Angin Surya

Pada pertengahan 1950an, matematikawan Inggris, Sydney Chapman, menghitung sifat gas yang berada pada suhu demikian dan menemukan kalau ia merupakan konduktor panas yang sangat baik dan mestinya melebar jauh melebihi orbit Bumi. Juga ditahun 1950an, ilmuan Jerman bernama Ludwig Biermann menjadi tertarik dengan fakta kalau tidak peduli apakah komet menuju atau menjauhi matahari, ekornya selalu menjauhi matahari. Biermann mengajukan kalau ini terjadi karena Matahari memancarkan aliran partikel secara tetap yang mendorong ekor komet menjauh. Wilfried Schroeder mengklaim dalam bukunya, Who First Discovered the Solar Wind?, kalau astronom Jerman, Paul Ahnert adalah yang pertama menghubungkan angin surya dengan arah ekor komet berdasarkan pengamatan komet Whipple-Fedke (1942g).

Pada akhir 1990an, instrumen Ultraviolet Coronal Spectrometer (UVCS) di pesawat antariksa SOHO mengamati daerah percepatan angin surya cepat yang memancar dari kutub-kutub matahari, dan menemukan kalau angin dipercepat jauh lebih laju daripada akibat ekspansi termodinamika semata. Model Parker meramalkan kalau anginnya harus membuat transisi menuju aliran supersonik pada ketinggian sekitar 4 radius matahari dari fotosfer; namun transisi (atau titik sonik) sekarang tampak jauh lebih rendah, mungkin hanya 1 radius matahari di atas fotosfer, menyarankan kalau beberapa mekanisme tambahan mempercepat angin surya menjauh dari matahari.

HEAT DEATH OF THE UNIVERSE

SISTEM IDEAL DAN REAL, ENTROPI NOL, DAN TEMPERATUR NOL ABSOLUT TERMODINAMIK

● Entropi, sebagaimana propertas dan atribut lain termodinamik, seperti tekanan dan temperatur, bergantung hanya pada status sistem, dan tak pada lintasan dan arah digunakan untuk mencapai status terebut.

● Untuk sistem "quasi-static" atau dalam statu "quasi-stable" dari sistem sistem terisolasi atau tertutup termodinamik yang senantiasa mempertahankan "status-quo", nilai entropi pada dasarnya adalah nol atau tetap, karena tak ada perubahan energi atau kuantitas energi adalah tetap. Dalam, sistem termodinamika, yang signifikan bukanlah entropi, tapi perubahan entropi.

● Dalam suatu sistem terisolasi atau tertutup proses reversibel lengkap, kuantitas energi panas tak pernah merosot atau habis, karena perubahan status tiap proses selalu dikembalikan oleh proses balik ke status semula, sehingga entropi adalah tetap atau perubahan entropi adalah nol.

● Jika perubahan fisik dan atau kimawi berlangsung pada temperatur nol mutlak termodinamik, diantara solida kristalin murni, maka tak ada perubahan entropi, karena entropi awal atau sebelum perubahan dan entropi akhir atau setelah perubahan adalah setara. Atau, perubahan entropi pada temperatur nol mutlak termodinamik untuk material dalam fasa terkondensasi adalah nol.

● Dalam suatu sistem termodinamik, dimana terdapat kandungan energi panas, temperatur nol mutlak termodinamik(thermodynamic absolute zero) adalah ideal dan tak pernah dapat dicapai secara real, dimana temperatur termodinamik nol K (Kelvin) adalah setara ― 273,15 °C (Celcius, Centigrade) dan ― 459,67 °F (Fahrenheit).

● Karena temperatur nol mutlak termodinamik adalah ideal dan tak pernah dapat dicapai secara real, suatu sistem termodinamik sempurna secara lengkap (completely perfect) adalah ideal. Secara real, dalam praktek, tiap sistem adalah tak sempurna, dan yang dapat dicapai hanya mendekati sempurna. Sebagai konsekuensi, dalam tiap sistem termodinamik selalu ada sejumlah ketakteraturan, yang membuat sistem selalu memiliki suatu "entropi konfigurasional" yang tak samadengan nol.

Hukum Ketiga Termodinamika terutama menyangkut Teorema Carnot dan Clausius dan Clapeyron, Teorema Panas Nernst, Fungsi Gibbs dan Fungsi Hemholtz.


ENTALPI DAN ENERGI BEBAS

● Dalam suatu sistem terisolasi atau tertutup termodinamik, kuantitas energi panas dikandung sistem, dinamakan "entalpi" (enthalpy) atau kandungan panas (heat content), dan adalah setara dengan jumlah total kuantitas energi internal dan produk tekanan dan volume sistem.

● H = Q = U + p.V

dimana,
● H, entalpi atau kandungan panas, dalam J (Joule)
● Q, kuantitas energi panas, dalam J
● U, energi interal, dalam J
● p, tekanan atau desakan, dalam Pa (Pascal) atau N/m²(Newton per meter persegi) atau J/m³(Joule per meter kubik)
● V, volume, dalam m³(meter kubik)

Jika sistem menyerap energi panas pada tekanan tetap, maka kerja mekanik dihasilkan bergantung pada dan ditentukan oleh perubahan volume, dan dimana perubahan entalpi setara dengan kerja dihasilkan.

