dari satu sisi membran dengan kandungan solute rendah menuju sisi lain yang memiliki kandungan solute tinggi. Hasil akhir perpindahan ini adalah keseimbangan kandungan solute di dua sisi berseberangan yang dipisahkan oleh membran tersebut; secara ilmiah, keseimbangan ini disebut dengan isotonic.

Proses osmosis bisa terjadi pada cairan apa saja, tapi contoh cairan atau larutan yang paling sering digunakan untuk demonstrasi proses osmosis adalah air. Beberapa catatan penting mengenai proses osmosis adalah sebagai berikut.

1. Solvent

Segala jenis cairan yang menyeberangi lapisan semipermeable membrane disebut solvent, sedangkan zat yang terlarut dalam solvent disebut solute (misalnya gula, garam, dll). Perpaduan antara solvent dan solute adalah larutan.

Secara sederhana, kita bisa mengartikan larutan sebagai campuran antara cairan dan zat lain yang bisa terlarut dalam cairan itu, misalnya larutan garam, larutan gula, larutan gula garam, dsb. Jika larutan tersebut hanya memiliki sedikit kandungan solute, maka dinamakan hypotonic; ketika memiliki kandungan solute tinggi disebut hypertonic.

2. Contoh Umum

Contoh klasik yang masih terus digunakan untuk menggambarkan osmosis adalah proses penyerapan nutrisi dan air oleh tanaman dari tanah. Larutan yang berada di dalam akar tanaman adalah hypertonic, kemudian menyerap larutan hypotonic dari air yang berada di sekitar akar tersebut. Akar tanaman memang terbentuk dari membran tipis yang bisa ditembuh oleh banyak zat; bukan hanya air tapi juga mineral dan sejumlah nutrisi penting lain untuk kehidupan tanaman. Dalam tubuh manusia, hewan (juga tanaman), proses osmosis terus terjadi di setiap sel. Dinding sel bisa ditembus oleh larutan dan nutrisi; pada saat yang sama, zat buangan atau yang tidak digunakan lagi keluar dari sel itu.

3. Memanipulasi Osmosis

Tujuan osmosis adalah menciptakan keseimbangan atau mencapai keadaan isotonic. Larutan dengan kandungan solute tinggi memerlukan banyak cairan; semakin banyak cairan yang masuk, semakin baik pula proses pelarutan solute. Proses perpindahan cairan bisa dihentikan jika hypertonic mengalami tekanan (pressure). Jika tekanan yang diberikan cukup besar, hypotonic tidak akan mampu menembus semi permeable membrane. Hal ini disebut osmotic pressure, yang mencegah terciptanya keseimbangan atau isotonic.

Pemahaman konsep osmosis adalah hal penting di berbagai cabang ilmu pengetahuan. Salah satu contoh adalah ilmu kedokteran dalam kasus keracunan air. Kondisi medis ini sering terjadi ketika seseorang meminum terlalu banyak air secara cepat. Saat air dalam jumlah besar masuk ke dalam tubuh, air yang berada di dalam sel dipaksa melakukan proses osmosis secara cepat; ada kemungkinan sel akan pecah.

Kasus sebaliknya adalah saat dehidrasi. Tidak semua air yang mengalir di tubuh manusia berada dalam sel. Harus selalu ada cukup air yang mengalir di luar sel untuk mencegah dehidrasi. Ketika seseorang tidak mendapat asupan air melalui minum, tidak ada cukup air di tubuh untuk melarutkan solute. Secara alami, sel akan mengeluarkan sejumlah besar cairan untuk mencapai kondisi isotonic, yang akan menyebabkan dehidrasi.