Simulation of Volcano Eruption

1. GOAL

1.       Students are able to observe how a model of a volcano can erupt proceed which caused by pressure

2.            Students are able to observe the characteristic of chemical reaction in a model of volcano

3.            Students are able to explain the effect of volcanic eruptions for the surrounding area

4.            Students are able to explain process of a volcano that actually

2. BASIC THEORY

  An eruption begins when pressure on a magma chamber forces magma up through the conduit and out the volcano's vents. When the magma chamber has been completely filled, the type of eruption partly depends on the amount of gases and silica in the magma. The amount of silicadetermines how sticky (level ofviscosity) the magma is and waterprovides the explosive potential ofsteam. Volcano eruption, magma caused by sediment in the bowels of the earth is pushed out by high-pressure gas. Eruptions of volcanoes such as these are formed. The explosion that took ash and rock hard as far as spraying with a radius of 18 km or more, while the lava could flood the area as far as 90 km radius. Volcanic eruptions can cause casualties and huge property to thousands of kilometers away and even bias affects the climate on earth is round. 

Magma is the incandescent liquid contained in the layer of earth with a very high temperature, which is estimated at more than 1,000 ° C. Liquid magma coming out of the earth is called lava. The temperature of lava which issued could reach 700-1200 ° C. 
Volcanoes are formed from magma, molten rock that is deepest in the earth.Magma is formed due to the heat inside the Earth's interior. At a certain depth, the temperature is very high heat so as to melt the rocks inside the earth. When this molten rock, gas dihasilkanlah which then mixes with the magma. Most of the magma formed at depths of 60 to 160 km below the earth's surface. Others are formed at depths of 24 to 48 km. 
Magma containing gas, gradually rising to the surface because of its mass is lighter than the solid rock around it. When the magma rises, the magma melts the nearby rocks, forming a large cabin at a depth of about 3 km from the surface. Cab magma (magma chamber) is what is the warehouse (reservoir) where volcanic eruptions originating materials. 

            Volcanic eruptions are among the Earth's most powerful and destructive forces. Imagine hearing a volcano erupt thousands of miles away.  Imagine looking through binoculars and seeing the top of a mountain collapse.   Imagine discovering an ancient Roman city that had been buried in volcanic ash.

Volcanoes are also creative forces.  The Earth's first oceans and atmosphere formed from the gases given off by volcanoes.  In turn, oceans and an atmosphere created the environment that made life possible on our planet.  Volcanoes have also shaped the Earth's landscape.  Many of our mountains, islands, and plains have been built by volcanic eruptions.

Deep within the Earth it is so hot that some rocks slowly melt and become a thick flowing substance called magma.    Because it is lighter than the solid rock around it, magma rises and collects in magma chambers. Eventually some of the magma pushes  through vents and fissures in the Earth's surface.  A volcanic eruption occurs!  Magma that has erupted is called lava.

Some volcanic eruptions are explosive and others are not.  How explosive an eruption is depends on how runny or sticky the magma is.  If magma is thin and runny, gases can escape easily from it.  When this type of magma erupts, it flows out of the volcano.  Lava flows rarely kill people, because they move slowly enough for people to get out of their way.  Lava flows, however, can cause considerable destruction to buildings in their path.

If magma is thick and sticky, gases cannot escape easily.  Pressure builds up until the gases escape violently and explode.   In this type of eruption, the magma blasts into the air and breaks apart into pieces called tephra.  Tephra can range in size from tiny particles of ash to house-size boulders.

Explosive volcanic eruptions can be dangerous and deadly.  They can blast out clouds of hot tephra from the side or top of a volcano.  These fiery clouds race down mountainsides destroying almost everything in their path.  Ash erupted into the sky falls back to Earth like powdery snow, but snow that won't melt.  If thick enough, blankets of ash can suffocate plants, animals, and humans.  When hot volcanic materials mix with water from streams or melted snow and ice, mudflows form.  Mudflows have buried entire communities located near erupting volcanoes.

