1. PENDAHULUAN
Energi merupakan suatu proses perubahan bentuk energi dari yang satu
menjadi bentuk energi lain yang dibutuhkan. Mengingat hukum kekekalan energi
yang menyatakan bahwa ”energi tidak dapat diciptakan (dibuat) ataupun dimusnahkan
akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya
(dikonversikan)”. Sehingga untuk memperoleh suatu bentuk energi, perlu adanya
energi lain yang dikonversikan menjadi energi yang dibutuhkan tersebut. Salah satu
contohnya untuk mendapatkan energi listrik yang tidak dapat diperoleh secara
langsung, 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 habis
yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi, batubara dan gas bumi. Karena
kebutuhan energi meningkat maka usaha manusia untuk mengeksploitasi sumber
energi di atas turut meningkat. Mengingat terbatasnya persediaan sumber energi
tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti energi matahari, energi
gelombang, energi angin, energi pasang surut, dll.
Energi matahari yang disediakan Tuhan untuk umat manusia khususnya yang
tinggal di daerah tropis, sangatlah berlimpah. Selain berlimpah dan tidak habis
dipakai, energi matahari juga tidak menimbulkan polusi. Namun demikian masih
diperlukan peralatan seperti sel surya (solar cell) untuk mengkonversi energi matahari
menjadi energi listrik.
Energi saat ini memegang peranan yang penting dalam pengembangan
ekonomi nasional kiranya merupakan suatu hal yang tidak dipersoalkan lagi, bahkan
sering dianggap sebagai darah dalam kehidupan ekonomi. Hal ini disadari oleh
negara-negara yang telah maju, maupun oleh Negara yang sedang berkembang bahwa
penggunaan energi secara tepat dan berdaya guna tinggi merupakan syarat yang
mutlak untuk meningkatkan kegiatan ekonomi. Indonesia merupakan negara yang
memiliki berbagai jenis sumber daya energi dalam jumlah yang cukup melimpah.
Pengelolaan sumber daya energi secara tepat kiranya akan memberikan gilirannya
akan meningkatkan kesejahteraan masyarakat secara umum. Dengan letak Indonesia
yang berada pada daerah khatulistiwa, yaitu pada lintang 60LU - 110 LS dan 950 BT -
1410BT, dan dengan memperhatikan peredaran matahari dalam setahun yang berada
pada daerah 23,50 LU dan 23,50 LS maka wilayah Indonesia akan selalu disinari
matahari selama 10 - 12 jam dalam sehari. Karena letak Indonesia berada pada daerah
khatulistiwa maka Indonesia memiliki tingkat radiasi matahari yang sangat tinggi.
Menurut pengukuran dari pusat Meteorologi dan Geofisika diperkirakan besar radiasi
yang 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 pendapatnya
tentang pemanfaatan sumber energi yang ada di Indonesia. Timbulnya kesadaran akan
sumber bahan bakar fosil yang selama ini merupakan sumber energi andalan,
bukannya tidak mungkin habis di masa mendatang, untuk itu sumber sumber energi
baru harus didapatkan. Mungkin untuk mendapatkan energi baru, kombinasi dari
beberapa sumber energi yang diperlukan seperti batubara, energi cahaya matahari,
1
2. angin, nuklir. Jika dilihat dari segi polusinya, bahan fosil terlalu banyak menyebabkan
pencemaran terhadap lingkungan dalam penggunaannya. Pada sekitar 100 tahun yang
lalu, batu bara menjadi pemasok utama kebutuhan energi dunia, kemudian disusul
oleh minyak bumi diawal abad ini. Dan akhirnya sekitar tahun 1950-an gas alam
mulai berpartisipasi dalam percaturan sumber energi dunia. Meskipun demikian
mungkin dalam penggunaannya bahan bakar fosil ini akan habis kurang lebih 17
tahun mendatang (Kadir, 1995)
Sumber energi lainnya yang saat ini sudah menjadi pemasok energi dunia
beberapa tahun terakhir ini adalah penggunaan energi nuklir. Tetapi masalah yang
ditimbulkan dari penggunaan energi nuklir adalah limbah radioaktif. Sehingga perlu
diperhatikan beberapa persyaratan khusus yang harus dipenuhi, misalnya tempat
pembuangan yang betul-betul aman untuk jangka waktu yang tidak ditentukan, serta
kemasan limbah yang harus benar-benar aman. Dilain pihak, kita masih mempunyai
beberapa sumber energi yang umur penggunaanya relatif tak terbatas, serta tidak
menimbulkan masalah polusi lingkungan dalam penggunaannya. Energi matahari atau
energi surya adalah bentuk energi elektromagnetik, yang dipancarkan ke bumi secara
terus menerus. Selain itu energi surya adalah sangat atraktif karena tidak bersifat
polutif, tak dapat habis, dapat dipercaya dan gratis (Sitompul, 1989).
