Oleh: Bambang Ariwahjoedi* (Kimiawan)
Bagaimana bahan bakar dapat menggerakkan mesin? Sebelum menjawab pertanyaan ini, marilah kita lihat terlebih dahulu tiga kata kunci penting dalam pertanyaan tadi yaitu ‘bahan bakar’, ‘gerak’, dan ‘mesin’.
Pertama-tama mari kita bahas terlebih dahulu tentang bahan bakar. Bahan bakar yang kita kenal sehari-hari, pada umumnya terdiri dari bahan kimia organik yang disebut hidrokarbon. Hidrokarbon ini dapat terbakar di udara karena bereaksi dengan gas oksigen di udara, membentuk gas karbondioksida (CO2) dan uap air (H2O).
Reaksi pembakaran hidrokarbon adalah melepaskan energi berupa kalor atau panas. Dalam kamus kimia, dikenal istilah reaksi eksotermis, yaitu reaksi yang melepaskan panas. Kalor atau panas yang dilepaskan oleh reaksi pembakaran hidrokarbon akan terpakai untuk memanaskan hasil reaksi berupa CO2 dan H2O yang pada akhirnya panas tersebut akan merambat ke lingkungan tempat CO2 dan H2O tadi berada.
Dari mana datangnya panas pada waktu pembakaran hidrokarbon? Tentu saja energi panas itu datang dari energi kimia, atau energi dari ikatan kimia antara atom-atom C dan C maupun C dan H di dalam bahan bakar, yang dilepaskan pada waktu terjadi reaksi kimia dengan O2 dari udara.
Kedua, marilah kita lihat apa itu ‘gerak’. Dari sains fisika kita tahu bahwa gerak terjadi apabila sebuah benda berpindah kedudukan koordinatnya di dalam ruang. Dalam koordinat x, bila sebuah benda bergerak maka koordinat x tersebut akan berubah, misalnya dari 0 menjadi 15 atau 25 satuan panjang x. Dalam ruang berdimensi dua, koordinat benda yang bergerak akan berubah dari (x, y) menjadi (x’, y’) misalnya.
Dalam fisika kita telah mengetahui bahwa sebuah benda hanya mungkin bergerak apabila ada energi atau tenaga yang telah menggerakkan benda tadi. Secara sederhana energi kinetik suatu benda yang bergerak berbanding lurus dengan kecepatan pangkat 2, seperti yang sudah sering kita lihat dari rumus EK = (1/2)m.v^2.
Ketiga apa itu mesin? Mesin adalah suatu alat yang dirancang oleh rekayasawan untuk memanfaatkan energi kimia menjadi energi gerak. Di dalam mesin energi kimia ini biasanya hadir sebagai panas eksotermis yang dibebaskan oleh reaksi pembakaran. Sementara energi geraknya diperoleh dari pergerakan torak atau piston yang didesak oleh gas hasil pembakaran (CO2 dan H2O) yang mengembang karena panas pembakaran tadi. Torak atau piston yang bergerak karena terdesak oleh udara panas akhirnya dapat memutar roda yang pada akhirnya menggerakkan seluruh badan kendaraan.
Mesin dapat mengubah energi kimia dari pembakaran bahan bakar secara terus menerus menjadi energi gerak, karena mesin ini dirancang sedemikian rupa sehingga pembakaran dan pemasukan bahan bakar segar dapat dilakukan secara berkala dalam suatu siklus atau daur yang berulang-ulang secara terus menerus, asalkan bahan bakar tetap dipasok masuk ke dalam mesin.
Setelah memahami ketiga kata kunci di atas, maka kalian paling tidak lebih siap untuk menerima penjelasan singkat berikut ini mengapa bahan bakar dapat menggerakkan mesin. Bahan bakar dapat menggerakkan mesin karena pada peristiwa pembakaran, akan dihasilkan campuran gas panas yang mengembang, dan mendesak piston atau torak mesin sehingga terjadi perpindahan posisi dan energi gerak pada lengan torak mesin. Pergerakan lengan torak inilah yang kemudian dirancang secara mekanik untuk menggerakkan roda-roda dan menggerakkan kendaraan secara keseluruhan.
Sumber gambar: http://www.blewbury.co.uk
Ilustrator: Frans Mateus Situmorang
*Bambang Ariwahjoedi meraih gelar doktor dalam bidang Rekayasa Material Karbon dari University of Sheffield, Inggris, pada tahun 1992, dan mengajar di Jurusan Kimia, Institut Teknologi Bandung hingga tahun 2006. Sejak tahun 2006, ia menjadi dosen di Universiti Teknologi Petronas, Malaysia.