3. TOOLS AND MATERIAL

1.      Clay / sand / soil

2.      Hose

3.      Injection

4.      Tray

5.      Acetic acid (CH₃COOH)

6.      Sodium bicarbonate (NaHCO₃)

7.      Red dye

4. PROCEDURE

1.      Make a model of volcano in the try and make a hole in center of imitation mountain as a crater

2.      Put a hose under a clay

3.      Pour a acetic acid in to beaker glass and give red dye

4.      Pour a sodium bicarbonate in to crater of model a volcano

5.      Suck a acetic acid with the injection

6.      Push the injection with slowly and to be careful

7.      Observe it

5. OBSERVATION RESULT

Simulation of volcanoe eruption is done by using wax which is made as volcanoe mount. A plastic tube put into the wax as the “lavae” way. Lavae is made by baking soda (sodium bicarbonate) and acetad acid (vinegar). Mixing of vinegar and red color put in an injection. Injections is connected to the plastic tube. When injection pushed, the vinegar will flow to the tube and reach the volcanoe caldera. Vinegar will react when it mixes with baking soda which spreaded on the volcanoe. When acetic acid mix with sodium bicarbonate, reaction was happened like an eruption of volcano. In this experiment happened chemist reaction between acetic acid nd sodium bicarbonate.

NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂

(sodium bicarbonate)+(acetic acid) → (sodium acetate)+(carbon

dioxide)+(water)

     Mixing of soda and vinegar will result some bubbles, so it looks like lava.

6. DISCUSSION

Pada praktikum yang berjudul “Simulation of Volcanic Eruption” dilaksanakan pada tanggal 13 Oktober 2011 bertempat di laboratorium IPA 2 FMIPA UNY. Kegiatan praktikum ini mempunyai empat tujuan, yang pertama agar siswa mampu mengamati bagaimana model gunung berapi bisa meletus yang disebabkan oleh tekanan, selanjutanya bertujuan agar siswa mampu mengamati karakteristik reaksi kimia dalam suatu model dari gunung berapi, lalu agar siswa mampu menjelaskan pengaruh letusan gunung berapi bagi daerah sekitarnya, dan tujuan yang terakhir agar dapat menjelaskan proses erupsi gunung merapi yang sebenarnya..

Gunung berapi terjadi karena adanya proses gaya tektonik yang bekerja dalam bumi yang disebut dengan orogenesis dan epeirogenesis. Dalam proses orogenesis ini sedimen yang terkumpul menjadi berubah bentuk karena mendapat gaya tekan dari tumbukan lempeng tektonik. Lebih lanjut, istilah gunung berapi ini juga dipakai untuk menamai fenomena pembentukan ice volcanoes atau gunung api es dan mud volcanoes atau gunung api lumpur. Gunung berapi terdapat dalam beberapa bentuk sepanjang masa hidupnya. Gunung berapi yang aktif mungkin bertukar menjadi separuh aktif, menjadi padam, sebelum akhirnya menjadi tidak aktif atau mati. Bagaimanapun gunung berapi mampu menjadi padam dalam waktu 610 tahun sebelum bertukar menjadi aktif semula. Oleh itu, sukar untuk menentukan keadaan sebenarnya sesuatu gunung berapi itu, apakah sesebuah gunung berapi itu berada dalam keadaan padam atau telah mati.

Pada kegiatan praktikum kali ini praktikan membuat sebuah model gunung berapi yang dibuat menggunakan bahan plastisin. Pada tengah atau pusat gunung, dari puncak sampai dasar, dibuat lubang sebagai saluran magma. Yaitu menggunakan selang kecil sebagai salurannya. Selanjutnya praktikan menggunakan campuran asam cuka (CH₃COOH) sebagai model dari magma dan soda kue (NaHCO₃) untuk menimbulkan gelembung-gelembung magma. Asam cuka dimasukkan ke dalam alat injeksi / suntikan bekas yang ujungnya dihubungkan dengan selang. Asam cuka diberi pewarna makanan merah supaya pada saat simulasi dapat terlihat menyerupai warna magma yang berwarna merah. Selang ini dihubungkan ke saluran gunung melalui lubang dasar gunung. Sementara untuk soda kue diletakkan di dalam lubang diatas puncak model gunung. Kemudian suntikan ditekan hingga asam cuka terdorong melalui selang dan dapat keluar dari puncak gunung lalu bereaksi dengan soda kue yang sebelumnya telah ditaruh diatas puncak gunung tersebut. Dan akhirnya terjadi sebuah letusan kecil mirip gunung berapi ketika terjadi erupsi. Hal ini dikarenakan adanya reaksi yang terjadi antara soda kue dan asam cuka.. Lelehan hasil reaksi ini muncul dari puncak gunung dan menyebar ke area sekitar gunung.

