Energi dan penerapannya

56,752 views

Published on

0 Comments
6 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
56,752
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
526
Comments
0
Likes
6
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Energi dan penerapannya

  1. 1. PENDAHULUAN Energi merupakan suatu proses perubahan bentuk energi dari yang satumenjadi bentuk energi lain yang dibutuhkan. Mengingat hukum kekekalan energiyang menyatakan bahwa ”energi tidak dapat diciptakan (dibuat) ataupun dimusnahkanakan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya(dikonversikan)”. Sehingga untuk memperoleh suatu bentuk energi, perlu adanyaenergi lain yang dikonversikan menjadi energi yang dibutuhkan tersebut. Salah satucontohnya untuk mendapatkan energi listrik yang tidak dapat diperoleh secaralangsung, tetapi ada proses konversi energi sebelum energi listrik tersebut didapat. Kebutuhan energi semakin meningkat dengan adanya kemajuan teknologi.Sumber energi yang banyak dipakai sampai saat ini adalah sumber yang dapat habisyang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi, batubara dan gas bumi. Karenakebutuhan energi meningkat maka usaha manusia untuk mengeksploitasi sumberenergi di atas turut meningkat. Mengingat terbatasnya persediaan sumber energitersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti energi matahari, energigelombang, energi angin, energi pasang surut, dll. Energi matahari yang disediakan Tuhan untuk umat manusia khususnya yangtinggal di daerah tropis, sangatlah berlimpah. Selain berlimpah dan tidak habisdipakai, energi matahari juga tidak menimbulkan polusi. Namun demikian masihdiperlukan peralatan seperti sel surya (solar cell) untuk mengkonversi energi mataharimenjadi energi listrik. Energi saat ini memegang peranan yang penting dalam pengembanganekonomi nasional kiranya merupakan suatu hal yang tidak dipersoalkan lagi, bahkansering dianggap sebagai darah dalam kehidupan ekonomi. Hal ini disadari olehnegara-negara yang telah maju, maupun oleh Negara yang sedang berkembang bahwapenggunaan energi secara tepat dan berdaya guna tinggi merupakan syarat yangmutlak untuk meningkatkan kegiatan ekonomi. Indonesia merupakan negara yangmemiliki berbagai jenis sumber daya energi dalam jumlah yang cukup melimpah.Pengelolaan sumber daya energi secara tepat kiranya akan memberikan gilirannyaakan meningkatkan kesejahteraan masyarakat secara umum. Dengan letak Indonesiayang berada pada daerah khatulistiwa, yaitu pada lintang 60LU - 110 LS dan 950 BT -1410BT, dan dengan memperhatikan peredaran matahari dalam setahun yang beradapada daerah 23,50 LU dan 23,50 LS maka wilayah Indonesia akan selalu disinarimatahari selama 10 - 12 jam dalam sehari. Karena letak Indonesia berada pada daerahkhatulistiwa maka Indonesia memiliki tingkat radiasi matahari yang sangat tinggi.Menurut pengukuran dari pusat Meteorologi dan Geofisika diperkirakan besar radiasiyang jatuh pada permukaan bumi Indonesia (khususnya Indonesia Bagian Timur)rata-rata kurang lebih sebesar 5,1 kWh/m2.hari dengan variasi bulanan sekitar 9% .(NN,1994). Sejak beberapa tahun ter-akhir ini, para ahli mulai merubah pendapatnyatentang pemanfaatan sumber energi yang ada di Indonesia. Timbulnya kesadaran akansumber bahan bakar fosil yang selama ini merupakan sumber energi andalan,bukannya tidak mungkin habis di masa mendatang, untuk itu sumber sumber energibaru harus didapatkan. Mungkin untuk mendapatkan energi baru, kombinasi daribeberapa sumber energi yang diperlukan seperti batubara, energi cahaya matahari, 1
  2. 2. angin, nuklir. Jika dilihat dari segi polusinya, bahan fosil terlalu banyak menyebabkanpencemaran terhadap lingkungan dalam penggunaannya. Pada sekitar 100 tahun yanglalu, batu bara menjadi pemasok utama kebutuhan energi dunia, kemudian disusuloleh minyak bumi diawal abad ini. Dan akhirnya sekitar tahun 1950-an gas alammulai berpartisipasi dalam percaturan sumber energi dunia. Meskipun demikianmungkin dalam penggunaannya bahan bakar fosil ini akan habis kurang lebih 17tahun mendatang (Kadir, 1995) Sumber energi lainnya yang saat ini sudah menjadi pemasok energi duniabeberapa tahun terakhir ini adalah penggunaan energi nuklir. Tetapi masalah yangditimbulkan dari penggunaan energi nuklir adalah limbah radioaktif. Sehingga perludiperhatikan beberapa persyaratan khusus yang harus dipenuhi, misalnya tempatpembuangan yang betul-betul aman untuk jangka waktu yang tidak ditentukan, sertakemasan limbah yang harus benar-benar aman. Dilain pihak, kita masih mempunyaibeberapa sumber energi yang umur penggunaanya relatif tak terbatas, serta tidakmenimbulkan masalah polusi lingkungan dalam penggunaannya. Energi matahari atauenergi surya adalah bentuk energi elektromagnetik, yang dipancarkan ke bumi secaraterus menerus. Selain itu energi surya adalah sangat atraktif karena tidak bersifatpolutif, tak dapat habis, dapat dipercaya dan gratis (Sitompul, 1989). Dalam pemanfaatan energi surya digunakan larik fotovoltaik yangmengkonversikan secara langsung energi surya menjadi energi listrik. Pemakaianfotovoltaik dalam kerekayasaan sebagai sumber pembangkit energi listrik bisadikatakan tidak menghasilkan polusi, baik polusi udara maupun polusi terhadaplingkungan sekitarnya. Berdasarkan pertimbangan ini, nampaknya konversifotovoltatik dari sinar matahari menjadi energi listrik akan menjadi sumber energiutama dimasa mendatang. Khususnya bila sumber-sumber energi konvensional (batubara, minyak bumi dan gas bumi) sudah habis dalam penggunaannya. Selain itu jugaharga sumber energi konvesional akan terus semakin tinggi dan persediaanya jugasangat terbatas, sedangkan harga fotovoltatik berangsur-angsur akan turun karenabahan bakunya melimpah di bumi ini. Selanjutnya energi listrik yang dihasilkan darifotovoltatik, dapat digunakan untuk berbagai peng-gunaan, misalnya untuk meng-gerakkan kapal dengan bantuan motor listrik. Dan untuk menjamin penyediaan energiyang kontinu maka digunakan baterai sebagai penyimpan energi. (NN, 1994) Di negara Eropa kapal bermotor listrik bukanlah hal baru, pada tahun 1905kapal elektrik yang terbesar pada masanya diluncurkan di Thames, kapal tersebutdiberi nama Victory kapal ini mempunyai panjang 90 kaki yang terbuat dari kayu danbisa mengangkut 350 orang. Motor listrik diberi tenaga oleh generator yangmenggunakan steam turbin. Setelah tahun 1905 motor bakar dalam menjadi populerdan menggeser kedudukan motor listrik. Semakin banyak kapal yang menggunakanmesin diesel. Pada abad 21 ini penggunaan motor listrik kembali populer dan diperkirakanakan terus seperti ini karena sebagai akibat dari mahalnya bahan bakar diesel dansemakin menipisnya sumber minyak dunia. Sekarang motor listrik menjadi semakin praktis dan ekonomis setelahbanyaknya penemuan pada teknologi solar panel, battery, charger yang lebih baik.Motor listrik hemat biaya perawatan dan dalam bekerja. Selain itu motor listrik lebihramah lingkungan dan tidak berisik. 2
  3. 3. Instalasi motor listrik lebih simpel daripada motor diesel, motor listrik jugatidak memerlukan pendingin. Semua kebutuhan daya listrik di supply dari batteryyang di isi ulang oleh solar panel. Dan ketika kapal tidak bergerak daya listrik yangdihasilkan dapat digunakan untuk mesin cuci, microwave, dan peralatan yang lainnya. Perawatannya lebih mudah dibanding dengan motor diesel, panel suryabiasanya dibersihkan seminggu sekali, pengantian battery dilakukan setiap 3000 kalipengisian ulang atau 7 – 10 tahun. Dalam perkembangannya perancangan desain sebuah kapal harusmemperhatikan berbagai aspek terkait seperti aspek teknis, ekonomis, keamanan dankeselamatan operasi kapal. Aspek ekonomis merupakan aspek yang sangat pentinguntuk dipertimbangkan dalam mendesain kapal tanpa harus mengabaikan aspek-aspeklain diatas. Teknologi desain kapal terus dikembangkan untuk mencapai tingkateffisiensi dan keuntungan ekonomis yang tinggi baik untuk perancangan kapal-kapalberdimensi besar maupun kecil Pada mulanya electrik propulsion merupakan sebuah alternatif penggerakutama kapal yang sangat mahal dan kurang effisien. Hal ini disebabkan olehpenggunaan kontruksi motor yang sangat besar dan berat. Kapal harus memiliki duasystem electrik terpisah, satu untuk melayani penggerak utama dan satunya untukmelayani mesin bantu. Berkaitan dengan perkembangan yang pesat dari penerapanteknologi elektronika sekarang ini memungkinkan untuk melengkapi sebuah kapaldengan system elektrik dengan kapasitas tenaga yang tidak terbatas berdasarkankonsep power station. System ini dengan menggunakan multi motor diesel adalah dilangkapi denganbeberapa system tenaga yang independent yang mana berhubungan satu sama lainnya.Pengadaan tenaga listrik dilakukan secara bersama oleh beberapa buah generator setkarenanya varisai bisa dilakukan secara cepat. Beban elektrik dan beban propulsi yangdiperlukan untuk mendapatkan kecepatan servisnya diperoleh dari main dieselgenerator set. Effisiensi dari komponen elektrik, generator dan converter secarabersama-samma dihitung untuk menentukan efisiensi total. Secara umum system ini menawarkan lebih bebas dalam penempatankomponen di dalam kamar mesin, juga degnan system operasinya yang lebih fleksibeldengan menempatkan satu atau lebih generator utama. Ini berarti bahwa generatordalam opersinya lebih dapat beradaptasi dengan kebutuhan power yang lebihbervariasi sehingga akan memperkecil kebutuhan untuk biaya perawatan. Dengan berkembangnya teknologi sekarang ini telah dibuat sebuah systembaru, yaitu dengan menggunakan solar sell sebagai supply energi untuk motor listrik.Untuk menjamin supply daya secara kontinu maka diperlukan battery sebagaipenyimpan energiPENGERTIAN ENERGI Energi adalah suatu kemampuan untuk melakukan kerja atau kegiatan. Tanpaenergi, dunia in akan diam atau beku. Dalam kehidupan manusia selalu terjadikegiatan dan untuk kegiatan otak serta otot diperlukan energi. Energi itu diperoleh 3
