Sejarah Plasma
Pada abad ke 19 plasma mulai dikaji oleh ilmuwan yang awalnya digunakan oleh Irving Langmuir seorang ilmuwan Amerika tahun1920. Rambatan gelombang EM dalam plasma dibahas oleh Edward V Appletton yang merupakan penemu pembalikan sinyal radio oleh lapisan ionosfer tahun 1920 sampai dengan 1930. Selanjutnya plasma akan digunakan pada reaksi nuklir tepatnya pada energi nuklir lakur.
Pembentukan Plasma
Plasma merupakan kumpulan partikel atom yang memiliki muatan listrik. Bintang-bintang yang menghasilkan cahaya sendiri (tanpa pantulan) makan bintang tersebut mengandung plasma seperti matahari. Pada lapisan atmosfer bumi juga terdapat plasma yaitu lapisan ionosfer. Plasma juga terdapat pada lingkaran Van Allen (lingkaran yang mengelilingi bumi), sambaran petir, dan badai matahari. Plasma tersebut merupakan plasma alami yang terdapat di alam semesta.
 |
| Contoh Plasma pada angin matahari. Sumber gambar : NASA |
Selain yang alami ada pula plasma yang dapat dibuat oleh manusia yang berguna didalam kehidupan sehari-hari seperti tabung gas yang berisi neon, atom tersebut jika diberikan suatu energi listrik maka akan menjadi plasma dan menghasilkan cahaya. Contoh lainya terdapat pada alat pemotong besi menggunakan cahaya yaitu "las". Pada proses pengelasan akan menghasilkan suhu yang tinggi ketika dialiri arus listrik. Suhu yang sangat tinggi inilah yang akan menghasilkan suatu cahaya dan telah menjadi plasma.
Plasma juga terdapat pada reaksi bahan bakar roket ketika bepindah di luar angkasa. Gas bahan bakar akan terpanaskan dan mencapai suhu yang sangat tinggi sehingga menjadi salah satu syarat menghasilkan plasma yang besar lalu mendorong roket.
Pembentukan Plasma
Atom memiliki inti yang selalu dikelilingi oleh partikel yang muatan negatif atau elektron. Ketika kalor tinggi pada atom atau dialiri arus maka akan terjadi ionisasi yang mana atom tersebut mengeluarkan atau kehilangan elektron pada kulit terluarnya. Setelah itu atom akan menjadi ion positif. Elektron tersebut akan melayang dan hal inilah nanti yang akan membentuk plasma, jadi plasma terbentuk dikarenakan elektron yang melayang. Ketika suhu ditingkatkan maka akan menghasilkan atom-atom pengion dan pembentukan plasma.
Sifat fisik dan wujud dari molekul gas akan mempengaruhi dari pembentukan plasma, hal tersebut dikarenakan terpisahnya antara ion dengan elektron.Perubahan yang terjadi dari gas menjadi plasma dapat dilihat dari perbandingan antara sifat gas dengan plasma. Kebanyakan dari gas merupakan penghantar listrik (konduktor) yang lemah dan tidak akan menimbulkan medan magnet, akan tetapi pada plasma merupakan kebalikanya konduktor listrik yang baik dan memberikan medan magnet.
 |
| Wujud dari Materi. Sumber gambar : Wikipedia |
Berdasarkan sifatnya molekul gas mengandung atom-aton yang begerak bebas dan acak. Berbeda dengan itu plasma akan bergerak secara berkelompok dan menyerupai gerakan gelombang. Plasma memiliki wujud tidak seperti materi yang dibagi menjadi tiga keadaan yaitu cair, gas, dan padat. Plasma tidak termasuk ketiga keadaan tersebut makanya dikategorikan kedalam bentuk keadaan yang keempat. Jadi kita hanya mengenal empat keadaan materi dasar yaitu gas, cair, pada, dan plasma.
Pada suatu saat plasma dapat dijadikan pengontrol dari lakuran nuklir pada proses pembangkit listrik. Lakuran tersebut akan mengeluarkan energi yang sangat besar ketika dua buah atom ringan yang berpadu dan membentuk suatu inti yang lebih berat. Akan tetapi suhu yang akan dibutuhkan adalah sekitar 100 Juta Kelvin untuk menghasilkan reaksi inti. Suhu yang tinggi tersebut akan mencairkan setiap bekas, maka dari itu fungsi plasma disini adalah sebagai pengganti bekas tersebut mengontrol yang memanfatkan kekuatan medan magnet. Hal inilah yang sangat diharapkan oleh ilmuwan dalam mencari energi.