Berdasarkan kegiatan percobaan ini praktikan dapat menemukan beberapa aspek sains di dalamnya, yaitu dari aspek fisika, kimia, maupun aspek biologi. Hal yang pertama menonjol dalam percobaan tersebut adalah konsep tekanan. Konsep tekanan ini masuk ke dalam aspek fisika. Pada gunung berapi tekanan yang menyebabkan adanya erupsi atau keluarnya magma ke permukaan bumi. Magma yang mengandung gas dalam kabin magma berada dalam kondisi di bawah tekanan batu-batuan berat yang mengelilinginya. Tekanan ini menyebabkan magma meletus atau melelehkan conduit (saluran) pada bagian batuan yang rapuh atau retak. Magma bergerak keluar melalui saluran ini menuju ke permukaan. Saat magma mendekati permukaan, kandungan gas di dalamnya terlepas. Gas dan magma ini bersama-sama meledak dan membentuk lubang yang disebut lubang utama (central vent). Sebagian besar magma dan material vulkanik lainnya kemudian menyembur keluar melalui lubang ini. Setelah semburan berhenti, kawah (crater) yang menyerupai mangkuk biasanya terbentuk pada bagian puncak gunung berapi. Sementara lubang utama terdapat di dasar kawah tersebut.

Sedangkan pada model gunung berapi yang dibuat oleh praktikan, tekanan itu sendiri dihasilkan dari suntikan / alat injeksi. Suntikan tersebut diisi oleh larutan asam cuka yang berwarna merah menyerupai magma. Proses gunung meletus itu terjadi akibat endapan magma di dalam perut bumi yang didorong keluar oleh gas yang bertekanan tinggi. Magma dimodelkan dengan asam cuka, sedangkan gas yang bertekanan dihasilkan dengan memperkecil volume ruang udara yang tersisa. Tekanan dilakukan pada saat praktikan menekan alat injeksi sehingga menyebabkan gas menekan asam cuka untuk keluar, sebagaimana gas yang bertekanan tinggi menekan magma untuk keluar.

Selanjutnya untuk aspek selanjutnya yaitu aspek kimia. Dalam percobaan ini aspek kimia yang ditekankan adalah terjadinya reaksi antara asam cuka (CH₃COOH) dengan soda kue (NaHCO₃). Adapun persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut:

CH₃COOH + NaHCO_{3 --->} CH₃COONa + H₂O + CO₂

Dalam suatu reaksi kimia terjadi proses ikatan kimia, di mana atom zat mula-mula bereaksi menghasilkan hasil / produk. Ciri - ciri reaksi kimia antara lain terbentuknya endapan, terbentuknya gas, terjadinya perubahan warna, terjadinya perubahan suhu atau temperatur. Pada reaksi antara natrium bikarbonat (NaHCO3) dari soda kue dengan asam cuka (CH3COOH) menyebabkan gas yang dapat mendorong soda kue sehingga meluap keluar. Gas tersebut adalah CO₂ yang dibuktikan dengan adanya gelembung-gelembung udara pada campuran tersebut. Proses reaksi tersebut terjadi cukup cepat.

            Untuk aspek terakhir yang dapat ditangkap dari percobaan tersebut adalah aspek biologi. Aspek biologi disini lebih berkaitan dengan dampak yang ditimbulkan dari erupsi gunung berapi itu terhadap lingkungan maupun ekosistem disekitar gunung tersebut. Letusan gunung berapi terjadi karena aktivitas magma di perut bumi yang menimbulkan tekanan kuat keluar melalui puncak gunung berapi. Bahaya yang ditimbulkan oleh letusan gunung berapi antara lain berupa: hujan abu vulkanik, menyebabkan gangguan pernafasan. Lava panas, merusak, dan mematikan apa pun yang dilalui.  Awan panas, dapat mematikan makhluk hidup yang dilalui. Gas yang mengandung racun. Material padat (batuan, kerikil, pasir), dapat menimpa perumahan, dan lain-lain. Ekosistem yang ada juga akan rusak bahkan dapat menyebabkan rantai makanan yang ada akan terputus yang akan berimbas pada punahnya fauna yang ada

7. CONCLUSION

1.      Simulation shows how the volcano volcano eruption occurred. out lava from the volcano due to the influence of gas pressure that occurs in the bowels of the earth, thus pushing the magma out.

2.   Lava is modeled by products of chemical reactions that occur between Acetic acid (CH3COOH) and Sodium bicarbonat (NaHCO3), with the equation:
CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + H2O + CO2

This chemical reaction produces bubbles of gas, so the reaction was much like the volcano spewed lava.

3.      Due to eruption of lava can cause damage in the area around the volcano such as damage to vegetation and ecosystems.

4.      Magma containing gas in the cabin in a state of magma under the pressure of heavy rocks that surround it. This pressure causes the magma erupts or melt conduit (channel) on the rocks brittle or cracked. Magma moves out through these channels leading to the surface. When magma approaches the surface, the gas content in it regardless. Gas and magma exploded together and form a hole called the main hole (central vent).