Dalam pemanfaatan energi surya digunakan larik fotovoltaik yang
mengkonversikan secara langsung energi surya menjadi energi listrik. Pemakaian
fotovoltaik dalam kerekayasaan sebagai sumber pembangkit energi listrik bisa
dikatakan tidak menghasilkan polusi, baik polusi udara maupun polusi terhadap
lingkungan sekitarnya. Berdasarkan pertimbangan ini, nampaknya konversi
fotovoltatik dari sinar matahari menjadi energi listrik akan menjadi sumber energi
utama dimasa mendatang. Khususnya bila sumber-sumber energi konvensional (batu
bara, minyak bumi dan gas bumi) sudah habis dalam penggunaannya. Selain itu juga
harga sumber energi konvesional akan terus semakin tinggi dan persediaanya juga
sangat terbatas, sedangkan harga fotovoltatik berangsur-angsur akan turun karena
bahan bakunya melimpah di bumi ini. Selanjutnya energi listrik yang dihasilkan dari
fotovoltatik, dapat digunakan untuk berbagai peng-gunaan, misalnya untuk meng-
gerakkan kapal dengan bantuan motor listrik. Dan untuk menjamin penyediaan energi
yang kontinu maka digunakan baterai sebagai penyimpan energi. (NN, 1994)
Di negara Eropa kapal bermotor listrik bukanlah hal baru, pada tahun 1905
kapal elektrik yang terbesar pada masanya diluncurkan di Thames, kapal tersebut
diberi nama Victory kapal ini mempunyai panjang 90 kaki yang terbuat dari kayu dan
bisa mengangkut 350 orang. Motor listrik diberi tenaga oleh generator yang
menggunakan steam turbin. Setelah tahun 1905 motor bakar dalam menjadi populer
dan menggeser kedudukan motor listrik. Semakin banyak kapal yang menggunakan
mesin diesel.
Pada abad 21 ini penggunaan motor listrik kembali populer dan diperkirakan
akan terus seperti ini karena sebagai akibat dari mahalnya bahan bakar diesel dan
semakin menipisnya sumber minyak dunia.
Sekarang motor listrik menjadi semakin praktis dan ekonomis setelah
banyaknya penemuan pada teknologi solar panel, battery, charger yang lebih baik.
Motor listrik hemat biaya perawatan dan dalam bekerja. Selain itu motor listrik lebih
ramah lingkungan dan tidak berisik.
2
3. Instalasi motor listrik lebih simpel daripada motor diesel, motor listrik juga
tidak memerlukan pendingin. Semua kebutuhan daya listrik di supply dari battery
yang di isi ulang oleh solar panel. Dan ketika kapal tidak bergerak daya listrik yang
dihasilkan dapat digunakan untuk mesin cuci, microwave, dan peralatan yang lainnya.
Perawatannya lebih mudah dibanding dengan motor diesel, panel surya
biasanya dibersihkan seminggu sekali, pengantian battery dilakukan setiap 3000 kali
pengisian ulang atau 7 – 10 tahun.