● ∂H = ∂Q = ∂U + p.∂V

● Kuantitas energi internal suatu sistem termodinamik, bergantung pada dampak perubahan energi panasa bebas digunakan oleh sistem dan perubahan temperatur sistem.

● U = Ef ― T.(∂Ef/∂T)

dimana,
∂Ef, perubahan energi bebas, dalam J
∂T, perubahan temperatur termodinamik, dalam K

Electric Submersible Pump – Pompa Pada Pengeboran Minyak Bumi

Electric Submersible Pump (ESP) adalah sejenis pompa sentrifugal berpenggerak motor listrik yang didesain untuk mampu ditenggelamkan di dalam sumber fluida kerja. Tujuannya adalah untuk dapat menghindari terjadinya kavitasi pada pompa. Pompa dengan desain khusus ini digunakan pada kondisi-kondisi yang khusus pula. Seperti untuk mengangkat air dari sumber / mata air yang berada di dalam tanah, mengangkat fluida berwujud sludge (lumpur), dan juga mengangkat minyak mentah pada proses pengeboran minyak bumi.

ESP yang digunakan pada proses pengangkatan minyak bumi dari perut bumi termasuk teknologi yang paling canggih dan efisien hingga saat ini. Namun disisi lain teknologi ini juga tidak murah. Karena selain desain konstruksi pompa dan motor listrik yang khusus, diperlukan juga teknologi kabel listrik yang harus tahan korosi, serta tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi.

Ilustrasi Electric Submersible Pump Pada Proses Pengeboran Minyak Bumi

(Sumber: Wikipedia.org)

Pompa ini berjenis sentrifugal multistage dengan jumlah stage yang disesuaikan dengan kondisi lapangan. Setiap stage terdiri atas impeller dan difuser yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida serta mengalirkannya langsung ke stage selanjutnya. Diameter pompa umumnya berukuran 90-254mm, dengan ukuran panjangnya yang bervariasi di 1m hingga 8,7m. Motor listrik yang digunakan adalah berfasa tiga dengan kebutuhan daya antara 7,5kW hingga 560kW pada frekuensi 60Hz.

Bentuk Electric Submersible Pump

(Sumber)

Electric Submersible Pump ini membutuhkan daya sebesar 3-5kV dari listrik AC untuk dapat mengoperasikan motor listrik yang khusus. Motor tersebut harus bertahan pada tekanan lingkungan kerja 34MPa serta suhu 149oC. Pompa ini memompa minyak bumi dari kedalaman 3,7km dengan kemampuan produksi hingga 2500m3 per hari. Energi yang dibutuhkan pompa ini adalah sebesar 1000 tenaga kuda atau sekitar 750kW. Efisiensi pompa ini akan turun drastis apabila fluida kerja yang dipompa (minyak bumi) bercampur dengan gas alam, karena akan menimbulkan kavitasi. Untuk mengatasi hal ini diperlukan instalasi separator gas pada sistem pompa.

Proses Quasi-Stati

 System dalam kesetimbangan termodinamika memenuhi persyaratan yang ketat sebagai berikut:

1.    Kesetimbangan mekanis . tidak terdapat gaya tak berimbang yang beraksi pada baagian mana pun dari system atau pada system secara keseluruhan;

2.    Kesetimbangan termal . tidak ada perbedaan temperature atar pada bagian system atau antara system dengan lingkungan.

3.    Kesetimbangan kimia. Tidak ada reaksi kimia dakam system dan tidak ada perpindahan unsure kimia dari satu bagian system ke bagian system lainnya.

Sekali system dalam kesetimbangan termodinamik dan lingkungannya  dibuat tidak berubah , tidak ada gerak yang terjadi dan tidak ada kerja yang dilakukan. Namun jumlah gaya eksternal diubah sehingga terjadi gaya berhingga yang tak berimbang bereaksi pada system.

Persyaratan kesetimbangan mekanis tidak lagi dipenuhi dan keadan berikut ini timbul; 

1. Gaya tak berimbang dan dapat terbentuk dalam system ; akibatnya, timbul turbulensi,gelombang dan seterusnya.

2.   Sebagai akibat turbulensi,percepatan, dan seterusnya ini, distribusi temperature tak serba sama dapat timbul atau dapat juga timbul perbedaan temperature antara system dengan lingkungannya.

3.   Perubahan gaya dan temperature yang mendadak dapat menimbulkan reaksi kimia atau perpindahan unsure kimia.

                Jadi gaya dan temperature yang berhingga dapat mengakibatkan system mengalami keadaan tak setimbang. Jika kita ingin memerikan setiap keadaan system selama berlangsungnya proses dengan koordinat system yang berhubungan dengan system secara keseluruhan , maka proses itu tidak boleh diakibatkan oleh gaya tak berimbang yang berhingga. Jadi, kita didorong untuk menerima keadaan yang ideal dengan hanya mengubah sedikit saja gaya eksternal yang bereaksi pada system sehingga gaya tak berimbang nya san gat kecil. Proses yang dilasanakan dengan cara ideal ini disebut quasisatic. Selama proses quasistatic berlangsung  pada setiap saat keadaan system itu sangat menghampiri keadaan setimbang termodinamik dan semua keadaan yang dilewati oleh system dapat diberikan dengan memakai koordinat termodinamik yang mengacu pada system secara keseluruhan. Proses kuasi-statik merupakan suatu pengidealan yang dapat diterapkan untuk segala system termodinamik, termasuk system listrik dan magnet.