  4. 4. melalui proses oksidasi (pembakaran) zat makanan yang masuk kedalam tubuh berupamakanan. Kegiatan manusia lainnya dalam memproduksi barang, transportasi, danlainnya juga memerlukan energi yang diperoleh dari bahan sumber energi atau seringdisebut sumber daya alam (Nature Resources) Sumber daya akam diberdakan manjadi dua kelompok, yaitu :1.Sumber daya alam yang dioperbaharui (renewable) hamper tidak dapat habis.2.Sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (unrenewable) atau habis.MACAM-MACAM ENERGI1. Energi Mekanik Energi mekanik dapat dibedakan menjadi dua pengertian, yaitu ; energipotensial dan energi kinetik. Jumlah kedua energi itu dinamakan energi mekanik.Setiap benda mempunyai berat, maka baik dalam keadaan diam atau bergerak setiapbenda memiliki energi.2. Energi Panas Energi panas juga sering disebut sebagai kalor, pemberian padas kepada suatubenda dapat menyebabkan kenaikan suhu benda itu ataupun bahkan terkadang dapatmenyebabkan perubahan bentuk, perubahan ukuran, atau perubahan volume bendaitu. Ada tiga istilah yang penggunaannya sering kacau, yaitu panas, kalor, dan suhu.Panas adalah salah satu bentuk energi. Energi panas yang berpindah disebut kalor,sementara suhu adalah derajat panas suatu benda.3. Energi Magnetik Energi magnetik dapat dipahami dengan mengamati gejala yang timbul katikadua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu dengan yang lain.Seperti diketahui bahwa setiap magnet mempunyai dua macam kutub yaitu kutubutara dan kutub magnet selatan. Kedua kutub magnet mempunyai kemampuan untuk saling melakukangerakan. Kemampuan itu adalah energi yang tersimpan didalam magnet dan energiinilah yang disebut sebagai energi magnetik.4. Energi Listrik Energi listrik ditimbulkan / dibangkitkan melalui bermacam-macam cara.Kegunaan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali yang dapatdirasakan, terutama dikehidupan kota-kota besar, bahkan sebagai penerangan yangsekarang sudah digunakan sampai jauh ke pelosok pedesaan. 4
  5. 5. 5.Energi Kimia Yang dimaksud energi kima adalah energi yang diperoleh melalui suatu proseskimia. Energi yang dimiliki manusia dapat diperoleh dari makanan yang dimakanmelalui proses kimia. Jika kedua macam atom-atom karbon dan atom oksigen tersebut dapatberreaksi, akan terbentuk molekul baru yaitu karbondioksida.6. Energi Bunyi Bunyi dapat juga diartikan getaran sehingga energi bunyi berarti juga getaran.Getaran selaras mempunyai energi dua macam yaitu, energi potensial dan energikinetik. Melalui pembahasan matematis dapat ditunjukkan bahwa jumlah keduamacam energi pada suatu getaran selaras adalah selalu tetap dan besarnya tergantungmassa, simpanan dan waktu getar atau periode.7. Energi Nuklir Energi nuklir merupakan hasil dari reaksi fisi yang terjadi pada inti atom.Dewasa ini, reaksi inti yang banyak digunakan oleh manusia untuk menghasilkanenergi nuklir adalah reaksi yang terjadi antara partikel dengan inti atom yangdigolongkan dalam kelompok heavy atom sperti aktinida. Berbeda dengan reaksi kimia biasa yang hanya mengubah komposisi molekulsetiap unsurnya dan tidak mengubah struktur dasar unsur penyusun molekulnya, padareaksi inti atom atau reaksi fisi, terjadi perubahan struktur inti atom menjadi unsuratom yang sama sekali berubah.8. Energi Cahaya atau cahaya Energi cahaya terutama cahaya matahari banyak diperlukan terutama olehtumbuhan yang berhijau daun. Tumbuhan itu membutuhkan energi cahaya untukmengadakan proses fotosintesis, dengan kemajuan teknologi, saat ini dapat jugadigunakan energi dari sinar yang dikenal dengan nama sinar laser. Yang dimaksudsinar laser adalah sinar pada suatu gelombang yang sama dan amat kuat. Sinar laserbanyak sekali digunakan dan meliputi banyak bidang.9. Energi Matahari Energi matahari merupakan energi yang utama bagi kehidupan dibumi ini.Berbagai jenis energi, baik yang terbarukan mapun tak terbarukan merupakan bentukturunan dari energi ini, baik secara langsung maupun tidak langsung. Energi yangmerupakan turunan dari energi matahari misalnya : • Energi angin yang tuimbul akibat adanya perbedaan suhu dan tekanan satu tempat dengan tempat yang lain sebagai efek sinar matahari. • Energi air, karena adanya siklus hidrologi akibat dari energi panas matahari yang mengenai bumi. • Energi biomassa karena adanya fotosintesis dari tumbuhan yang notabene menggunakan energi matahari. • Energi gelombang laut yang muncul akibat energi angina 5
  6. 6. • Energi fosil yang merupakan bentuk lain dari energi biomassa yang telah mengalami proses selama berjuta-juta tahun.Ada beberapa cara pemanfaatan energi panas matahari, yaitu :1.Pemanasan ruang2.Penerangan ruangan3.Kompor matahari4.Pengeringan hasil pertanian5.Distilasi air kotor6.Pemanasan air kotor7.Pembangkitan listrikENERGI DAN PENERAPANNYA Energi adalah suatu besaran yang kekal tidak dapat diciptakan dan tidak dapatdimusnahkan. Berikut ini adalah macam-macam energi yaitu energi potensial, energikinetic, energi kimia, energi kalor, energi listrik, energi bunyi, energi bunyi, energinuklir, energi radiasi,energi surya. 1. Pengertian Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda diam. Energi ini juga disebut dengan energi diam. Misalnya suatu benda yang mempunyai ketinggian tertentu dan pegas yang ditekan atau direnggangkan. Jika semua itu dilepas akan melakukan usaha (gerakan) 2. Pengertian energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda pada saat bergerak. Misalnya jika seorang sedang berlari, mobil pada saat melaju, benda yang berputar dan kereta yang sedang bergerak. Pada saat itu benda-benda tersebut mempunyai energi yang disebut energi kinetic atau energi gerak. 3. Energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi potensial dan energi kinetik. 4. Pengertian energi kimia yaitu energi yang timbul akibat terjadinya reaksi kimia. Makanan dari pada bahan bakar pada umumnya tersusun atas senyawakimia yang di dalamnya tersimpan energi kimia. 5. Pengertian energi kalor, yaitu bentuk energi yang banyak kita jumpai seperi matahari, api atau bentu energi yang lain yang harus dibentuk dalam bentuk kalor misalnya setrika, solder dan kompor. 6. Pengertian energi listrik, yaitu energi yang tersimpan dalam arus listik (muatan yang bergerak0. Energi ini banyak dimanfaatnya. Contoh radio, solder, televisi dan lain sebagainya 7. Pengertian energi bunyi, terdapat di dalam segala jenis bunyi. Misalnya orang berbicara, seruling, ledakan bom dan petir. Bukti bahwa bunyi memilliki energi yaitu ledakan petir yang dahsyat dapat mengakibatkan pecahnya kaca jendela. 8. Pengertian Energi nuklir yaitu energi yang dihasilkan oleh reaksi pembelahan inti (fisi) berantai 9. Pengertian Energi radiasi yaitu energi yang diperoleh dari pancaran benda berpijar 6
  7. 7. ENERGI POTENSIALEnergi potensial dari kereta roller coaster akan maksimum saat berada pada lintasantertinggi. Energi potensial adalah bentuk energi yang dimiliki oleh suatu partikel,benda atau sistem akibat posisinya dalam ruang parameter1 atau akibatkonfigurasinya. Energi dalam bentuk ini membuat partikel, benda atau sistem tersebutmemiliki kecenderungan untuk berubah keadaannya (posisi atau konfigurasinya) darikeadaan dengan suatu energi potensial tertentu menjadi keadaan dengan energipotensial yang lebih rendah atau lebih tinggi. Ke arah mana kecenderungan tersebutmenuju tak lain terkait dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensialtersebut.Contoh Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa suatu batu keatas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan mendapat energi potensialgravitasi. Jika kita meregangkan suatu pegas, kita dapat mengatakan bahwa pegastersebut membesar & memanjang berarti pegas tersebut mendapatkan energi potensialelastik. Berbagai jenis energi dapat dikelompokkan sebagai energi potensial. Setiapbentuk energi ini dihubungkan dengan suatu jenis gaya tertentu yang bekerja terhadapsifat fisik tertentu suatu materi (seperti massa, muatan, elastisitas, suhu, dll). Energipotensial gravitasi dihubungkan dengan gaya gravitasi yang bekerja terhadap massabenda; energi potensial elastik terhadap gaya elastik yang bekerja terhadap elastisitasobjek yang berubah bentuk; energi potensial listrik dengan gaya Coulomb; gayanuklir kuat atau gaya nuklir lemah yang bekerja terhadap muatan elektrik pada objek;energi potensial kimia, dengan potensial kimia pada suatu konfigurasi atomik ataumolekular tertentu yang bekerja terhadap struktur atomik atau molekular zat kimiayang membentuk objek dan juga energi potensial termal dengan gaya elektromagnetikyang berhubungan dengan suhu objek. 7
  8. 8. Energi potensial elastisPegas digunakan untuk menyimpan energi potensial elastis Energi potensial elastis adalah energi potensial dari sebuah benda elastis(contohnya adalah busur panah) yang mengalami perubahan bentuk karena adanyatekanan atau kompresi. Akibatnya adalah akan ditimbulkannya gaya yang akanberusaha untuk mengembalikan bentuk benda tersebut ke bentuk awalnya. Jikatekanan/renggangan ini dilepas, maka energi ini akan berpindah menjadi energikinetik.Kalkulasi dari energi potensial elastis Energi potensial elastis tersimpan di dalam pegas yang direnggangkan dapatdihitung dengan menemukan usaha yang diperlukan untuk merenggangkan pegastersebut sejauh x dari panjang asli pegas sebelum direnggangkan:sebuah pegas ideal akan mengikuti aturan Hukum Hooke:Usaha yang dilakukan (dan energi potensial yang tersimpan) dapat dinyatakan dalam:Satuannya adalah Joule.Energi Potensial Gravitasi Contoh yang paling umum dari energi potensial adalah energi potensialgravitasi. Buah mangga yang lezat dan ranum memiliki energi potensial gravitasiketika sedang menggelayut pada tangkainya. Demikian juga ketika anda berada padaketinggian tertentu dari permukaan tanah (misalnya di atap rumah atau di dalampesawat). Energi potensial gravitasi dimiliki benda karena posisi relatifnya terhadapbumi. Setiap benda yang memiliki energi potensial gravitasi dapat melakukan kerjaapabila benda tersebut bergerak menuju permukaan bumi (misalnya buah manggajatuh dari pohon). Untuk memudahkan pemahamanmu, lakukan percobaan sederhana 8