Dalam perkembangannya perancangan desain sebuah kapal harus
memperhatikan berbagai aspek terkait seperti aspek teknis, ekonomis, keamanan dan
keselamatan operasi kapal. Aspek ekonomis merupakan aspek yang sangat penting
untuk dipertimbangkan dalam mendesain kapal tanpa harus mengabaikan aspek-aspek
lain diatas. Teknologi desain kapal terus dikembangkan untuk mencapai tingkat
effisiensi dan keuntungan ekonomis yang tinggi baik untuk perancangan kapal-kapal
berdimensi besar maupun kecil
Pada mulanya electrik propulsion merupakan sebuah alternatif penggerak
utama kapal yang sangat mahal dan kurang effisien. Hal ini disebabkan oleh
penggunaan kontruksi motor yang sangat besar dan berat. Kapal harus memiliki dua
system electrik terpisah, satu untuk melayani penggerak utama dan satunya untuk
melayani mesin bantu. Berkaitan dengan perkembangan yang pesat dari penerapan
teknologi elektronika sekarang ini memungkinkan untuk melengkapi sebuah kapal
dengan system elektrik dengan kapasitas tenaga yang tidak terbatas berdasarkan
konsep power station.
System ini dengan menggunakan multi motor diesel adalah dilangkapi dengan
beberapa system tenaga yang independent yang mana berhubungan satu sama lainnya.
Pengadaan tenaga listrik dilakukan secara bersama oleh beberapa buah generator set
karenanya varisai bisa dilakukan secara cepat. Beban elektrik dan beban propulsi yang
diperlukan untuk mendapatkan kecepatan servisnya diperoleh dari main diesel
generator set. Effisiensi dari komponen elektrik, generator dan converter secara
bersama-samma dihitung untuk menentukan efisiensi total.
Secara umum system ini menawarkan lebih bebas dalam penempatan
komponen di dalam kamar mesin, juga degnan system operasinya yang lebih fleksibel
dengan menempatkan satu atau lebih generator utama. Ini berarti bahwa generator
dalam opersinya lebih dapat beradaptasi dengan kebutuhan power yang lebih
bervariasi sehingga akan memperkecil kebutuhan untuk biaya perawatan.
Dengan berkembangnya teknologi sekarang ini telah dibuat sebuah system
baru, yaitu dengan menggunakan solar sell sebagai supply energi untuk motor listrik.
Untuk menjamin supply daya secara kontinu maka diperlukan battery sebagai
penyimpan energi
PENGERTIAN ENERGI
Energi adalah suatu kemampuan untuk melakukan kerja atau kegiatan. Tanpa
energi, dunia in akan diam atau beku. Dalam kehidupan manusia selalu terjadi
kegiatan dan untuk kegiatan otak serta otot diperlukan energi. Energi itu diperoleh
3
4. melalui proses oksidasi (pembakaran) zat makanan yang masuk kedalam tubuh berupa
makanan.
Kegiatan manusia lainnya dalam memproduksi barang, transportasi, dan
lainnya juga memerlukan energi yang diperoleh dari bahan sumber energi atau sering
disebut 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 ENERGI
1. Energi Mekanik
Energi mekanik dapat dibedakan menjadi dua pengertian, yaitu ; energi
potensial dan energi kinetik. Jumlah kedua energi itu dinamakan energi mekanik.
Setiap benda mempunyai berat, maka baik dalam keadaan diam atau bergerak setiap
benda memiliki energi.
2. Energi Panas
Energi panas juga sering disebut sebagai kalor, pemberian padas kepada suatu
benda dapat menyebabkan kenaikan suhu benda itu ataupun bahkan terkadang dapat
menyebabkan perubahan bentuk, perubahan ukuran, atau perubahan volume benda
itu. 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 katika
dua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu dengan yang lain.
Seperti diketahui bahwa setiap magnet mempunyai dua macam kutub yaitu kutub
utara dan kutub magnet selatan.
Kedua kutub magnet mempunyai kemampuan untuk saling melakukan
gerakan. Kemampuan itu adalah energi yang tersimpan didalam magnet dan energi
inilah 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 dapat
dirasakan, terutama dikehidupan kota-kota besar, bahkan sebagai penerangan yang
sekarang sudah digunakan sampai jauh ke pelosok pedesaan.
