Teknologi dan termodinamik.

Teknologi diertikan sebagai kaedah atau peralatan khas yang diciptakan menggunakan pengetahuan berkenaan bagaimana alam bekerja, bagi memudahkan manusia menyelesaikan satu-satu tugasan atau kerja.

Teknologi dicipta bagi membolehkan manusia melakukan kerja yang tidak mampu dilakukan oleh mereka menggunakan pancaindera dan keupayaan fizikalnya yang terhad. Sebagai contoh, penglihatan manusia tidak mampu untuk memerhatikan kuman, virus, serta zarah, maka teknologi mikroskop dicipta bagi membolehkan manusia melakukannya. Manusia juga tidak mampu bergerak dari satu tempat ke tempat lain dalam masa yang singkat, sebagai contoh, melalui jarak 200 km dalam masa 2 jam. Maka, teknologi pengangkutan seperti kereta dan kapal terbang dicipta bagi mengangkut manusia melalui jarak dan tempoh masa tersebut.

Dari kebolehan-kebolehan teknologi ini, dengan sekali pandang kita akan membina tanggapan bahawa teknologi mampu MEMBESARKAN TENAGA yang diperolehinya. Ini kerana teknologi mampu melakukan perkara yang tidak mampu kita lakukan, maka sudah pasti teknologi berperanan membesarkan tenaga yang dibekalkan kepadanya.

Namun, tanggapan ini sama sekali bertentangan dengan prinsip keabadian tenaga yang menyatakan bahawa tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, tetapi tenaga boleh diubah dari satu bentuk ke satu bentuk yang lain. Jika kita cuba mengatakan bahawa teknologi membesarkan tenaga, maka menurut prinsip keabadian tenaga sudah pasti terdapat tenaga yang dicipta oleh teknologi (lihat rajah di bawah).


Rajah 1

Sebenarnya, teknologi TIDAK mencipta sebarang tenagapun. Tanggapan di atas adalah SALAH dan bertentangan dengan prinsip keabadian tenaga. Peranan teknologi hanyalah MENUKARKAN TENAGA dari satu bentuk ke bentuk yang lain; atau dengan kata lain, dari satu bentuk tenaga yang tidak bermanfaat kepada manusia kepada bentuk tenaga yang memberikan manfaat.

Sebagai contoh, teknologi laser. Laser terdiri daripada pembekal tenaga iaitu cahaya dari lampu pendafluor, pam laser yang terdiri daripada hablur khusus untuk laser seperti hablur Yitrium-alumina. Rajah mudah mengenai laser ditunjukkan di bawah:


Rajah 2

Hablur laser atau pam laser dalam rajah di atas bukan pembesar tenaga, tetapi ia berperanan menukarkan tenaga cahaya dari lampu pendafluor kepada cahaya laser. Sekali pandang, sifat tenaga cahaya laser yang lebih kuat berbanding cahaya dari lampu pendafluor menyebabkan kita bertanggapan bahawa berlaku pembesaran tenaga cahaya di dalam hablur laser.

Sebenarnya TIDAK. Apa yang berlaku ialah tenaga cahaya dari lampu pendafluor DITUKAR BENTUK kepada cahaya yang lebih kuat, lurus dan tidak mencapah menggunakan hablur laser. Dengan kata lain, cahaya yang lemah dari lampu pendafluor DITUMPUKAN menjadi cahaya yang kuat iaitu laser. Jika pembaca inginkan bayangan, ia seolah-olah sama seperti menumpukan cahaya matahari menggunakan kanta pembesar agar ia boleh membakar kertas, dan kanta pembesar bertindak seolah-olah seperti hablur laser dalam contoh di atas.


Rajah 3
sumber: http://www.upscale.utoronto.ca/IYearLab/Intros/LensOptics/LensOptics.html

Oleh itu, dengan mematuhi prinsip keabadian tenaga, maka tenaga yang dibekalkan dari lampu pendafluor mestilah SAMA JUMLAHNYA dengan tenaga yang dibebaskan keluar dalam bentuk cahaya laser. Bagaimana cahaya laser boleh menjadi lebih kuat dari cahaya lampu pendafluor dengan tenaga yang sama ialah akibat daripada PERUBAHAN BENTUK TENAGA, bukannya PERTAMBAHAN JUMLAH TENAGA. Cahaya laser yang kuat dihasilkan dengan ‘menumpukan’ cahaya lampu pendafluor yang lemah, oleh tindak balas antara atom-atom dalam hablur laser.