  9. 9. berikut ini. Pancangkan sebuah paku di tanah. Angkatlah sebuah batu yang ukurannyaagak besar dan jatuhkan batu tegak lurus pada paku tersebut. Amati bahwa pakutersebut terpancang semakin dalam akibat usaha alias kerja yang dilakukan oleh batuyang anda jatuhkan. Sekarang mari kita tentukan besar energi potensial gravitasi sebuah benda didekat permukaan bumi. Misalnya kita mengangkat sebuah batu bermassa m. gayaangkat yang kita berikan pada batu paling tidak sama dengan gaya berat yang bekerjapada batu tersebut, yakni mg (massa kali percepatan gravitasi). Untuk mengangkatbatu dari permukaan tanah hingga mencapai ketinggian h, maka kita harus melakukanusaha yang besarnya sama dengan hasil kali gaya berat batu (W = mg) denganketinggian h. Ingat ya, arah gaya angkat kita sejajar dengan arah perpindahan batu,yakni ke atas… FA = gaya angkatW = FA . s = (m)(-g) (s) = - mg(h2-h1) —– persamaan 1Tanda negatif menunjukkan bahwa arah percepatan gravitasi menuju ke bawah… Dengan demikian, energi potensial gravitasi sebuah benda merupakan hasilkali gaya berat benda (mg) dan ketinggiannya (h). h = h2 - h1EP = mgh —— persamaan 2ENERGI KINETIK Energi kinetik adalah bagian integral dari energi. Energi adalah salah satutema sentral dalam fisika. Hal ini penting untuk mengetahui apa itu dan bagaimanadimanfaatkan. Secara sederhana, energi digambarkan sebagai energi gerak. Inimemiliki aplikasi dalam hampir semua cabang fisika. Salah satu aplikasi yang paling penting dari energi kinetik sebagai prinsippenting fisika berasal dari teorema energi bekerja. Teorema ini berkaitan perubahanenergi dari sebuah objek dengan kekuatan eksternal menyebabkan itu. Ini berartibahwa adalah mungkin untuk menentukan bagaimana sebuah objek akan berperilakujika kekuatan tertentu diterapkan. Sepintas, banyak orang tidak akan menyadari arti penuh dari teorema energibekerja. Sebuah contoh akan membantu untuk menjelaskannya lebih lanjut. Ambilkasus mobil yang bergerak pada kecepatan yang ditentukan. Jika Anda mengetahuikekuatan istirahat, Anda dapat dengan mudah mengukur jarak kendaraan akanbergerak sebelum berhenti setelah Anda menerapkan rem. Penting untuk dicatat bahwa tidak peduli apa pun jenis gerak terjadi. Apakahitu berosilasi, translasi atau jenis lain gerak; semua gerak memiliki energi kinetik. Iniberarti bahwa semua benda bergerak memiliki energi intrinsik yang dapat ditangkapdan diubah ke jenis berguna lainnya. Beberapa faktor menentukan jumlah energi dari sebuah objek. Salah satunyaadalah massa sebenarnya dari objek dan yang lainnya adalah kecepatan yang 9
  10. 10. bergerak. Jika Anda memiliki dua variabel, maka Anda dengan mudah dapatmenghitung jumlah energi yang dimilikinya.Aplikasi Saat ini, energi kinetik memiliki manfaat mlaikat kepada umat manusia.Sebagian besar listrik yang digunakan di seluruh dunia berasal dari bendunganhidroelektrik. Hal ini dimungkinkan karena jumlah besar energi air yang bergerak.Bendungan yang dibangun untuk meningkatkan massa air dan air terjun yangdiperlukan untuk meningkatkan kecepatan perairan ini. Variabel kecepatan seperti dinyatakan di atas, meningkatkan massa air dan airmenyebabkan peningkatan energi kinetik. Melalui serangkaian proses rumit, yangkemudian diubah menjadi listrik. Peralatan bertenaga Selain itu, ada juga pedalmisalnya mesin cuci, mesin pemotong rumput dan bahkan sekop salju. Ini semuaadalah hal yang menggunakan energi kinetik . Siapa yang bisa melupakan senter darurat yang telah Anda mengguncangterlebih dahulu sebelum pencahayaan? Ini adalah satu lagi penggunaan inovatifenergi. Gerakan bergerak senter atas dan bawah diubah menjadi tenaga listrik yangkemudian menyala bohlam. Prinsip yang sama digunakan dalam beberapa chargerdarurat ponsel. Mereka datang berguna ketika bencana terjadi dan garis-gariskekuatan utama menurun. Ada banyak aplikasi energi kinetik. Dunia tidak akan menjadi tempat yangluar biasa itu tidak ditemukan. Bahkan saat Anda membaca bagian ini, ada aplikasilebih banyak ditemukan di laboratorium penelitian dan pengembangan di seluruhdunia.Rumus atau persamaan energi kinetik :Ek = 1/2.m.v^2keteranganEp = energi kinetikm = massa dari bendav = kecepatan dari bendav^2 = v pangkat 2ENERGI MEKANIK Energi mekanik adalah penjumlahan antara energi kinetik dengan energipotensial suatu benda.Atau secara matematisnyaEM=Ep+EkEM=m.g.h+ {(1/2)mv^2}dengan : 10
  11. 11. m=massa benda (kg) g=percepatan grafitasi(m/s^2) h=ketinggian (m) v=kecepatan benda (m/s)HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK Penjelasan di atas bersifat kualitatif. Sekarang mari kita tinjau HukumKekekalan Energi secara kuantitaif alias ada rumusnya… jangan meringis dunk …he8…. Oya, perlu anda ketahui bahwa pada contoh perubahan energi, misalnya energilistrik berubah menjadi energi panas atau energi nuklir menjadi energi panas,perubahan bentuk energi tersebut terjadi akibat adanya perubahan antara energipotensial dan energi kinetik pada skala mikroskopis. Perubahan energi ini terjadi padalevel atom… Pada Skala makroskopis, kita juga dapat menjumpai perubahan energi antaraEnergi Kinetik dan Energi Potensial, misalnya batu yang dijatuhkan dari ketinggiantertentu, anak panah dan busur, batu dan ketapel, pegas dan beban yang diikatkanpada pegas, bandul sederhana, dll. Jumlah total Energi Kinetik dan Energi Potensial disebut Energi Mekanik.Ketika terjadi perubahan energi dari EP menjadi EK atau EK menjadi EP, walaupunsalah satunya berkurang, bentuk energi lainnya bertambah. Misalnya ketika EPberkurang, besar EK bertambah. Demikian juga ketika EK berkurang, pada saat yangsama besar EP bertambah. Total energinya tetap sama, yakni Energi Mekanik. JadiEnergi Mekanik selalu tetap alias kekal selama terjadi perubahan energi antara EP danEK. Karenanya kita menyebutnya Hukum Kekekalan Energi Mekanik. Sebelum kita tinjau HKE secara kuantitaif (penurunan persamaan matematisalias rumus Hukum Kekekalan Energi), terlebih dahulu kita berkenalan dengan gaya-gaya konservatif dan gaya tak konservatif. Walaupun ini adalah pelajaran tingkatlanjut, tetapi sebenarnya menjadi dasar yang perlu diketahui agar dirimu bisa lebihmemahami apa dan bagaimana Hukum Kekekalan Energi Mekanik dengan baik…Gaya-gaya konservatif dan Gaya-gaya Tak Konservatif Mari kita berkenalan dengan gaya konservatif dan gaya tak-konservatif.Setelah mempelajari pembahasan ini, mudah-mudahan dirimu dapat membedakangaya konservatif dan gaya tak konservatif. Pemahaman akan gaya konservatif dan takkonservatif sangat diperlukan karena konsep ini sangat berkaitan dengan HukumKekekalan Energi Mekanik. Langsung aja ya ? tetap semangat…… Misalnya kita melemparkan sebuah benda tegak lurus ke atas. Setelahbergerak ke atas mencapai ketinggian maksimum, benda akan jatuh tegak lurus ketanah (tangan kita). Ketika dilemparkan ke atas, benda tersebut bergerak dengankecepatan tertentu sehingga ia memiliki energi kinetik (EK = ½ mv2). Selamabergerak di udara, terjadi perubahan energi kinetik menjadi energi potensial. Semakinke atas, kecepatan bola makin kecil, sedangkan jarak benda dari tanah makin besarsehingga EK benda menjadi kecil dan EP-nya bertambah besar. Ketika mencapai titiktertinggi, kecepatan benda = 0, sehingga EK juga bernilai nol. EK benda seluruhnya 11
  12. 12. berubah menjadi EP, karena ketika benda mencapai ketinggian maksimum, jarakvertikal benda bernilai maksimum (EP = mgh). Karena pengaruh gravitasi, bendatersebut bergerak kembali ke bawah. Sepanjang lintasan terjadi perubahan EP menjadiEK. Semakin ke bawah, EP semakin berkurang, sedangkan EK semakin bertambah.EP berkurang karena ketika jatuh, ketinggian alias jarak vertikal makin kecil. EKbertambah karena ketika bergerak ke bawah, kecepatan benda makin besar akibatadanya percepatan gravitasi yang bernilai tetap. Kecepatan benda bertambah secarateratur akibat adanya percepatan gravitasi. Benda kehilangan EK selama bergerak keatas, tetapi EK diperoleh kembali ketika bergerak ke bawah. Energi kinetik diartikansebagai kemampuan melakukan usaha. Karena Energi kinetik benda tetap maka kitadapat mengatakan bahwa kemampuan benda untuk melakukan usaha juga bernilaitetap. Gaya gravitasi yang mempengaruhi gerakan benda, baik ketika benda bergerakke atas maupun ketika benda bergerak ke bawah dikatakan bersifat konservatif karenapengaruh gaya tersebut tidak bergantung pada lintasan yang dilalui benda, tetapihanya bergantung pada posisi awal dan akhir benda. Ketika berada pada kedudukan awal, benda memiliki Energi Potensial sebesarEP1 (EP1 = mgh1). Ketika berada pada kedudukan awal, benda memiliki EnergiPotensial sebesar EP2 (EP2 = mgh2). Usaha yang dilakukan oleh gaya berat (w =weight = berat — huruf w kecil. Kalo huruf W besar = usaha = work) dari kedudukanawal (h1) menuju kedudukan akhir (h2) sama dengan selisih EP1 dan EP2. Secaramatematis ditulis :W = EP1 - EP2 = mgh1 - mgh2 Misalnya kecepatan benda pada kedudukan awal = v1 dan kecepatan bendapada kedudukan akhir = v2.. Pada kedudukan awal, benda memiliki Energi Kinetiksebesar EK1 (EK1 = ½ mv12). Pada kedudukan akhir, benda memiliki Energi Kinetiksebesar EK2 (EK2 = ½ mv22). Usaha yang dilakukan oleh gaya berat untukmenggerakan benda sama dengan perubahan energi kinetik (sesuai dengan prinsipusaha dan energi yang telah dibahas pada pokok bahasan usaha dan energi-materinyaada di blog ini). Secara matematis ditulis :W = EK2 - EK1 = ½ mv22 - ½ mv12Kedua persamaan ini kita tulis kembali menjadi :W=WEP1 - EP2 = EK2 - EK1mgh1 - mgh2 = ½ mv22 - ½ mv12mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + ½ mv22Jumlah total Energi Potensial (EP) dan Energi Kinetik (EK) = Energi Mekanik (EM).Secara matematis kita tulis :EM = EP + EKKetika benda berada pada kedudukan awal (h1), Energi Mekanik benda adalah : 12
  13. 13. EM1 = EP1 + EK1Ketika benda berada pada kedudukan akhir (h2), Energi Mekanik benda adalah :EM2 = EP2 + EK2 Apabila tidak ada gaya tak-konservatif yang bekerja pada benda, maka EnergiMekanik benda pada posisi awal sama dengan Energi Mekanik benda pada posisiakhir. Secara matematis kita tulis :EM1 = EM2 Jumlah Energi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan awal = jumlahEnergi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan akhir. Dengan kata lain, apabilaEnergi Kinetik benda bertambah maka Energi Potensial harus berkurang dengan besaryang sama untuk mengimbanginya. Sebaliknya, jika Energi Kinetik benda berkurang,maka Energi Potensial harus bertambah dengan besar yang sama. Dengan demikian,jumlah total EP + EK (= Energi Mekanik) bernilai tetap alias kekal bin konstan ;) Iniadalah Hukum Kekekalan Energi Mekanik untuk gaya-gaya konservatif. Apabila hanya gaya-gaya konservatif yang bekerja, maka jumlah total EnergiMekanik pada sebuah sistem tidak berkurang atau bertambah. Energi Mekanikbernilai tetap atau kekal.ENERGI KIMIA Propana, C 3 H 8, gas alam, CH 4, dan fosfor, P 4 O bereaksi dengan oksigen 2,dan ini melepaskan energi reaksi dalam bentuk panas dan cahaya. Tidak diragukanlagi, sesuai dengan prinsip konservasi energi, energi yang dibutuhkan untukmembalikkan reaksi. Dengan demikian, energi yang tersimpan dalam bahan kimia(senyawa) dan energi yang dilepaskan atau diserap dalam reaksi kimia disebut energikimia, yang juga mencakup topik-topik seperti obligasi, potensi energi ionisasi,afinitas elektron, elektronegatifitas, energi kisi, dll.Sebagai contoh, pada kondisi standar, pembakaran hidrogen 1,0 mol oksigen denganrilis 285,8 kJ energi. Kami mewakili reaksi. H 2 (g) + 1 / 2 O 2 -> H 2 O (l), dH = -285,8 kJ / molmana dH mewakili panas (atau entalpi ) reaksi, dan nilai negatif berarti bahwa panasdilepaskan. Biasanya, dH diwakili oleh ∆ H dalam buku teks, tetapi menggunakannotasi dH adalah pekerjaan jauh lebih sedikit pada dokumen internet.Untuk reaksi terbalik, 285,8 kJ / mol diperlukan, dan tanda untuk perubahan nilai dH. H 2 O (l) -> H 2 (g) + 1 / 2 O 2, dH = 285,8 kJ / mol 13