4
5. 5.Energi Kimia
Yang dimaksud energi kima adalah energi yang diperoleh melalui suatu proses
kimia. Energi yang dimiliki manusia dapat diperoleh dari makanan yang dimakan
melalui proses kimia.
Jika kedua macam atom-atom karbon dan atom oksigen tersebut dapat
berreaksi, 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 energi
kinetik. Melalui pembahasan matematis dapat ditunjukkan bahwa jumlah kedua
macam energi pada suatu getaran selaras adalah selalu tetap dan besarnya tergantung
massa, 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 menghasilkan
energi nuklir adalah reaksi yang terjadi antara partikel dengan inti atom yang
digolongkan dalam kelompok heavy atom sperti aktinida.
Berbeda dengan reaksi kimia biasa yang hanya mengubah komposisi molekul
setiap unsurnya dan tidak mengubah struktur dasar unsur penyusun molekulnya, pada
reaksi inti atom atau reaksi fisi, terjadi perubahan struktur inti atom menjadi unsur
atom yang sama sekali berubah.
8. Energi Cahaya atau cahaya
Energi cahaya terutama cahaya matahari banyak diperlukan terutama oleh
tumbuhan yang berhijau daun. Tumbuhan itu membutuhkan energi cahaya untuk
mengadakan proses fotosintesis, dengan kemajuan teknologi, saat ini dapat juga
digunakan energi dari sinar yang dikenal dengan nama sinar laser. Yang dimaksud
sinar laser adalah sinar pada suatu gelombang yang sama dan amat kuat. Sinar laser
banyak 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 bentuk
turunan dari energi ini, baik secara langsung maupun tidak langsung. Energi yang
merupakan 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. • 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 ruang
2.Penerangan ruangan
3.Kompor matahari
4.Pengeringan hasil pertanian
5.Distilasi air kotor
6.Pemanasan air kotor
7.Pembangkitan listrik
ENERGI DAN PENERAPANNYA
Energi adalah suatu besaran yang kekal tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan. Berikut ini adalah macam-macam energi yaitu energi potensial, energi
kinetic, energi kimia, energi kalor, energi listrik, energi bunyi, energi bunyi, energi
nuklir, 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. ENERGI POTENSIAL
Energi potensial dari kereta roller coaster akan maksimum saat berada pada lintasan
tertinggi.
Energi potensial adalah bentuk energi yang dimiliki oleh suatu partikel,
benda atau sistem akibat posisinya dalam ruang parameter1 atau akibat
konfigurasinya. Energi dalam bentuk ini membuat partikel, benda atau sistem tersebut
memiliki kecenderungan untuk berubah keadaannya (posisi atau konfigurasinya) dari
keadaan dengan suatu energi potensial tertentu menjadi keadaan dengan energi
potensial yang lebih rendah atau lebih tinggi. Ke arah mana kecenderungan tersebut
menuju tak lain terkait dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial
tersebut.
Contoh
Contoh sederhana energi ini adalah jika seseorang membawa suatu batu ke
atas bukit dan meletakkannya di sana, batu tersebut akan mendapat energi potensial
gravitasi. Jika kita meregangkan suatu pegas, kita dapat mengatakan bahwa pegas
tersebut membesar & memanjang berarti pegas tersebut mendapatkan energi potensial
elastik.
Berbagai jenis energi dapat dikelompokkan sebagai energi potensial. Setiap
bentuk energi ini dihubungkan dengan suatu jenis gaya tertentu yang bekerja terhadap
sifat fisik tertentu suatu materi (seperti massa, muatan, elastisitas, suhu, dll). Energi
potensial gravitasi dihubungkan dengan gaya gravitasi yang bekerja terhadap massa
benda; energi potensial elastik terhadap gaya elastik yang bekerja terhadap elastisitas
objek yang berubah bentuk; energi potensial listrik dengan gaya Coulomb; gaya
nuklir kuat atau gaya nuklir lemah yang bekerja terhadap muatan elektrik pada objek;
energi potensial kimia, dengan potensial kimia pada suatu konfigurasi atomik atau
molekular tertentu yang bekerja terhadap struktur atomik atau molekular zat kimia
yang membentuk objek dan juga energi potensial termal dengan gaya elektromagnetik
yang berhubungan dengan suhu objek.