Reaksi pada lakuran akan membutuhkan suatu wadah yang dinamakan dengan kurungan plasma dengan suhu 100.000.000 kelvin. Teknik mengurung plasma akan melibatkan penggunaan medan magnet yang merupakan wadah plasma , akan tetapi penggunaanya tidak dapat atau lebih sulit menganalisis plasma.
Plasma alami
Plasma alami dapat dicontohkan adalah seperti petir. Petir merupakan loncatan-loncatan elektron diantara awan yang bermuatan listrik ataupun awan yang bermuatan listrik dengan bumi. Diketahui suhu petir lebih tinggi dari pada suhu matahari yang dapat mengionisasi udara dan nantinya akan membentuk plasma.
Fenomena menarik lainya adalah terbentuknya aurora pada daerah salah satu di kutub bumi. Aurora terjadi akibat elektron yang energetik pada lapisan atmosfer bagian atas bumi melontarkan ke lapisan bawahnya yang lebih padat. Ionisasi yang terjadi akan membentuk plasma dalam nyahcas aurora. Pembentukan plasma alami baik itu petir, matahari, ataupun bintang-bintang akan menghasilkan suhu yang sangat tinggi diluar permukaan matahari atau disebut korona surya, terdapat plasma yang tipis dengan hampir 1013 elektron per meter kubik yang mempunyai suhu sekitar 1000.000 Kelvin. Materi dari korona akan terus mengalir melinytasi planet-planet.
 |
| Plasma alami yang ditimbulkan oleh petir. Sumber gambar : wallsave |
Aliran tersebutlah dinamakan dengan angin matahari yang juga memiliki radiasi dan medan magnet sehingga akan berpengaruh nantinya pada lapisan ozon ketika sampai ke bumi. Aliran dari angin inilah yang akan membelokan ekor komet dan menjauhkan dari matahari. Di ruang kawasan antara bintang yang punya cahaya sendiri sebagianya diisi dengan plasma dengan densitas elektronya 106 permeter kubik lalu mempunyai suhu yang berkisar 10 sampai 100 Kelvin. Hal inilah yang akan dikaji didalam ilmu fisika plasma dengan bidang kajian astrofisika
Pemanfaatan Plasma
Gelombang elektromagnetik EM dapat merambat didalam plasma syaratnya adalah frekuensi gelombang harus lebih tinggi dari prekuensi plasma. Ketika frekuensi plasma lebih besar maka gelombang elektromagnetik akan dipantulkan kembali atau dibalikkan. Hal tersebut memiliki faktor kepadatan elektron yang berada pada plasma. Semakin tinggi densitas elektron maka akan tinggi pula frekuensi plasma. Hal tersebutlah yang akan dapat memantulkan gelobang elektromagnetik radio. Plasma yang terjadi pada lapisan ionosfer akan membalikan gelombang radio karena rendahnya frekuensi radio dari frekuensi plasma. Pembalikan tersebut yang digunakan untuk berkomunikasi baik siang ataupun malam melalui radio. Kisaran gelombang radio adalah 5 sampai 30 MHz.
Plasma Buatan
Plasma buatan dapat diproduksi dengan cara memanaskan gas dengan suhu tinggi. Pada saat proses pemanasan gas energi akan dapat memecahkan molekul menjadi atom. Pertambahan suhu berikutnya akan membuat atom-atom saling bertabrakkan lalu terciptalah ion dan elektron. Ketika pada suhu tertentu dimana konsentrasi ion dan elektron tinggi maka akan terbentuk plasma. Energi yang dibutuhkan tersebut berkisar 10 eV yang setara dengan suhu 100.000 Kelvin. Suhu plasma biasanya digunakan adalah elektron volt (eV) yang mana 1 eV sama dengan 116000 Kelvin.
Di Labor, plasma dapat dihasilkan dengan cara mengalirkan elektron yang punya energi tinggi kedalam gas. Elektron tersebut akan mengion atom gas dan mendorong membentuk plasma dan menghasilkan suhu yang tinggi. Elektron dengan energi yang tinggi dapat memelihara konsentrasi ion dan elektron nantinya akan membentuk plasma. Kepadatan elekteon pada plasma buatan berkisar 1016 sampai 1024 elektron permeter kubik dengan kisaran suhunya dari 100.000 sampai 10.000.000 Kelvin.
Referensi pendukung : Majalah Sains
Post a Comment