  14. 14. Sebuah Energi Kimia Tingkat Diagram H (g) 2 + 1 / 2 O 2 ---------- | | | 286 kJ | | -286 kJ | | | ↓ H 2 O ------------Kita juga dapat menggunakan diagram tingkat energi untuk menunjukkan isi relatifenergi. Kandungan energi dari H 2 (g) + O 2 adalah 0,5 285,8 kJ mol lebih tinggi dariair, H 2 O.Minyak, gas, dan makanan sering disebut energi oleh media berita, tapi lebih tepatnyamereka adalah sumber dari (kimia) energi - energi yang tersimpan dalam bahan kimiadengan potensi yang akan dirilis dalam reaksi kimia. Energi yang dilepaskanmelakukan pekerjaan atau menyebabkan perubahan fisik dan kimia. Hal ini jelas bahwa jumlah energi yang dilepaskan dalam reaksi kimiaberhubungan dengan jumlah reaktan. Misalnya, ketika jumlahnya dua kali lipat,sehingga adalah jumlah energi yang dilepaskan. 2 H 2 (g) + O 2 -> 2 H 2 O (l), dH = -571,6 kJ / molContoh 1 menunjukkan perhitungan ketika jumlah reaktan hanya sebagian kecil darimol.Contoh 1 Berapa banyak energi yang rilis ketika balon berisi 0,15 mol hidrogen dinyalakan di udara? Solusi Jumlah dirilis adalah 0,15 mol * 285,8 kJ / mol = 42,9 kJ Diskusi Pelepasan energi mendadak menyebabkan ledakan.Reaksi endotermik dan eksotermik Sebuah reaksi yang melepaskan energi disebut reaksi eksotermik. Energiyang dilepaskan dalam bentuk panas, cahaya dan (tekanan-volume) bekerja.Misalnya, ketika metana atau propana dioksidasi oleh O 2, panas yang dilepaskanmenyebabkan gas untuk memperluas (ledakan dalam beberapa kasus); melepaskan 14
  15. 15. panas & cahaya dan melakukan pekerjaan pada waktu yang sama. Dalam hal ini,sumber energi yang berasal dari reaksi kimia, bukan dengan mengorbankan energiinternal yang dijelaskan dalam modul sebelumnya. Reaksi endotermik menyerap energi, dan dalam semua kasus, energi disuplaidari sumber lain, dalam bentuk listrik, energi panas atau cahaya.Tekanan-volume Bekerja di Reaksi Kimia Reaksi kimia yang melibatkan gas, dan ketika gas terbentuk, itu menggantikangas-gas lain dengan mendorong mereka keluar terhadap tekanan. Bekerja, yangdidefinisikan dalam fisika Newton sebagai kekuatan kali jarak sepanjang arah gaya,dilakukan dalam seperti tindakan. Karya ini disebut tekanan-volume (PV) bekerja,yang merupakan bentuk energi dan harus dianalisis dan kuantitas yang termasukdalam perhitungan energi kimia. Unit SI untuk tekanan adalah N m -2 dan bahwa volume adalah m 3. Tekanankali volume memberikan unit dari N m, yang merupakan definisi joule, 1 Pa * 1 m 3 = 1 N m -2 m =1Nm =1JSejak 1 atm = 101300 Pa, dan 1 L = 0,001 m 3. Jadi, 1 atm = 101,3 L J.Pekerjaan PV di bawah tekanan konstan (P) hanya kali tekanan perubahan volumedV. w = - P dV Metode ini berlaku untuk reaksi yang menghasilkan gas, yang dilepaskan keatmosfer. Ketika pekerjaan dilakukan oleh sistem, kerja adalah negatif, sebagaiformula menunjukkan. Dalam reaksi di mana gas yang dikonsumsi untukmenghasilkan cairan atau padat, pekerjaan dilakukan pada sistem denganlingkungannya. Pekerjaan adalah positif. Dalam kasus tekanan bervariasi, pendekatan integral diperlukan untukmengevaluasi pekerjaan volume tekanan. w = - © d (PV) = - © P d V - (integral dari) V d P Tanda negatif dipertahankan, karena kerja yang dilakukan oleh sistem adalahnegatif. Namun, integral dari pekerjaan PV tergantung di jalan, dan kami tidak akanmendapatkan ke dalam diskusi rinci pada tahap ini.Contoh 2 Dalam reaksi untuk menghasilkan oksigen, KClO 3 (s) = KCl (s) + 3 / 2 O 2 (g), menghitung tekanan-volume kerja yang dilakukan oleh 8,2 g KClO 3. 15
  16. 16. Solusi Massa molar KClO 3 adalah 123,5 g / mol dan 8,2 g 0,067 mol. Dengan demikian, jumlah oksigen yang dihasilkan 0,10 (= 0,067 * 2 / 3) mol. Terapkan hukum gas ideal untuk pekerjaan volume tekanan (PV), w telah PV = n RT w = - ∆ PV = - N ∆ RT = - 0,10 mol * 8,312 (J / (mol K)) * 298 K = - 248 J Diskusi Kerja yang dilakukan adalah karena pembentukan gas O 2 yang mengembang terhadap suasana 1,0 atm atau 101,3 kPa. Perubahan volume padatan tidak signifikan dibandingkan dengan gas.Dalam kasus kedua tekanan dan perubahan volume, dan pekerjaan adalah perbedaandari produk tekanan-volume, ∆ PV.Entalpi Entalpi, biasanya diwakili oleh H adalah energi yang dilepaskan dalam reaksikimia di bawah tekanan konstan, q H = P. Entalpi adalah properti nyaman untukmengevaluasi reaksi yang terjadi pada tekanan konstan. Entalpi berbeda dari energiinternal, E, didefinisikan dalam Energi sebagai masukan energi untuk sistem padavolume konstan. Energi yang dilepaskan dalam reaksi kimia menimbulkan energi E,internal, dan tidak bekerja di bawah tekanan konstan pada biaya energi yangtersimpan dalam senyawa. Jadi, H = q P = E + P dV Tentu saja, perubahan entalpi (dH) dari reaksi kimia tergantung pada jumlahreaktan, suhu, dan tekanan. Dalam kondisi normal, hukum gas ideal dapat diterapkanuntuk memberikan hasil yang pantas. Seperti energi internal, entalpi juga fungsi negara termodinamika, tergantunghanya pada negara-negara awal dan akhir dari sistem, tetapi tidak pada laju reaksi.Standar Entalpi Reaksi Dalam rangka untuk membuat data yang berguna untuk aplikasi ilmiah danrekayasa, ada perjanjian umum untuk melaporkan dan tabulasi perubahan entalpiuntuk reaksi mol pada suhu dan tekanan standar. Kuantitas semacam ini disebutentalpi standar reaksi. Dalam buku pegangan dan buku teks, perubahan entalpi standar diwakili oleh H o. Untuk mempermudah, kita menggunakan dH o untuk mewakili perubahanentalpi standar dalam diskusi kita untuk menghindari (sangat) lambat loading delta kekomputer Anda. 16
  17. 17. Contoh 3 Entalpi standar untuk pembakaran metana adalah 890,4 kJ per mol, CH 4 (g) + 2 O 2 (g) -> CO 2 (g) + 2 H 2 O (g), o = -890,4 dH kJ / mol menghitung perubahan entalpi standar ketika 1,0 meter kubik gas alam dibakar mengkonversi ke produk gas. Solusi Ketika 1,0 mol atau 22,4 L CH 4, pada 273K dan 1 atm, teroksidasi benar, perubahan entalpi standar 890,4 kJ. Satu meter kubik adalah 1000 L (/ 22,4 = 44,6 mol). Jadi, entalpi standar perubahan, dH = 44,6 mol * 890,4 kJ / mol = 39712 kJ atau 39 juta joule. Suatu masalah dapat dibuat dengan menggunakan salah satu dari entalpi reaksistandar berikut. Ini adalah diberikan di sini untuk menggambarkan jenis reaksi danrepresentasi entalpi reaksi. 2 H (g) -> H 2 (g) = -436 o dH kJ / mol 2 O (g) -> O 2 (g) = -498 o dH kJ / mol H 2 O (l) -> H 2 O (g) dH o = 44 kJ / mol pada 298 K H 2 O (l) -> H 2 O (g) dH = 41 kJ / mol pada 373 K, kondisi non-standar Mg (s) + S (s) -> MGS (s) = -598 o dH kJ / mol 2 H (g) + O (g) -> H 2 O (g) = -847 o dH kJ / mol Cu (s) + 1 / 2 O 2 (g) -> CuO (s) = -157 o dH kJ / mol 1 / 2 N 2 (g) + O 2 (g) -> NO 2 (g) dH o = 34 kJ / mol Mg (s) + 1 / 2 O 2 (g) -> MgO (s) = -602 o dH kJ / mol 2 P (s) + 3 Cl 2 (g) -> 2 PCL 3 (s) = -640 o dH kJ / mol 2 P (s) + 5 Cl 2 (g) -> 2 PCL 5 (s) = -880 o dH kJ / mol C (grafit) + 2 O (g) -> CO 2 (g) = -643 o dH kJ / mol C (grafit) + O 2 (g) -> CO 2 (g) = -394 o dH kJ / mol C (grafit) + 2 H 2 (g) -> CH 4 (g) = -75 o dH kJ / mol 2 Al (s) + Fe 2 O 3 (s) -> Al 2 O 3 (s) + 2Fe (s) = -850 o dH kJ / mol Sebagaimana akan kita lihat, penerapan Hukum Hess akan membuat data-dataini sangat berguna. Sebagai contoh, menerapkan hukum Hess menggunakan beberapareaksi ini memungkinkan kita untuk menghitung panas pembakaran metana untukmembentuk air cair (sebagai lawan dari air gas) dan karbon dioksida, CH 4 + 2 O 2 -> 2 H 2 O (l) + CO 2 (g) = -980 kJ dH / mol. Entalpi merupakan topik penting dalam termodinamika. Berbagai metodetelah dirancang untuk pengukuran akurat dari panas reaksi di bawah tekanan konstanatau di bawah volume konstan. Link ini memberikan perawatan yang lebih maju padaentalpi. 17
  18. 18. Entalpi Pembentukan Standar, dH f Tabel dH o f Senyawa dH o f MGS -598 KJ / mol CuO -157 PCL 3 -320 Pcl 5 -440 H2O -286 NO 2 + 34 MgO -602 CO 2 -394 CH 4 -75 Ketika entalpi standar untuk reaksi yang membentuk senyawa dari unsur-unsur dasar juga pada keadaan standar, entalpi standar reaksi disebut entalpipembentukan standar, diwakili oleh dH o f. Kecuali ditentukan, suhu 298 K. Dalam daftar di atas, beberapa persamaan mengarah pada pembentukansenyawa dari unsur-unsurnya pada keadaan standar mereka. Persamaan dan entalpipembentukan mereka diberikan di bawah ini: Mg (s) + S (s) -> MGS (s) dH o f = -598 kJ / mol P (s) + 3 / 2 Cl 2 (g) -> PCL 3 (g) dH o f = -320 kJ / mol P (s) + 5 / 2 Cl 2 (g) -> PCL 5 (g) dH o f = - 440 kJ / mol H 2 (g) + 1 / 2 O 2 (g) -> H 2 O (g) dH o f = -286 kJ / mol 1 / 2 N 2 (g) + O 2 (g) -> NO 2 (g) dH o f = + 34 kJ / mol Cu (s) + 1 / 2 O 2 (g) -> CuO (s) dH o f = -157 kJ / mol Mg (s) + 1 / 2 O 2 (g) -> MgO (s) dH o f = -602 kJ / mol C (grafit) + O 2 (g) -> CO 2 (g) dH o f = -394 kJ / mol C (grafit) + 4 H 2 (g) -> CH 4 (g) dH o f = -75 kJ / mol Dalam semua persamaan reaksi di atas, sisi kanan hanya memiliki satu produkdan bahwa koefisien adalah 1. Sebuah aturan umum adalah mempertimbangkanentalpi pembentukan standar dari semua elemen pada kondisi standar menjadi nol.Lalu, ada tidak perlu menulis persamaan lengkap untuk tabulasi entalpi pembentukanstandar. Daftar di atas dapat disederhanakan untuk memberikan tabel ditampilkan disini.Sebuah aplikasi sederhana dari entalpi pembentukan standar diilustrasikan denganContoh 4.Contoh 4 Untuk NH 3, dH f = -46,1 kJ / mol. Perkiraan energi yang dilepaskan ketika 10 g N 2 bereaksi dengan kelebihan H 2 untuk membentuk amonia. 18
