Pada tahun 1870, Lord Rayleigh menghitung ukuran molekul menggunakan minyak dan air

Estimasi ukuran satu molekul

Bagaimana Benjamin Franklin dan Lord Rayleigh menghitung ukuran molekul hanya dengan minyak dan air

• Beberapa dekade sebelum sinar-X ditemukan dan mikroskop canggih diciptakan, Lord Rayleigh menghitung ukuran satu molekul hanya dengan minyak, air, dan pena
• Inspirasinya berasal dari Benjamin Franklin

Eksperimen Franklin

• Sekitar tahun 1770, saat mengunjungi London, Franklin mengamati bahwa ketika minyak dibuang ke laut dari kapal selama penyeberangan Atlantik, ombak menjadi tenang
• Ia melakukan eksperimen dengan menuangkan sedikit minyak ke kolam Clapham Common di London
• Ia memastikan bahwa minyak dengan cepat menyebar di permukaan kolam dan membuat air menjadi halus
• Franklin mengulangi eksperimen itu beberapa kali dan mencatatnya secara rinci, tetapi tidak memahami makna molekulernya

Penafsiran ulang oleh Lord Rayleigh

• Lord Rayleigh, seorang cendekiawan Universitas Cambridge dan fisikawan terkenal, menafsirkan ulang eksperimen Franklin dari sudut pandang baru
• Pada tahun 1890, Lord Rayleigh meneteskan sejumlah kecil minyak zaitun yang diukur dengan tepat ke air, lalu mengukur luas sebaran minyak tersebut
• Ia memperkirakan ketebalan lapisan minyak dengan membagi volume minyak dengan luas permukaannya
• Dengan mengasumsikan bahwa lapisan minyak itu adalah satu lapisan molekul, ia menghitung ketebalan lapisan tersebut sebagai panjang satu molekul

Hasil Lord Rayleigh

• Hasil perhitungan Lord Rayleigh adalah sekitar 1,63 nanometer
• Panjang sebenarnya molekul triasilgliserol, komponen utama minyak zaitun, adalah sekitar 1,67 nanometer, sehingga perkiraan Lord Rayleigh hanya memiliki galat sekitar 2%
• Eksperimennya menunjukkan bahwa wawasan ilmiah yang mendalam dapat diperoleh bahkan dengan alat yang sederhana

Bacaan tambahan

• Buku Charles Tanford, "Ben Franklin Stilled the Waves", menggali sejarah eksperimen tetes minyak ini secara mendalam

Ringkasan GN⁺

• Artikel ini menunjukkan bahwa penemuan ilmiah penting dapat dicapai bahkan dengan alat eksperimen yang sederhana
• Eksperimen Benjamin Franklin dan Lord Rayleigh menekankan betapa pentingnya rasa ingin tahu ilmiah dan kreativitas
• Artikel ini akan bermanfaat bagi orang-orang yang tertarik pada sejarah sains dan metodologi eksperimen
• Proyek lain dengan fungsi serupa antara lain "Science Experiments You Can Do At Home"

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Dalam pendidikan sains, hukum dan teori sering disajikan sebagai sesuatu yang hanya perlu dihafal

  • Kisah tentang bagaimana teori sains pertama kali ditemukan jauh lebih menarik dan menginspirasi
  • Pernah mempelajari jalur biokimia, tetapi tidak mendapat petunjuk tentang bagaimana jalur itu ditemukan
  • Menyambut rekomendasi publikasi tentang bagaimana teori sains lain pertama kali ditemukan

• Pada tahun 1676, Roemer memperkirakan kecepatan cahaya dengan mengukur orbit Io, satelit Jupiter

  • Saat Bumi mendekati Jupiter, Io muncul sedikit lebih awal setiap hari
  • Saat Bumi menjauhi Jupiter, Io muncul sedikit lebih lambat setiap hari
  • Selama satu tahun, terjadi selisih waktu 22 menit
  • Dengan menghitung jarak yang ditempuh cahaya selama 22 menit, ia memperkirakan kecepatan cahaya sebesar 227.000 km/s
  • Kecepatan sebenarnya sekitar 300.000 km/s

• Rayleigh memperkirakan ketebalan lapisan minyak dengan membagi volume minyak dengan luas permukaan

  • Ia mengasumsikan bahwa minyak membentuk satu lapisan molekul tunggal
  • Ketebalan lapisan minyak sama dengan panjang satu molekul minyak
  • Rayleigh adalah orang pertama yang mengetahui ukuran satu molekul

• Ini mengingatkan pada eksperimen tetes minyak Millikan & Fletcher

  • Itu adalah eksperimen untuk mengukur muatan elektron
  • Volume dihitung dengan mengukur waktu jatuh tetes minyak yang sangat kecil
  • Medan listrik yang sudah diketahui digunakan untuk menahan tetes minyak tetap melayang
  • Muatan yang dihitung mengelompok pada kelipatan suatu nilai kecil
  • Nilai itu adalah muatan satu elektron

• Muncul pertanyaan apakah asumsi bahwa minyak menyebar setebal satu molekul bukan sekadar tebakan

  • Ada pertanyaan apakah tegangan permukaan bisa membuat minyak tetap lebih tebal
  • Ingin tahu apakah ada petunjuk lain yang menunjukkan bahwa itu memang lapisan monomolekul

• Ingin ada mata kuliah tentang "perancangan eksperimen sains" di sekolah

  • Menjelaskan proses eksperimen bersejarah dan memberi tantangan kepada siswa
  • Mata kuliah untuk mempelajari cara merancang dan menjalankan eksperimen guna memperkirakan ukuran Bumi, membantah flogiston dan eter bercahaya, atau mengukur kecepatan cahaya

• Pernah mereplikasi eksperimen ini di kelas fisika universitas

  • Membutuhkan banyak kerja, tetapi bermanfaat dan menarik
  • Kebutuhan peralatannya cocok untuk laboratorium fisika tingkat sarjana
  • Sangat merekomendasikan untuk mencobanya jika memungkinkan