7
8. Energi potensial elastis
Pegas 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 adanya
tekanan atau kompresi. Akibatnya adalah akan ditimbulkannya gaya yang akan
berusaha untuk mengembalikan bentuk benda tersebut ke bentuk awalnya. Jika
tekanan/renggangan ini dilepas, maka energi ini akan berpindah menjadi energi
kinetik.
Kalkulasi dari energi potensial elastis
Energi potensial elastis tersimpan di dalam pegas yang direnggangkan dapat
dihitung dengan menemukan usaha yang diperlukan untuk merenggangkan pegas
tersebut 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 potensial
gravitasi. Buah mangga yang lezat dan ranum memiliki energi potensial gravitasi
ketika sedang menggelayut pada tangkainya. Demikian juga ketika anda berada pada
ketinggian tertentu dari permukaan tanah (misalnya di atap rumah atau di dalam
pesawat). Energi potensial gravitasi dimiliki benda karena posisi relatifnya terhadap
bumi. Setiap benda yang memiliki energi potensial gravitasi dapat melakukan kerja
apabila benda tersebut bergerak menuju permukaan bumi (misalnya buah mangga
jatuh dari pohon). Untuk memudahkan pemahamanmu, lakukan percobaan sederhana
8
9. berikut ini. Pancangkan sebuah paku di tanah. Angkatlah sebuah batu yang ukurannya
agak besar dan jatuhkan batu tegak lurus pada paku tersebut. Amati bahwa paku
tersebut terpancang semakin dalam akibat usaha alias kerja yang dilakukan oleh batu
yang anda jatuhkan.
Sekarang mari kita tentukan besar energi potensial gravitasi sebuah benda di
dekat permukaan bumi. Misalnya kita mengangkat sebuah batu bermassa m. gaya
angkat yang kita berikan pada batu paling tidak sama dengan gaya berat yang bekerja
pada batu tersebut, yakni mg (massa kali percepatan gravitasi). Untuk mengangkat
batu dari permukaan tanah hingga mencapai ketinggian h, maka kita harus melakukan
usaha yang besarnya sama dengan hasil kali gaya berat batu (W = mg) dengan
ketinggian h. Ingat ya, arah gaya angkat kita sejajar dengan arah perpindahan batu,
yakni ke atas… FA = gaya angkat
W = FA . s = (m)(-g) (s) = - mg(h2-h1) —– persamaan 1
Tanda negatif menunjukkan bahwa arah percepatan gravitasi menuju ke bawah…
Dengan demikian, energi potensial gravitasi sebuah benda merupakan hasil
kali gaya berat benda (mg) dan ketinggiannya (h). h = h2 - h1
EP = mgh —— persamaan 2
ENERGI KINETIK
Energi kinetik adalah bagian integral dari energi. Energi adalah salah satu
tema sentral dalam fisika. Hal ini penting untuk mengetahui apa itu dan bagaimana
dimanfaatkan. Secara sederhana, energi digambarkan sebagai energi gerak. Ini
memiliki aplikasi dalam hampir semua cabang fisika.
Salah satu aplikasi yang paling penting dari energi kinetik sebagai prinsip
penting fisika berasal dari teorema energi bekerja. Teorema ini berkaitan perubahan
energi dari sebuah objek dengan kekuatan eksternal menyebabkan itu. Ini berarti
bahwa adalah mungkin untuk menentukan bagaimana sebuah objek akan berperilaku
jika kekuatan tertentu diterapkan.
Sepintas, banyak orang tidak akan menyadari arti penuh dari teorema energi
bekerja. Sebuah contoh akan membantu untuk menjelaskannya lebih lanjut. Ambil
kasus mobil yang bergerak pada kecepatan yang ditentukan. Jika Anda mengetahui
kekuatan istirahat, Anda dapat dengan mudah mengukur jarak kendaraan akan
bergerak sebelum berhenti setelah Anda menerapkan rem.