  19. 19. Solusi Sepuluh gram nitrogen kurang dari 1 mol, dan kami melakukan perhitungan dengan cara berikut: 1 mol N 2-46,1 kJ 10 g N 2 ---------- ---------- = - 32,9 kJ 28,1 g N 2 0,5 mol N 2 Jadi, 32,9 kJ dilepaskan ketika 10 g N 2 dikonsumsi. Entalpi pembentukan standar dan entropi standar penting data termodinamika ,dan link ini memberikan tabel ekstensif nilai-nilai untuk beberapa senyawa kunci. Prinsip konservasi energi mengarah pada perumusan hukum Hess . Aplikasiitu membuat entalpi reaksi dan entalpi pembentukan standar sangat berguna.ENERGI KALORA. Energi Panas Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda untukmelakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule. 1 joule = 0,24 kalori1 kalori = 4,2 joule (4,18) Energi merupakan sesuatu yang bersifat abstrak yang sukar dibuktikan tetapidapat dirasakan adanya. Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapatdimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi yang dapat dilihatdengan persamaan berikut : Kalor yang dilepas = kalor yang diserap QL = QS Pada umumnya, manfaat energi akan terlihat setelah berubah bentuk menjadienergi yang lain. Misalnya, energi listrik akan bermanfaat ketika berubah bentukmenjadi energi cahaya atau panas. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagaimacam jenisnya, namun disini kita akan membahas mengenai energy kalor/ energypanas. Panas atau kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu bendayang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalorberbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalormerupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskanoleh suatu benda. Kalor berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhulebih rendah. Misalnya pada air sumur mengalami kenaikan suhu dan air panasmengalami penurunan suhu. Hal ini menunjukan terjadi perpindahan energi dan bendayang mempunyai suhu tinggi (panas) ke benda yang bersuhu lebih rendah, energiyang berpindah pada peristiwa di atas adalah kalor. 19
  20. 20. Jadi kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggike benda yang suhunya rendah ketika kedua benda bersentuhan. Selanjutnya, apabilakita menuangkan air panas dalam es batu maka kalor akan mengalir dari air panasmenuju es. Selanjutnya suhu es akan meningkat dan melebur berubah wujud menjadiair sampai suhunya setimbang. Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimiaperancis yang bernama Antonnie energy lavoiser (1743 – 1794). Kalor memilikisatuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yangdibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius.Teori Kalor Dasar dapat dituliskan sebagai berikut :1. Kalor yang diterima sama dengan (=) kalor yang dilepas Ini merupakan bunyi dari asas Black. Penemu asas Black adalah Joseph Black (1720 – 1799) dari Inggris.2. Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 – 1814) dari Amerika Serikat.3. Kalor adalah salah satu bentuk energy Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 – 1878)4. Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energy disebut kalor mekanik. Digagas oleh James Prescott (1818 – 1889) Dari pengertian energy dan kalor di atas, maka energy kalor dapatdidefinisikan sebagai energy yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikeldalam suatu zat. contoh : apabila kedua tanganmu digosok-gosokkan selama beberapadetik maka tanganmu akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada telapaktanganmu telah terjadi perubahan energi dari energi gerak menjadi energi panas.Umumnya energy kalor dihasilkan dari gesekan. Energi kalor menyebabkanperubahan suhu dan perubahan wujud. Sumber energi panas yang sangat besar berasaldari matahari. Sinar matahari dengan panasnya yang tepat dapat membantu manusiadan makhluk hidup lainnya untuk hidup dan berkembang biak. Energi panas punmerupakan hasil perubahan energi yang lain, seperti dari energi listrik, energi gerak,dan energi kimia. Energi panas dimanfaatkan untuk membantu manusia melakukanusaha seperti menyetrika pakaian, memasak, dan mendidihkan air.B. Pengaruh Kalor Terhadap Benda Besarnya kalor yang diterima atau dilepaskan oleh sebuah benda bergantungpada beberapa factor. Antara lain massa benda, jenis benda, dan perubahan suhu padabenda tersebut. Hubungan kalor dengan ketiga factor tersebut adalah :1. Kalor yang diperlukan sebanding dengan massa benda. Semakin besar massa benda semakin besar kalor yang diperlukan.2. Kalor yang diperlukan sebanding dengan kalor jenis benda. Untuk jenis benda yang berbeda tetapi massanya sama, kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu yang sama ternyata besarnya berbeda bergantung pada jenis bendanya.3. Kalor yang diberikan sebanding dengan kenaikan suhu benda. 20
  21. 21. Untuk jenis dan massa benda yang sama, jumlah kalor yang diberikan besarnya mempengaruhi kenaikan suhu benda. Makin banyak kalor yang diberikan kepada benda, semakin besar kenaikan suhu benda. Jadi, banyaknya kalor (Q) yang diperlukan untuk menaikkan suhu bendabergantung pada massa benda(m), kalor jenis benda ( c ), dan perubahan suhu ( T).dapat dirumuskan : Q= m. c. ΔTKeterangan:Q = kalor yang diperlukan, satuannya Joule (J)m = massa benda, satuannya KgC = kalor jenis benda, satuannya J/Kg°C atau J/KgKΔt = perubahan suhu, satuannya °C atau K Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu1Kg benda sebesar 1°C atau 1K. Sedangkan kapasitas kalor suatu benda adalahkemampuan suatu benda untuk menerima atau menurunkan suhu benda sebesar 1̊Cdan dapat dirumuskan : C= Q atau C = m.c ΔTKeterangan: C = kapasitas kalor daam satuan J/K atau J/0C c = kalor jenis, dalam satuan J/kg K atau J/Kg 0C m = massa benda, dalam satu kg.C. Perubahan Wujud Zat Kalor yang diserap atau dilepaskan suatu zat tidak hanya menyebabkanperubahan suhu zat itu. Ternyata, kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zatdapat menyebabkan perubahan wujud zat dari satu wujud menjadi wujud yang lain.Perubahan wujud tersebut dapat ditunjukkan dalam diagram di bawah: Menyublim Mencair menguap PADAT CAIR GAS Membeku mengembun Menyublim1. Menguap dan mengembun2. Pada saat menguap, zat memerlukan sejumlah kalor. Akan tetapi, proses penguapan tidak selalu melalui pemanasan. Factor yang dapat mempercepat proses penguapan adalah : pemanasan, tiupan udara di atas permukaan, memperluas permukaan, mengurangi tekanan di permukaan.3. Mendidih 21
  22. 22. Mendidih terjadi pada saat keseluruhan zat cair menguap dan pada suhu tertentu saja. Suhu zat cair mendidih pada tekanan 1 atm disebut titik didih yaitu titik dimana terjadi kesetimbangan fase cair dan uap. Pada saat mendidih suhu zat cair tetap meskipun terus diberikan kalor. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1Kg zat cair pada titik didihnya disebut kalor uap (U) satuannya adalah J/Kg. untuk menguapkan sejumlah zat pada titik didihnya diperlukan kalor sebesar Q=m.U Titik didih zat cairdipengaruhi oleh tekanan udara di atas permukaan zat cair. Makin kecil tekanan udara di atas zat cair, makin rendah titik didih zat cair. Titik didh normal air pada tekanan 76cmHg adalah 100 ̊C. bila tekanan tersebut dikurangi maka air akan mendidih pada suhu dibawah 100 ̊C. titik didih akan mengalami pengurangan 1 ̊C setiap kenaikan 300m dari permukaan air laut. Titik didih di daerah pegunungan atau dataran tinggi kurang dari 100̊C disebabkan tekanan udara yang semakin renggang atau kecil. Kalor uap suatu zat adalah banyaknya kalor per satuan massa yang harus diberikan pada suatu zat pada titik didihnya agar menjadi gas seluruhnya.4. Melebur dan membeku Banyaknya kalor per satuan massa yang dilepaskan oleh zat cair supaya menjadi zat padat seluruhnya disebut kalor beku. Pada suhu 0̊C Kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk melebur atau membeku bergantung pada jenis zat dan dapat dirumuskan dengan : Q = m.L , dengan L= kalor lebur, satuannya J/Kg Tekanan 1atm disebut dengan titik beku air, yaitu titik dimana terjadi kesetimbangan fase cair dan padat, perubahan dari fase cair menjadi fase padat. Dibawah ditunjukan daftar Kalor Lebur, Titik Lebur, Kalor Uap dan Titik didih berbagai Zat ZAT Kalor Lebur Titik Lebur Kalor Uap Titik DidihNO. (J/Kg) (J/Kg) ( ̊C) (̊C) 1. Air 336.000 0 2,27x 106 100 2. Alkohol 69.000 -97 1,1x106 65 3. Raksa 120.000 -39 2,98x105 357 4. Alumunium 403.000 660 1,05x107 2.450 5. Tembaga 206.000 1.083 7,35x106 2.300 Konsep perubahan wujud zat dapat dicontohkan (1kg es) dipanaskan secaratetap sebesar 100 kkal/menit dapat ditunjukan dalam grafik dibawah ini : 200- 22
  23. 23. 150- 100- air mendidih uap 50- air 0- es melebur -50 es ɪ1 ɪ2 ɪ3 ɪ4 ɪ5 ɪ6 ɪ7 ɪ8 Waktu dalam menit Grafik diatas menunjukan grafik 1kg es yang dipanaskan secara tetap sebesar100kkal/menit. Pada awalnya suhu es adalah -50 ̊ C. sedangkan kalor jenis es adalah0,5kkal kg ̊C. Untuk menaikan suhu es dari -50 ̊C menjadi 0 ̊C diperlukan kalor yang dapatdihitung dengan rumus Q1= m.c . t , dengan c kalor jenis es (0,5 kkal/kg ̊C). Pada suhu 0 ̊C es mulai melebur menjadi air. Selama proses peleburan suhutidak berubah, karena kalor diperlukan untuk meleburkan es dengan suhu 0 ̊C menjadiair seluruhnya dengan suhu yang sama. Setelah es melebur seluruhnya dan terusdipanaskan maka air akan meningkat suhunya mencapai 100 ̊C dan peningkatan suhubaru terhenti. Apabila dipanaskan terus air akan mendidih pada suhu 100 ̊C danselama mendidih suhu air tetap dan terjadilah penguapan air. Unutk jumlah kalor yangdiperlukan secara keseluruhan dapat dihitung dengan Q2 = m. Lf (kalor lebur es adalah 80kkal/kg) kalor yang diperlukan untuk meningkatlkan suhu 1 kg air pada 0 ̊C menjadi 1kgair pada suhu 100 ̊C adalah Q3 = m.c.Δt Untuk mengubah wujud 1 kg air pada suhu 100 ̊C menjadi uap seluruhnyadiperlukan kalor Q4 = m. kalor uap air Q4 = m. Lv (kalor uap air 540kkal/kg)Sehingga kalor total yang digunakan adalah :Qtotal = Q1+Q2+Q3+Q4ENERGI LISTRIK Energi listrik umumnya tidak disebut sebagai energi listrik untuk orang awam,dan yang paling umum dikenal sebagai listrik. energi listrik adalah bentuk ilmiahlistrik, dan mengacu pada aliran listrik atau aliran biaya sepanjang konduktor untukmenciptakan energi. energi listrik yang dikenal sebagai sumber sekunder energi, yang 23