Dari itu, teknologi secara umumnya dimaksudkan sebagai ‘penukar bentuk tenaga’, di mana ia berperanan menukarkan bentuk tenaga dari bentuk yang tidak boleh dimanfaatkan kepada bentuk yang dimahukan dan boleh dimanfaatkan oleh manusia.

Secara kesimpulannya, bukan sahaja teknologi laser, malah untuk semua teknologi, prinsip keabadian tenaga di bawah mesti dipatuhi:
Jumlah keseluruhan tenaga yang dibekalkan kepada teknologi = jumlah tenaga yang dihasilkan oleh teknologi

Prinsip keabadian tenaga di atas juga dikenali sebagai hukum termodinamik pertama (English-first law of thermodynamics)

Hukum termodinamik kedua dan tenaga maksimum yang terhasil dari teknologi

Hukum termodinamik kedua (English-second law of thermodynamics) menjelaskan bahawa dalam dunia sebenar tenaga yang dibekalkan kepada teknologi atau sebarang alatan penukar tenaga MESTI terbahagi dua selepas ia dikeluarkan dari teknologi tersebut; satu kepada TENAGA YANG BERMANFAAT dan satu lagi TENAGA YANG TIDAK BERMANFAAT.


Rajah 4

Tenaga yang bermanfaat ialah tenaga yang menjadi tujuan utama mengapa teknologi tersebut diciptakan. Sebagai contoh tujuan utama kita mencipta kereta ialah untuk mengangkut kita ke mana-mana tempat, maka tenaga yang dihasilkan kereta untuk tujuan utama tersebut ialah tenaga bermanfaat yang dihasilkannya.

Tenaga yang tidak bermanfaat pula ialah tenaga yang bukan merupakan tujuan utama mengapa satu-satu teknologi diciptakan, Tenaga tidak bermanfaat boleh wujud dalam lebih dari satu bentuk tenaga untuk satu-satu teknologi. Menggunakan contoh kereta di atas, maka tenaga yang tidak bermanfaat ialah tenaga yang hilang akibat geseran tayar dengan permukaan jalan, dan tenaga haba akibat geseran dalam silinder bongkah enjin.

Semakin besar tenaga bermanfaat yang dihasilkan sesuatu teknologi, semakin tinggi keberkesanan teknologi tersebut. Semakin tinggi keberkesanannya, maka peratusan tenaga yang dibekalkan kepadanya yang berjaya ditukarkan kepada tenaga bermanfaat akan meningkat, seterusnya mengurangkan pembaziran tenaga dan menjimatkan kos tenaga umpamanya bahan api galian dan sel basah.

Kesemua usaha penambahbaikan (English-improvement) mana-mana teknologi adalah berkisar mengenai isu ini, iaitu bagaimana mengubah seberapa banyak yang mungkin dari tenaga yang tidak bermanfaat ini kepada tenaga yang bermanfaat. Teknologi ramuan (English-formulation) minyak pelincir yang unik dan kompleks telah dihasilkan oleh banyak syarikat petroleum di seluruh dunia bagi mengurangkan pembentukan tenaga tidak bermanfaat disebabkan oleh geseran dalam silinder bongkah enjin. Selain itu, kereta hidrogen yang menggunakan sel bahan api hidrogen (English-hydrogen fuel cell) juga telah dihasilkan kerana didapati sel bahan api hidrogen mampu menghasilkan jumlah tenaga bermanfaat yang lebih tinggi berbanding bahan api galian biasa.

Jika kita berbalik kepada contoh laser yang digunakan sebelum ini, tenaga tidak bermanfaat yang terhasil pada teknologi ini ialah tenaga haba. Sebahagian dari tenaga cahaya lampu pendafluor yang dibekalkan akan ditukarkan kepada tenaga haba oleh hablur laser, dan akan disingkirkan menggunakan kemudahan penyejuk seperti pemeluwap Liebig (English-Liebig condenser) dan sebagainya.


Rajah 5

Dari gabungan pemahaman mengenai hukum pertama dan kedua termodinamik ini, kita dapat menyimpulkan bahawa untuk setiap teknologi atau alatan penukar tenaga, tenaga bermanfaat yang terhasil adalah sentiasa TIDAK MELEBIHI DARI dan TIDAK SAMA DENGAN tenaga yang dibekalkan kepadanya dan ia akan SENTIASA KURANG dari tenaga yang dibekalkan. Dari itu menurut hukum termodinamik kedua secara khususnya, tidak ada sebarang teknologi atau alatan penukar tenaga yang benar-benar sempurna, iaitu teknologi yang mampu menukarkan 100 peratus tenaga yang dibekalkan kepada tenaga bermanfaat.

