Penerparan Konsep Fisika Dalam Termodinamika

Salah satu aplikasi fisika dalam termodinamika adalah alat pengukur matahari jenis Campbell-Stokes. Campbell stokes secara khusus dipergunakan untuk mengukur waktu dan lama matahari bersinar dalam satu hari dimana alat tersebut dipasang. Campbell stokes terdiri dari beberapa bagian yaitu: 

a. Bola kaca pejal ( umumnya berdiameter 96 mm).

b. Plat logam berbentuk mangkuk, sisi bagian dalamnya bercelah – celah sebagai tempat kartu pencatat dan penyanggah tempat bola kaca pejal dilengkapi skala dalam derajat yang sesuai dengan derajat lintang bumi.

c. Bagian Pendiri (stand).

d. Bagian dasar terbuat dari logam yang dapat di-leveling.

e. Kertas pias terdiri dari 3 (tiga) jenis menurut letak matahari.

 
Campbell Stokes

PRINSIP KERJA
Sinar matahari yang datang menuju permukaan bumi, khususnya yang tepat jatuh pada sekeliling permukaan bola kaca pejal akan dipokuskan ke atas permukaan kertas pias yang telah dimasukkan ke celah mangkuk dan meninggalkan jejak bakar sesuai posisi matahari saat itu. Jumlah kumulatif dari jejak titik bakar inilah yang disebut sebagai lamanya matahari bersinar dalam satu hari (satuan jam/menit).

METODA  OPERASI 
a. Setting –up

1. Pilih tempat dimana Sinar matahari sepanjang hari bebas ke-arah alat. 
2. Permukaan dasar alat ditempatkan harus Stabil, Temp. Humidity, Angin dan vibrasi tidak mempengaruhi leveling. (disarankan pondasi terbuat dari beton/metal). 
3. Bagian terbuka mangkuk logam harus mengarah equator, yaitu : Bila alat ditempatkan pada belahan bumi Utara, mangkuk ke-arah Selatan atau sebaliknya. 
4. Leveling dapat dilakukan dengan mengatur posisi 3 buah mur.

b. Memasang Pias

1. Pias terdiri dari 3 jenis yaitu : Pias lurus dipasang pada pasangan celah yang ada ditengah mangkuk. Pias pendek pada pasangan celah bagian atas dan Pias panjang pada pasangan celah bagian bawah. 
2. Pias pendek dipergunakan dari pertengahan Oktober s/d akhir Pebruari. Pias Lurus dari awal Maret s/d pertengahan April dan awal September s/d pertengahan Oktober. Pias panjang dari pertengahan April s/d akhir Agustus. 
3. Pias dimasukkan ke-celah, sehingga garis tanda jam 12.00 benar-benar tepat dengan tanda jam 12.00 pada mangkuk.\
4. Pada titik tertentu(kira-2. garis jam 14.00 & 10.00) mangkuk dilengkapi 3 lubang. Masukkan pin logam yang tergantung dengan rantai dari sisi luar kedalam salah satu lubang tersebut (sesuai pias), agar pias tidak berubah posisi.

c. Pengaturan Utara – Selatan Dan Leveling 

1. Atur agar skala derajat lintang pada alat menunjukkan lintang tempat alat ditempatkan. 
2. Perhatikan jejak pembakaran pada pias, bila pengaturan Utara-Selatan dan leveling tepat maka jejak ini harus sejajar dengan garis tengah pias. 
3. Jejak pembakaran yang tepat jatuh pada titik pusat pias (tengah hari), harus sama dengan nilai True Solar Time, yaitu waktu matahari tepat berada pada titik nadir/puncak.
4. Cara Menentukan True Solar Time (True Local Time).

Medium local time = Standard time ± (λs – λ) . 4 min. True Local Time    = Medium local  time  -  Equation of time

Dimana :  
Standard time   = pukul -12
+                       = bila alat ditempatkan disebelah Barat meridian (bujur) waktu.
-                        = bila alat ditempatkan disebelah Timur meridian (bujur) waktu
λs                      = Bujur standard waktu terdekat pada lokasi
λ                        = Bujur lokasi alat dipasang.