  24. 24. berarti bahwa kita mendapatkan energi listrik melalui konversi bentuk energi lainnya.Bentuk-bentuk energi lainnya dikenal sebagai sumber utama energi dan dapatdigunakan dari batubara, energi nuklir , gas alam, atau minyak. Sumber utama darimana kita menciptakan energi listrik dapat berupa non-terbarukan bentuk bentukenergi atau energi terbarukan. Energi listrik namun bukan non-terbarukan atauterbarukan. Energi listrik merupakan bagian standar dari alam, dan hari ini adalah bentukyang paling banyak digunakan energi. Banyak kota dan kota-kota dikembangkansamping air terjun yang dikenal sebagai sumber utama energi mekanik. Roda akandibangun di air terjun dan jatuh akan memutar roda dalam rangka untuk menciptakanenergi yang memicu kota-kota dan kota. Sebelum ini jenis pembangkit energi listrikdikembangkan, rumah-rumah akan diterangi dengan lilin dan lampu minyak tanah,dan akan dihangatkan dengan batubara atau kayu pembakaran kompor. Benjamin Franklin dan cerita terkenal dari layang-layang pada malam badaiadalah yang pertama untuk menemukan prinsip-prinsip awal energi listrik. ThomasEdison datang untuk menyempurnakan prinsip-prinsip ini dengan penemuan bolalampu. Setelah ini, Nikola Tesla mengembangkan gagasan energi listrik AC, yangdisebut sebagai energi listrik bolak saat ini. Dengan AC energi, energi listrik dapatdikirim melalui jarak jauh lebih besar. Dengan penemuan ini, energi listrik kemudiandapat digunakan untuk rumah cahaya dan mesin kekuasaan yang akan lebih efektifpada pemanasan rumah juga. Penting untuk memahami bahwa energi listrik bukanlah jenis energi dalamdan dari dirinya sendiri, tetapi lebih merupakan bentuk mentransfer energi dari satuobjek atau elemen yang lain. Energi yang ditransfer adalah energi listrik. Agar energilistrik untuk mentransfer sama sekali, ia harus memiliki konduktor atau sirkuit yangakan mengaktifkan transfer energi. Ini adalah apa yang Benjamin Franklin ditemukansaat energi listrik dari petir dipindahkan ke layang-layang, layang-layang denganbertindak sebagai konduktor nya atau sirkuit. energi listrik akan terjadi ketika muatanlistrik yang bergerak atau mengubah posisi dari satu elemen atau objek yang lain.Ketika energi listrik yang dipindahkan, sering disimpan dalam apa yang kita ketahuihari ini sebagai baterai atau sel energi.Energi Bunyi Salah satu bentuk energi lain adalah bunyi. Bunyi dihasilkan oleh benda yangbergetar.Semua benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contohsumber bunyiadalah drum, gitar, seruling, dan lain-lain. Bunyi dapat merambat melalui benda padat, cair, dan gas. Bunyi dapatdidengar apabilaada media perantara, ada sumber bunyi, dan ada pendengar bunyi. Tidak semua sumber bunyi dapat didengar oleh telinga manusia. Bunyi yangdapatdidengar oleh telinga manusia memiliki rentang frekuensi 20 ± 20.000 Hz.Frekuensi tersebutdinamakan frekuensi audiosonik . Frekuensi yang tidak dapatdidengar manusia berada di bawah 20 Hz yang disebut frekuensiinfrasonik danfrekuensi di atas 20.000 Hz yang disebut frekuensiultrasonik . Frekuensi infrasonik 24
  25. 25. dapat didengar oleh hewan, seperti jangkrik dangajah, sedangkan frekuensi ultrasonikdapat didengar oleh hewan seperti lumba-lumba dankelelawar. Kuat lemahnya bunyi ditentukan oleh simpangan getaran. Simpangan terjauhdarikedudukan setimbang disebut amplitudo. Makin besar amplitudo, makin kerassuara yangdihasilkan. Tingkat kekerasan bunyi disebut juga intensitas bunyi. Satuankekerasan bunyiadalah desibel.Benda yang dapat menyerap bunyi disebut peredambunyi, misalnya karet, busa, karpet,kertas, kain, wol, dan spon.Ada beberapa bunyipantul yang kita ketahui, di antaranya .1.Gaung adalah bunyi pantul yang terdengar bersamaan dengan bunyi asli, sehinggasuara yang terdengar tidak jelas. Hal ini jika dinding pemantul berada pada jarak yanglebih jauh dari sumber bunyi. Contohnya ketika kita berteriak dalam gedung yangbesar.2.Gema adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli lenyap. Gema dapatterjadi jika dinding pantul jaraknya cukup jauh dari sumber bunyi. Misalnya jika kitaberteriak di tebing, lembah, gua, ataupun bukit yang jaraknya cukup jauh. Gemadapatdimanfaatkan untuk mengukur kedalaman laut. Hampir setiap saat, kita mendengar bermacam-macam bunyi. Saat berjalan,kamu mendengar suara langkah. Ketika di rumah, kamu mendengar suara radio,taperecorder , burung berkicau, ayam berkokok, orang berbicara, dan sebagainya. Bahkan,di malam yangsunyi pun kamu masih dapat mendengar suara jengkerik dan detakanjarum jam dinding.Sumber Bunyi Apa sebenarnya bunyi itu? Dari manakah asal bunyi? Bagaimanakah prosesterjadinya bunyi? Pada dasarnya, benda dapat mengeluarkan bunyi karenabergetar.Benda atau alat yang dapat menimbulkan bunyi disebut sumber bunyi.Misalnya, gongyang dipukul dan gitar yang dipetik.Bunyi ada yang enak didengar danada yang tidak enak didengar atau bahkan dapatmerusak. Suara musik atau penyanyiyang merdu tentu enak didengarkan. Namun, suaramesin pabrik, petir yangmenggelegar, dan suara pesawat terbang tentu sangatmengganggu.Pada bab satukamu telah belajar indra pendengar berupa telinga. Tuhan memberialat pendengaranyang sempurna. Namun, di balik kesempurnaan tersebut adaketerbatasan/dan di balikketerbatasan tersimpan kenikmatan. Tidak semua bunyi dapatkamu dengar. Andaikamu dapat mendengar semua bunyi, tentu tidak akan pemah bisatidur.Telingamanusia normal hanya dapat menangkap bunyi yang memiliki frekuensiantara 20 Hzsampai 20.000 Hz. Bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz - 20.000 Hzdisebutaudiosonik . Bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz disebutinfrasonik ,sedangkanbunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz disebutultrasonik .2.Perambatan Bunyi 25
  26. 26. Pada tengah malam yang sunyi, kita dapat mendengar bunyi denting jam atausuara lolongan anjing. yang berasal dari tempat yang jauh atau mungkin suara cecakyangsedang merayap di dinding. Tahukah kamu mengapa bunyi tersebut bisa sampaiketelinga kita? Zat apakah yang menjadi perantaranya? Gelombang bunyi termasukgelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium dalamperambatannya. Oleh karena itu, bunyi tidak dapat merambat di ruang hampa.Medium yang diperlukan bunyi untuk merambat dapat berupa gas, cair, dan padat. Ketika bapak/ibu guru berbicara di depan kelas, kamu dapat mendengar apayang dibicarakan. Hal ini menunjukkan bunyi dapat merambat melalui gas (udara).Saat kamumenyelam di kolam renang, kamu dapat mendengar langkah temanmu yangjuga beradadi kolam. Hal ini menunjukkan bunyi. dapat merambat melalui zat cair(air). Perambatan bunyi melalui zat padat ditunjukkan bila telingamu ditempelkanpada pagar besi, lalutemanmu mengetuk ujung pagar yang lain secara perlahan, makadapat kamu dengar suara tersebut.ENERGI NUKLIR Energi nuklir adalah energi yang dihasilkan melalui penggunaan Uranium,logam alami yang ditambang di seluruh dunia. Energi nuklir adalah diciptakanmelalui proses kompleks dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, dan pembangkitlistrik nuklir pertama didirikan pada tahun 1956 di Cumbria, Inggris. Hari ini, operasimiliter dan pembuluh menggunakan pembangkit listrik tenaga nuklir dan energi nukliruntuk sumber energi, dan energi nuklir digunakan dalam kemampuan lainnya sepertibahwa ia menyediakan 16% dari kebutuhan energi bumi. Energi nuklir adalah dibuat melalui reaksi kimia yang melibatkan pemisahanatau penggabungan inti atom bersama-sama. Proses pemisahan inti atom disebut fisi,dan proses penggabungan inti atom jika disebut penggabungan. Mengubah massanuklir ke bentuk energi yang dikenal melalui persamaan kimia populer E, = mc2 dimana E adalah dikenal sebagai jumlah energi yang dilepaskan, m adalah dikenalsebagai massa inti, dan c adalah nilai dari kecepatan cahaya. Kekuatan dari energinuklir pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh Henri Becquerel, seorangfisikawan Perancis yang melihat bahwa beberapa pelat fotografi yang telah disimpandekat uranium berubah gelap, atau hitam, seperti X-Ray piring itu. Jadi, Uraniumdipandang sebagai sumber daya untuk energi nuklir. Energi nuklir adalah dibuat dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, di manabatang uranium bahan bakar yang digunakan untuk menciptakan energi atau panas.Proses melalui fisi, di mana neutron dalam menghancurkan Uranium ke dalam intiatom Uranium. Inti Uranium kemudian akan terbelah dua dan melepaskan energi yangdatang dalam bentuk panas. Pada titik ini, karbon dioksida dalam bentuk gas akandipompa ke dalam reaktor dengan Uranium, mengeluarkan panas dari sistem. Gasternyata sangat panas, dan panas ini digunakan untuk memanaskan air menjadi uap.Uap diciptakan dari proses ini akan menggerakkan turbin yang pada gilirannya drivegenerator yang menghasilkan energi nuklir. Reaktor tenaga nuklir yang menciptakan semua reaksi dikendalikan melaluibatang boron, yang dikenal sebagai batang kendali. Boron batang ini menyerap 26
  27. 27. neutron. Batang akan diturunkan ke dalam reaktor untuk menyerap neutron danmemperlambat proses fisi. Dalam rangka untuk menghasilkan tenaga lebih, batangdibangkitkan lagi sehingga bahkan lebih dapat neutron menabrak atom-atomUranium. Menciptakan energi nuklir adalah sebuah proses kimia kompleks yang bisasangat berbahaya. Namun hal ini memiliki banyak keuntungan. Energi nuklir adalahuntuk menciptakan lebih terjangkau dibandingkan energi batu bara , dan tidakmenggunakan bahan bakar sebanyak dalam proses. Hal ini juga menghasilkan limbahkurang, dan tidak menghasilkan karbon dioksida atau asap. Manfaat ini berarti bahwaenergi nuklir lebih menguntungkan daripada energi batubara, sebagai produksi energinuklir tidak memberikan kontribusi terhadap bahaya lingkungan atau efek rumahkaca.ENERGI RADIASI Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerakmelalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awamsering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi padasenjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepadaradiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak,sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas.Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak keluar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alamimengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenisradiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya.RADIASI IONISASI Beberapa jenis radiasi memiliki energi yang cukup untuk mengionisasipartikel. Secara umum, hal ini melibatkan sebuah elektron yang terlempar daricangkang atom elektron, yang akan memberikan muatan (positif). Hal ini seringmengganggu dalam sistem biologi, dan dapat menyebabkan mutasi dan kanker.Jenis radiasi umumnya terjadi di limbah radioaktif peluruhan radioaktif dan sampah. Tiga jenis utama radiasi ditemukan oleh Ernest Rutherford, Alfa, Beta, dansinar gamma. radiasi tersebut ditemukan melalui percobaan sederhana, Rutherfordmenggunakan sumber radioaktif dan menemukan bahwa sinar menghasilkanmemukul tiga daerah yang berbeda. Salah satu dari mereka menjadi positif, salah satudari mereka bersikap netral, dan salah satu dari mereka yang negatif. Dengan data ini,Rutherford menyimpulkan radiasi yang terdiri dari tiga sinar. Beliau memberi namayang diambil dari tiga huruf pertama dari abjad Yunani yaitu alfa, beta, dan gamma.• Radiasi alpha (α) 27