Penting untuk dicatat bahwa tidak peduli apa pun jenis gerak terjadi. Apakah
itu berosilasi, translasi atau jenis lain gerak; semua gerak memiliki energi kinetik. Ini
berarti bahwa semua benda bergerak memiliki energi intrinsik yang dapat ditangkap
dan diubah ke jenis berguna lainnya.
Beberapa faktor menentukan jumlah energi dari sebuah objek. Salah satunya
adalah massa sebenarnya dari objek dan yang lainnya adalah kecepatan yang
9
10. bergerak. Jika Anda memiliki dua variabel, maka Anda dengan mudah dapat
menghitung jumlah energi yang dimilikinya.
Aplikasi
Saat ini, energi kinetik memiliki manfaat mla'ikat kepada umat manusia.
Sebagian besar listrik yang digunakan di seluruh dunia berasal dari bendungan
hidroelektrik. Hal ini dimungkinkan karena jumlah besar energi air yang bergerak.
Bendungan yang dibangun untuk meningkatkan massa air dan air terjun yang
diperlukan untuk meningkatkan kecepatan perairan ini.
Variabel kecepatan seperti dinyatakan di atas, meningkatkan massa air dan air
menyebabkan peningkatan energi kinetik. Melalui serangkaian proses rumit, yang
kemudian diubah menjadi listrik. Peralatan bertenaga Selain itu, ada juga pedal
misalnya mesin cuci, mesin pemotong rumput dan bahkan sekop salju. Ini semua
adalah hal yang menggunakan energi kinetik .
Siapa yang bisa melupakan senter darurat yang telah Anda mengguncang
terlebih dahulu sebelum pencahayaan? Ini adalah satu lagi penggunaan inovatif
energi. Gerakan bergerak senter atas dan bawah diubah menjadi tenaga listrik yang
kemudian menyala bohlam. Prinsip yang sama digunakan dalam beberapa charger
darurat ponsel. Mereka datang berguna ketika bencana terjadi dan garis-garis
kekuatan utama menurun.
Ada banyak aplikasi energi kinetik. Dunia tidak akan menjadi tempat yang
luar biasa itu tidak ditemukan. Bahkan saat Anda membaca bagian ini, ada aplikasi
lebih banyak ditemukan di laboratorium penelitian dan pengembangan di seluruh
dunia.
Rumus atau persamaan energi kinetik :
Ek = 1/2.m.v^2
keterangan
Ep = energi kinetik
m = massa dari benda
v = kecepatan dari benda
v^2 = v pangkat 2
ENERGI MEKANIK
Energi mekanik adalah penjumlahan antara energi kinetik dengan energi
potensial suatu benda.
Atau secara matematisnya
EM=Ep+Ek
EM=m.g.h+ {(1/2)mv^2}
dengan :
10
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 Hukum
Kekekalan Energi secara kuantitaif alias ada rumusnya… jangan meringis dunk …
he8….
Oya, perlu anda ketahui bahwa pada contoh perubahan energi, misalnya energi
listrik berubah menjadi energi panas atau energi nuklir menjadi energi panas,
perubahan bentuk energi tersebut terjadi akibat adanya perubahan antara energi
potensial dan energi kinetik pada skala mikroskopis. Perubahan energi ini terjadi pada
level atom…
Pada Skala makroskopis, kita juga dapat menjumpai perubahan energi antara
Energi Kinetik dan Energi Potensial, misalnya batu yang dijatuhkan dari ketinggian
tertentu, anak panah dan busur, batu dan ketapel, pegas dan beban yang diikatkan
pada 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, walaupun
salah satunya berkurang, bentuk energi lainnya bertambah. Misalnya ketika EP
berkurang, besar EK bertambah. Demikian juga ketika EK berkurang, pada saat yang
sama besar EP bertambah. Total energinya tetap sama, yakni Energi Mekanik. Jadi
Energi Mekanik selalu tetap alias kekal selama terjadi perubahan energi antara EP dan
EK. Karenanya kita menyebutnya Hukum Kekekalan Energi Mekanik.