Oleh itu, semua teknologi dan alatan penukar haba yang diciptakan manusia sentiasa berfungsi dengan tenaga yang KURANG dari tenaga yang dibekalkan. Semakin hampir nilai tenaga ini dengan tenaga yang dibekalkan, maka semakin tinggilah keberkesanan teknologi tersebut dan semakin tinggi kos yang diperlukan untuk menghasilkannya.

Hukum termodinamik kedua adalah BENAR dan tidak dapat dielakkan dalam dunia sebenar disebabkan wujudnya geseran dan ketidaksempurnaan dalam setiap teknologi yang diciptakan manusia. Jika hukum termodinamik kedua ini tidak dipatuhi, maka akan wujudlah teknologi yang mampu menukarkan KESELURUHAN tenaga yang dibekalkan kepadanya kepada tenaga bermanfaat tanpa sebarang kehilangan tenaga, dan juga mampu MEMBESARKAN tenaga tersebut. Teknologi ini dinamakan teknologi sempurna (English-perfect technology).

Jika sebuah jentera (English-machine) bertindak seperti sebuah teknologi sempurna, maka sejurus dibekalkan dengan tenaga, jentera ini akan bergerak buat selama-lamanya. Jentera sebegini dinamakan jentera pergerakan kekal (English-perpetual motion machine).


Rajah 6.1
Sumber-http://www.rlt.com/14100


Rajah 6.2
Sumber-http://newenergyalternative.com/future-energy/advantages-perpetual-motion-machine-perpetual-generator

Dengan hukum termodinamik kedua, maka tanggapan yang mengatakan bahawa wujud jentera pergerakan kekal (English-perpetual motion machine) tidak sahih dan sewajarnya ditolak.

Namun usaha menghasilkan jentera pergerakan kekal giat dilakukan sejak zaman dahulu lagi. Pada kurun ke 12, seorang perekacipta Barat bernama Peter Peregrinus mencipta jentera berkuasa magnet yang ‘kononnya’ mampu bergerak buat selama-lamanya, namun telah dibuktikan tidak oleh saintis terkemudian. Ramai juga antara saintis barat yang masih berdegil dan tidak berputus asa dalam menghasilkan jentera pergerakan sempurna sebegini.

Pada masa kini pula, muncul seorang perekacipta dari Australia yang mengaku telah berjaya mencipta jentera pergerakan kekal yang mampu menjana tenaga elektrik dalam masa bertahun-tahun selepas ia diputarkan oleh sedikit PUTARAN TANGAN. Jika ditonton temubual dengannya di Youtube, didapati memang jentera ciptaannya itu mampu bergerak tanpa henti setelah menerima tenaga putaran dari tangan, namun ia akan tetap berhenti juga selepas beberapa tempoh masa, disebabkan kehilangan tenaga akibat geseran dalam ciptaan tersebut.

Laman video: http://www.youtube.com/watch?v=5PGUh3SwLrc

Apa yang menarik perhatian ramai ialah, beliau berani mendakwa bahawa ciptaannya ini boleh menjana arus elektrik yang cukup untuk sebuah rumah, dan mampu MEMBESARKAN TENAGA putaran tangan yang dibekalkan kepadanya. Jika difikirkan secara logik, bolehkah tenaga sekecil putaran tangan ditukarkan kepada tenaga elektrik sebesar itu?

Menurut hukum termodinamik pertama, tenaga elektrik yang terhasil sudah tentu kecil dan sama dengan tenaga dari putaran tangan. Tambahan pula, menurut hukum termodinamik kedua, sebahagian dari tenaga putaran tangan akan ditukarkan kepada geseran dan haba oleh rintangan terhadap kipas turbin dan rintangan dalam alatan-alatan sepanjang proses penghantaran ke soket-soket. Diramalkan oleh penulis, sebelum sampai ke soket-soket, tenaga tersebut sudah ‘lenyap’.

Oleh itu, penulis tidak percaya sekiranya ciptaan ini dikatakan mampu MEMBESARKAN TENAGA yang diperolehinya, akan tetapi jika perekacipta tersebut mendakwa bahawa ciptaannya ini mampu menghasilkan tenaga bermanfaat yang HAMPIR sama dengan tenaga putaran tangan yang dibekalkan, atau dengan kata lain, dengan keberkesanan tenaga yang lebih tinggi dari kebanyakan teknologi yang ada setakat ini (katakan 96% daripada sumber tenaga putaran tangan) maka penulis dapat menerimanya. Ini kerana perkataan MEMBESARKAN TENAGA sudah cukup untuk menyahsahih kedua-dua hukum termodinamik. Einstein pun tidak sanggup menyanggah hukum fizik yang dua ini!