  28. 28. Peluruhan Alpha adalah jenis peluruhan radioaktif di mana inti atommemancarkan partikel alpha, dan dengan demikian mengubah (atau meluruh)menjadi atom dengan nomor massa 4 kurang dan nomor atom 2 kurang. Namun, karena massa partikel yang tinggi sehingga memiliki sedikit energidan jarak yang rendah, partikel alfa dapat dihentikan dengan selembar kertas (ataukulit).• Radiasi beta (β) peluruhan beta adalah jenis peluruhan radioaktif di mana partikel beta(elektron atau positron) dipancarkan. Radiasi beta-minus (β⁻)terdiri dari sebuah elektron yang penuh energi. radiasiini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi lebih daripada sinar gamma. Elektronseringkali dapat dihentikan dengan beberapa sentimeter logam. radiasi ini terjadiketika peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus, melepaskan partikel beta dansebuah antineutrino. Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi, tidak seperti β⁻, peluruhanβ+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa neutron lebihbesar daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di dalam nukleusketika nilai energi yang mengikat dari nukleus induk lebih kecil dari nukleus.Perbedaan antara energi ini masuk ke dalam reaksi konversi proton menjadi neutron,positron dan antineutrino, dan ke energi kinetik dari partikel-partikel• Radia• si gamma (γ) Radiasi gamma atau sinar gamma adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasielektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomiklainnya seperti penghancuran elektron-positron. Radiasi gamma terdiri dari fotondengan frekuensi lebih besar dari 1019 Hz. Radiasi gamma bukan elektron atauneutron sehingga tidak dapat dihentikan hanya dengan kertas atau udara, penyerapansinar gamma lebih efektif pada materi dengan nomor atom dan kepadatan yang tinggi.Bila sinar gamma bergerak melewati sebuah materi maka penyerapan radiasi gammaproporsional sesuai dengan ketebalan permukaan materi tersebut.Radiasi non-ionisasi Radiasi non-ionisasi, sebaliknya, mengacu pada jenis radiasi yang tidakmembawa energi yang cukup per foton untuk mengionisasi atom atau molekul. Initerutama mengacu pada bentuk energi yang lebih rendah dari radiasi elektromagnetik(yaitu, gelombang radio, gelombang mikro, radiasi terahertz, cahaya inframerah, dancahaya yang tampak). Dampak dari bentuk radiasi pada jaringan hidup hanya baru-baru ini telah dipelajari. Alih-alih membentuk ion berenergi ketika melewati materi,radiasi elektromagnetik memiliki energi yang cukup hanya untuk mengubah rotasi, 28
  29. 29. getaran atau elektronik konfigurasi valensi molekul dan atom. Namun demikian, efekbiologis yang berbeda diamati untuk berbagai jenis radiasi non-ionisasi• Radiasi Neutron Radiasi Neutron adalah jenis radiasi non-ion yang terdiri dari neutron bebas.Neutron ini bisa mengeluarkan selama baik spontan atau induksi fisi nuklir, prosesfusi nuklir, atau dari reaksi nuklir lainnya. Ia tidak mengionisasi atom dengan carayang sama bahwa partikel bermuatan seperti proton dan elektron tidak (menarikelektron), karena neutron tidak memiliki muatan. Namun, neutron mudah bereaksidengan inti atom dari berbagai elemen, membuat isotop yang tidak stabil dan karenaitu mendorong radioaktivitas dalam materi yang sebelumnya non-radioaktif. Prosesini dikenal sebagai aktivasi neutron.• Radiasi elektromagnetik Radiasi elektromagnetik mengambil bentuk gelombang yang menyebar dalamudara kosong atau dalam materi. Radiasi EM memiliki komponen medan listrik danmagnetik yang berosilasi pada fase saling tegak lurus dan ke arah propagasi energi.Radiasi elektromagnetik diklasifikasikan ke dalam jenis menurut frekuensigelombang, jenis ini termasuk (dalam rangka peningkatan frekuensi): gelombangradio, gelombang mikro, radiasi terahertz, radiasi inframerah, cahaya yang terlihat,radiasi ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma. Dari jumlah tersebut, gelombang radiomemiliki panjang gelombang terpanjang dan sinar gamma memiliki terpendek.Sebuah jendela kecil frekuensi, yang disebut spektrum yang dapat dilihat atau cahaya,yang dilihat dengan mata berbagai organisme, dengan variasi batas spektrum sempitini. EM radiasi membawa energi dan momentum, yang dapat disampaikan ketikaberinteraksi dengan materi.• Cahaya Cahaya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang terlihatoleh mata manusia (sekitar 400-700 nm), atau sampai 380-750 nm. Lebih luas lagi,fisikawan menganggap cahaya sebagai radiasi elektromagnetik dari semua panjanggelombang, baik yang terlihat maupun tidak.• Radiasi termal Radiasi termal adalah proses dimana permukaan benda memancarkan energipanas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. radiasi infra merah dari radiatorrumah tangga biasa atau pemanas listrik adalah contoh radiasi termal, seperti panasdan cahaya yang dikeluarkan oleh sebuah bola lampu pijar bercahaya. Radiasi termaldihasilkan ketika panas dari pergerakan partikel bermuatan dalam atom diubahmenjadi radiasi elektromagnetik. Gelombang frekuensi yang dipancarkan dari radiasitermal adalah distribusi probabilitas tergantung hanya pada suhu, dan untuk bendahitam asli yang diberikan oleh hukum radiasi Planck. hukum Wien memberikan 29
  30. 30. frekuensi paling mungkin dari radiasi yang dipancarkan, dan hukum Stefan-Boltzmann memberikan intensitas panas.Penggunaan• Dalam kedokteran Radiasi dan zat radioaktif digunakan untuk diagnosis, pengobatan, danpenelitian. sinar X, misalnya, melalui otot dan jaringan lunak lainnya tapi dihentikanoleh bahan padat. Properti sinar X ini memungkinkan dokter untuk menemukantulang rusak dan untuk menemukan kanker yang mungkin tumbuh dalam tubuh.Dokter juga menemukan penyakit tertentu dengan menyuntikkan zat radioaktif danpemantauan radiasi yang dilepaskan sebagai bergerak melalui substansi tubuh.• Dalam Komunikasi Semua sistem komunikasi modern menggunakan bentuk radiasielektromagnetik. Variasi intensitas radiasi berupa perubahan suara, gambar, atauinformasi lain yang sedang dikirim. Misalnya, suara manusia dapat dikirim sebagaigelombang radio atau gelombang mikro dengan membuat gelombang bervariasisesuai variasi suara.• Dalam iptek Para peneliti menggunakan atom radioaktif untuk menentukan umur bahanyang dulu bagian dari organisme hidup. Usia bahan tersebut dapat diperkirakandengan mengukur jumlah karbon radioaktif mengandung dalam proses yang disebutpenanggalan radiokarbon. Kalangan ilmuwan menggunakan atom radioaktif sebagaiatom pelacak untuk mengidentifikasi jalur yang dilalui oleh polutan di lingkungan. Radiasi digunakan untuk menentukan komposisi bahan dalam proses yangdisebut analisis aktivasi neutron. Dalam proses ini, para ilmuwan membombardircontoh zat dengan partikel yang disebut neutron. Beberapa atom dalam sampelmenyerap neutron dan menjadi radioaktif. Para ilmuwan dapat mengidentifikasielemen-elemen dalam sampel dengan mempelajari radiasi yang dilepaskan.ENERGI SURYA Energi mempunyai peranan penting dalam pencapaian tujuan sosial, ekonomi,dan lingkungan untuk pembangunan berkelanjutan, serta merupakan pendukung bagikegiatan ekonomi nasional. Penggunaan energi di Indonesia meningkat pesat sejalandengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Sedangkan, akses keenergi yang andal dan terjangkau merupakan pra-syarat utama untuk meningkatkanstandar hidup masyarakat. Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat tersebut,dikembangkan berbagai energi alternatif, di antaranya energi terbarukan. Potensienergi terbarukan, seperti: biomassa, panas bumi, energi surya, energi air, energi 30
  31. 31. angin dan energi samudera, sampai saat ini belum banyak dimanfaatkan, padahalpotensi energi terbarukan di Indonesia sangatlah besar. Energi surya merupakan salah satu energi yang sedang giat dikembangkan saatini oleh Pemerintah Indonesia.Kondisi Umum Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukupbesar. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi diIndonesia, radiasi surya di Indonesia dapat diklasifikasikan berturut-turut sebagaiberikut: untuk kawasan barat dan timur Indonesia dengan distribusi penyinaran diKawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m 2 /hari dengan variasi bulanansekitar 10%; dan di Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m 2 /haridengan variasi bulanan sekitar 9%. Dengan demikian, potesi angin rata-rata Indonesiasekitar 4,8 kWh/m 2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 9%. Untuk memanfaatkan potensi energi surya tersebut, ada 2 (dua) macamteknologi yang sudah diterapkan, yaitu teknologi energi surya termal dan energi suryafotovoltaik. Energi surya termal pada umumnya digunakan untuk memasak (komporsurya), mengeringkan hasil pertanian (perkebunan, perikanan, kehutanan, tanamanpangan) dan memanaskan air. Energi surya fotovoltaik digunakan untuk memenuhikebutuhan listrik, pompa air, televisi, telekomunikasi, dan lemari pendingin diPuskesmas dengan kapasitas total ± 6 MW.Ada dua macam teknologi energi surya yang dikembangkan, yaitu:* Teknologi energi surya fotovoltaik;* Teknologi energi surya termal.1. TEKNOLOGI ENERGI SURYA FOTOVOLTAIKTeknologi dan Kemampuan Nasional Pemanfaatan energi surya khususnya dalam bentuk SHS (solar home systems )sudah mencapai tahap semi komersial.Komponen utama suatu SESF adalah: Sel fotovoltaik yang mengubah penyinaran matahari menjadi listrik, masih impor, namun untuk laminating menjadi modul surya sudah dkuasai; Balance of system (BOS) yang meliputi controller, inverter , kerangka modul, peralatan listrik, seperti kabel, stop kontak, dan lain-lain, teknologinya sudah dapat dikuasai; Unit penyimpan energi (baterai) sudah dapat dibuat di dalam negeri; Peralatan penunjang lain seperti: inverter untuk pompa, sistem terpusat, sistem hibrid, dan lain-lain masih diimpor. Kandungan lokal modul fotovoltaik termasuk pengerjaan enkapsulasi danframing sekitar 25%, sedangkan sel fotovoltaik masih harus diimpor. Balance ofSystem (BOS) masih bervariasi tergantung sistem desainnya. Kandungan lokal dariBOS diperkirakan telah mencapai diatas 75%. 31