Sebelum kita tinjau HKE secara kuantitaif (penurunan persamaan matematis
alias rumus Hukum Kekekalan Energi), terlebih dahulu kita berkenalan dengan gaya-
gaya konservatif dan gaya tak konservatif. Walaupun ini adalah pelajaran tingkat
lanjut, tetapi sebenarnya menjadi dasar yang perlu diketahui agar dirimu bisa lebih
memahami 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 membedakan
gaya konservatif dan gaya tak konservatif. Pemahaman akan gaya konservatif dan tak
konservatif sangat diperlukan karena konsep ini sangat berkaitan dengan Hukum
Kekekalan Energi Mekanik. Langsung aja ya ? tetap semangat……
Misalnya kita melemparkan sebuah benda tegak lurus ke atas. Setelah
bergerak ke atas mencapai ketinggian maksimum, benda akan jatuh tegak lurus ke
tanah (tangan kita). Ketika dilemparkan ke atas, benda tersebut bergerak dengan
kecepatan tertentu sehingga ia memiliki energi kinetik (EK = ½ mv2). Selama
bergerak di udara, terjadi perubahan energi kinetik menjadi energi potensial. Semakin
ke atas, kecepatan bola makin kecil, sedangkan jarak benda dari tanah makin besar
sehingga EK benda menjadi kecil dan EP-nya bertambah besar. Ketika mencapai titik
tertinggi, kecepatan benda = 0, sehingga EK juga bernilai nol. EK benda seluruhnya
11
12. berubah menjadi EP, karena ketika benda mencapai ketinggian maksimum, jarak
vertikal benda bernilai maksimum (EP = mgh). Karena pengaruh gravitasi, benda
tersebut bergerak kembali ke bawah. Sepanjang lintasan terjadi perubahan EP menjadi
EK. Semakin ke bawah, EP semakin berkurang, sedangkan EK semakin bertambah.
EP berkurang karena ketika jatuh, ketinggian alias jarak vertikal makin kecil. EK
bertambah karena ketika bergerak ke bawah, kecepatan benda makin besar akibat
adanya percepatan gravitasi yang bernilai tetap. Kecepatan benda bertambah secara
teratur akibat adanya percepatan gravitasi. Benda kehilangan EK selama bergerak ke
atas, tetapi EK diperoleh kembali ketika bergerak ke bawah. Energi kinetik diartikan
sebagai kemampuan melakukan usaha. Karena Energi kinetik benda tetap maka kita
dapat mengatakan bahwa kemampuan benda untuk melakukan usaha juga bernilai
tetap. Gaya gravitasi yang mempengaruhi gerakan benda, baik ketika benda bergerak
ke atas maupun ketika benda bergerak ke bawah dikatakan bersifat konservatif karena
pengaruh gaya tersebut tidak bergantung pada lintasan yang dilalui benda, tetapi
hanya bergantung pada posisi awal dan akhir benda.
Ketika berada pada kedudukan awal, benda memiliki Energi Potensial sebesar
EP1 (EP1 = mgh1). Ketika berada pada kedudukan awal, benda memiliki Energi
Potensial sebesar EP2 (EP2 = mgh2). Usaha yang dilakukan oleh gaya berat (w =
weight = berat — huruf w kecil. Kalo huruf W besar = usaha = work) dari kedudukan
awal (h1) menuju kedudukan akhir (h2) sama dengan selisih EP1 dan EP2. Secara
matematis ditulis :
W = EP1 - EP2 = mgh1 - mgh2
Misalnya kecepatan benda pada kedudukan awal = v1 dan kecepatan benda
pada kedudukan akhir = v2.. Pada kedudukan awal, benda memiliki Energi Kinetik
sebesar EK1 (EK1 = ½ mv12). Pada kedudukan akhir, benda memiliki Energi Kinetik
sebesar EK2 (EK2 = ½ mv22). Usaha yang dilakukan oleh gaya berat untuk
menggerakan benda sama dengan perubahan energi kinetik (sesuai dengan prinsip
usaha dan energi yang telah dibahas pada pokok bahasan usaha dan energi-materinya
ada di blog ini). Secara matematis ditulis :
W = EK2 - EK1 = ½ mv22 - ½ mv12
Kedua persamaan ini kita tulis kembali menjadi :
W=W
EP1 - EP2 = EK2 - EK1
mgh1 - mgh2 = ½ mv22 - ½ mv12
mgh1 + ½ mv12 = mgh2 + ½ mv22
Jumlah total Energi Potensial (EP) dan Energi Kinetik (EK) = Energi Mekanik (EM).