  32. 32. Sasaran Pengembangan Fotovoltaik di Indonesia• Sasaran pengembangan energi surya fotovoltaik di Indonesia adalah sebagai berikut: Semakin berperannya pemanfaatan energi surya fotovoltaik dalam penyediaan energi di daerah perdesaan, sehingga pada tahun 2020 kapasitas terpasangnya menjadi 25 MW.• Semakin berperannya pemanfaatan energi surya di daerah perkotaan.• Semakin murahnya harga energi dari solar photovoltaic , sehingga tercapai tahap komersial.• Terlaksananya produksi peralatan SESF dan peralatan pendukungnya di dalam negeri yang mempunyai kualitas tinggi dan berdaya saing tinggi.Strategi Pengembangan Fotovoltaik di IndonesiaStrategi pengembangan energi surya fotovoltaik di Indonesia adalah sebagai berikut:• Mendorong pemanfaatan SESF secara terpadu, yaitu untuk keperluan penerangan (konsumtif) dan kegiatan produktif.Mengembangan SESF melalui dua pola, yaitu pola tersebar dan terpusat yang disesuaikan dengan kondisi lapangan. Pola tersebar diterapkan apabila letak rumah-rumah penduduk menyebar dengan jarak yang cukup jauh, sedangkan pola terpusat diterapkan apabila letak rumah-rumah penduduk terpusat.• Mengembangkan pemanfaatan SESF di perdesaan dan perkotaan.• Mendorong komersialisasi SESF dengan memaksimalkan keterlibatan swasta.• Mengembangkan industri SESF dalam negeri yang berorientasi ekspor.• Mendorong terciptanya sistem dan pola pendanaan yang efisien dengan melibatkan dunia perbankan.Program Pengembangan Fotovoltaik di IndonesiaProgram pengembangan energi surya fotovoltaik adalah sebagai berikut:• Mengembangkan SESF untuk program listrik perdesaan, khususnya untuk memenuhi kebutuhan listrik di daerah yang jauh dari jangkauan listrik PLN.• Meningkatkan penggunaan teknologi hibrida, khususnya untuk memenuhi kekurangan pasokan tenaga listrik dari isolated PLTD.• Mengganti seluruh atau sebagian pasokan listrik bagi pelanggan Sosial Kecil dan Rumah Tangga Kecil PLN dengan SESF. Pola yang diusulkan adalah:• Memenuhi semua kebutuhan listrik untuk pelanggan S1 dengan batas daya 220 VA;• Memenuhi semua kebutuhan untuk pelanggan S2 dengan batas daya 450 VA;• Memenuhi 50 % kebutuhan listrik untuk pelanggan S2 dengan batas daya 900 VA;• Memenuhi 50 % kebutuhan untuk pelanggan R1 dengan batas daya 450 VA.• Mendorong penggunaan SESF pada bangunan gedung, khususnya Gedung Pemerintah.• Mengkaji kemungkinan pendirian pabrik modul surya untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan kemungkinan ekspor. 32
  33. 33. • Mendorong partisipasi swasta dalam pemanfaatan energi surya fotovoltaik.• Melaksanakan kerjasama dengan luar negeri untuk pembangunan SESF skala besar.Peluang Pemanfaatan Fotovoltaik Kondisi geografis Indonesia yang terdiri atas pulau-pulau yang kecil danbanyak yang terpencil menyebabkan sulit untuk dijangkau oleh jaringan listrik yangbersifat terpusat. Untuk memenuhi kebutuhan energi di daerah-daerah semacam ini,salah satu jenis energi yang potensial untuk dikembangkan adalah energi surya.Dengan demikian, energi surya dapat dimanfaatkan untuk p enyedian listrik dalamrangka mempercepat rasio elektrifikasi desa.Selain dapat digunakan untuk program listrik perdesaan, peluang pemanfaatan energisurya lainnnya adalah: • Lampu penerangan jalan dan lingkungan; • Penyediaan listrik untuk rumah peribadatan. SESF sangat ideal untuk dipasang di tempat-tempat ini karena kebutuhannya relatif kecil. Dengan SESF 100 / 120Wp sudah cukup untuk keperluan penerangan dan pengeras suara; • Penyediaan listrik untuk sarana umum. Dengan daya kapasitas 400 Wp sudah cukup untuk memenuhi listrik sarana umum; • Penyediaan listrik untuk sarana pelayanan kesehatan, seperti: rumah sakit, Puskesmas, Posyandu, dan Rumah Bersalin; • Penyediaan listrik untuk Kantor Pelayanan Umum Pemerintah. Tujuan pemanfaatan SESF pada kantor pelayanan umum adalah untuk membantu usaha konservasi energi dan mambantu PLN mengurangi beban puncak disiang hari; • Untuk pompa air ( solar power supply for waterpump ) yang digunakan untuk pengairan irigasi atau sumber air bersih (air minum).Kendala Pengembangan Fotovoltaik di Indonesia• Kendala yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah:• Harga modul surya yang merupakan komponen utama SESF masih mahal mengakibatkan harga SESF menjadi mahal, sehingga kurangnya minat lembaga keuangan untuk memberikan kredit bagi pengembangan SEEF;• Sulit untuk mendapatkan suku cadang dan air accu , khususnya di daerah perdesaan, menyebabkan SESF cepat rusak;• Pemasangan SESF di daerah perdesaan pada umumnya tidak memenuhi standar teknis yang telah ditentukan, sehingga kinerja sistem tidak optimal dan cepat rusak.;• Pada umumnya, penerapan SESF dilaksanakan di daerah perdesaan yang sebagian besar daya belinya masih rendah, sehingga pengembangan SESF sangat tergantung pada program Pemerintah;• Belum ada industri pembuatan sel surya di Indonesia, sehingga ketergantungan pada impor sangat tinggi. Akibatnya, dengan menurunnya nilai tukar rupiah terhadap dolar menyebabkan harga modul surya menjadi semakin mahal. 33
  34. 34. 2. TEKNOLOGI ENERGI SURYA TERMAL Selama ini, pemanfaatan energi surya termal di Indonesia masih dilakukansecara tradisional. Para petani dan nelayan di Indonesia memanfaatkan energi suryauntuk mengeringkan hasil pertanian dan perikanan secara langsung.Teknologi dan Kemampuan Nasional Berbagai teknologi pemanfaatan energi surya termal untuk aplikasi skalarendah (temperatur kerja lebih kecil atau hingga 60 o C) dan skala menengah(temperatur kerja antara 60 hingga 120 o C) telah dikuasai dari rancang-bangun,konstruksi hingga manufakturnya secara nasional. Secara umum, teknologi suryatermal yang kini dapat dimanfaatkan termasuk dalam teknologi sederhana hinggamadya. Beberapa teknologi untuk aplikasi skala rendah dapat dibuat oleh bengkelpertukangan kayu/besi biasa. Untuk aplikasi skala menengah dapat dilakukan olehindustri manufaktur nasional.Beberapa peralatan yang telah dikuasai perancangan dan produksinya seperti sistematau unit berikut: Pengering pasca panen (berbagai jenis teknologi); Pemanas air domestic; Pemasak/oven; Pompa air (dengan Siklus Rankine dan fluida kerja Isopentane ); Penyuling air ( Solar Distilation/Still ); Pendingin (radiatif, absorpsi, evaporasi, termoelektrik, kompressip, tipe jet); Sterilisator surya; Pembangkit listrik dengan menggunakan konsentrator dan fluida kerja dengan titik didih rendah. Untuk skala kecil dan teknologi yang sederhana, kandungan lokal mencapai100 %, sedangkan untuk sistem dengan skala industri (menengah) dan menggunakanteknologi tinggi (seperti pemakaian Kolektor Tabung Hampa atau Heat Pipe ),kandungan lokal minimal mencapai 50%.Sasaran Pengembangan Energi Surya Termal Sasaran pengembangan energi surya termal di Indonesia adalah sebagaiberikut: Meningkatnya kapasitas terpasang sistem energi surya termal, khususnyauntuk pengering hasil pertanian, kegiatan produktif lainnya, dan sterilisasi diPuskesmas. Tercapainya tingkat komersialisasi berbagai teknologi energi suryathermal dengan kandungan lokal yang tinggi.Strategi Pengembangan Energi Surya Termal 34
  35. 35.  Strategi pengembangan energi surya termal di Indonesia adalah sebagai berikut: Mengarahkan pemanfaatan energi surya termal untuk kegiatan produktif, khususnya untuk kegiatan agro industri. Mendorong keterlibatan swasta dalam pengembangan teknologi surya termal. Mendor ong terciptanya sistem dan pola pendanaan yang efektif. Mendorong keterlibatan dunia usaha untuk mengembangkan surya termal.Program Pengembangan Energi Surya Termal Program pengembangan energi surya termal di Indonesia adalah sebagaiberikut : Melakukan inventarisasi, identifikasi dan pemetaan potensi serta aplikasiteknologi fototermik secara berkelanjutan. Melakukan diseminasi dan alih teknologi dari pihak pengembang kepadapemakai (agro-industri, gedung komersial, dan lain-lain) dan produsen nasional(manufaktur, bengkel mekanik, dan lain-lain) melalui forum komunikasi, pendidikandan pelatihan dan proyek-proyek percontohan.  Melaksanakan standarisasi nasional komponen dan sistem teknologi fototermik.  Mengkaji skema pembiayaan dalam rangka pengembangan manufaktur nasional.  Meningkatkan kegiatan penelitian dan pengembangan untuk berbagai teknologi fototermik.  Meningkatkan produksi lokal secara massal dan penjajagan untuk kemungkinan ekspor.  Pengembangan teknologi fototermik suhu tinggi, seperti: pembangkitan listrik, mesin stirling , dan lain-lain.Peluang Pemanfaatan Energi Surya Termal Prospek teknologi energi surya termal cukup besar, terutama untukmendukung peningkatan kualitas pasca-panen komoditi pertanian, untuk bangunankomersial atau perumahan di perkotaan.  Prospek pemanfaatannya dalam sektor-sektor masyarakat cukup luas, yaitu:  Industri, khususnya agro-industri dan industri pedesaan, yaitu untuk penanganan pasca-panen hasil-hasil pertanian, seperti: pengeringan (komoditi pangan, perkebunan, perikanan/peternakan, kayu olahan) dan juga pendinginan (ikan, buah dan sayuran);  Bangunan komersial atau perkantoran, yaitu: untuk pengkondisian ruangan ( Solar Passive Building , AC) dan pemanas air;  Rumah tangga, seperti: untuk pemanas air dan oven/ cooker ;  PUSKESMAS terpencil di pedesaan, yaitu: untuk sterilisator, refrigerator vaksin dan pemanas air.Kendala Pengembangan Energi Surya TermalKendala utama yang dihadapi dalam pengembangan surya termal adalah: 35
  36. 36.  Teknologi energi surya termal untuk memasak dan mengeringkan hasil pertanian masih sangat terbatas. Akan tetapi, sebagai pemanas air, energi surya termal sudah mencapai tahap komersial. Teknologi surya termal masih belum berkembang karena sosialisasi ke masyarakat luas masih sangat rendah; Daya beli masyarakat rendah, walaupun harganya relatif murah; DAFTAR PUSTAKA- http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2110373-macam-macam-energi/- http://basicsphysics.blogspot.com/2008/12/energi-potensial.html- http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_potensial- http://organisasi.org/pengertian_energi_potensial_kinetik_dan_hukum_kekeka lan_energi_fisika- http://www.scribd.com/doc/18097265/11-Bab-10-Energi-Dan-Perubahan- http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2196129-pengertian-energi- kinetik/#ixzz1hXbVWjcx- http://basicsphysics.blogspot.com/2008/12/energi-mekanik.html- http://pelangicelullarbatumarta.blogspot.com/2010/10/makalah-ilmu-alamiah- dasar-materi-dan.html- http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en %7Cid&u=http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/chemener.html- http://translate.google.co.id/translate?hl=id&langpair=en %7Cid&u=http://www.ifpaenergyconference.com/Electrical-Energy.html- http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en %7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://www.ifpaenergyconference.com /Nuclear-Energy.html&usg=ALkJrhgvRyQ1Gz-YfjnwcgnO6usGtY3C9g- http://www.scribd.com/doc/47462435/Energi-Bunyi 36

×