Secara matematis kita tulis :
EM = EP + EK
Ketika benda berada pada kedudukan awal (h1), Energi Mekanik benda adalah :
12
13. EM1 = EP1 + EK1
Ketika benda berada pada kedudukan akhir (h2), Energi Mekanik benda adalah :
EM2 = EP2 + EK2
Apabila tidak ada gaya tak-konservatif yang bekerja pada benda, maka Energi
Mekanik benda pada posisi awal sama dengan Energi Mekanik benda pada posisi
akhir. Secara matematis kita tulis :
EM1 = EM2
Jumlah Energi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan awal = jumlah
Energi Mekanik benda ketika berada pada kedudukan akhir. Dengan kata lain, apabila
Energi Kinetik benda bertambah maka Energi Potensial harus berkurang dengan besar
yang 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 ;) Ini
adalah Hukum Kekekalan Energi Mekanik untuk gaya-gaya konservatif.
Apabila hanya gaya-gaya konservatif yang bekerja, maka jumlah total Energi
Mekanik pada sebuah sistem tidak berkurang atau bertambah. Energi Mekanik
bernilai 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 diragukan
lagi, sesuai dengan prinsip konservasi energi, energi yang dibutuhkan untuk
membalikkan reaksi. Dengan demikian, energi yang tersimpan dalam bahan kimia
(senyawa) dan energi yang dilepaskan atau diserap dalam reaksi kimia disebut energi
kimia, 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 dengan
rilis 285,8 kJ energi. Kami mewakili reaksi.
H 2 (g) + 1 / 2 O 2 -> H 2 O (l), dH = -285,8 kJ / mol
mana dH mewakili panas (atau entalpi ) reaksi, dan nilai negatif berarti bahwa panas
dilepaskan. Biasanya, dH diwakili oleh ∆ H dalam buku teks, tetapi menggunakan
notasi 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. 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 relatif
energi. Kandungan energi dari H 2 (g) + O 2 adalah 0,5 285,8 kJ mol lebih tinggi dari
air, H 2 O.
Minyak, gas, dan makanan sering disebut energi oleh media berita, tapi lebih tepatnya
mereka adalah sumber dari (kimia) energi - energi yang tersimpan dalam bahan kimia
dengan potensi yang akan dirilis dalam reaksi kimia. Energi yang dilepaskan
melakukan pekerjaan atau menyebabkan perubahan fisik dan kimia.
Hal ini jelas bahwa jumlah energi yang dilepaskan dalam reaksi kimia
berhubungan 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 / mol
Contoh 1 menunjukkan perhitungan ketika jumlah reaktan hanya sebagian kecil dari
mol.
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. Energi
yang dilepaskan dalam bentuk panas, cahaya dan (tekanan-volume) bekerja.
Misalnya, ketika metana atau propana dioksidasi oleh O 2, panas yang dilepaskan
menyebabkan gas untuk memperluas (ledakan dalam beberapa kasus); melepaskan
14
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 perbedaan
dari produk tekanan-volume, ∆ PV.
Entalpi
Entalpi, biasanya diwakili oleh H adalah energi yang dilepaskan dalam reaksi
kimia di bawah tekanan konstan, q H = P. Entalpi adalah properti nyaman untuk
mengevaluasi reaksi yang terjadi pada tekanan konstan. Entalpi berbeda dari energi
internal, E, didefinisikan dalam Energi sebagai masukan energi untuk sistem pada
volume konstan. Energi yang dilepaskan dalam reaksi kimia menimbulkan energi E,
internal, dan tidak bekerja di bawah tekanan konstan pada biaya energi yang
tersimpan dalam senyawa. Jadi,
H = q P = E + P dV
Tentu saja, perubahan entalpi (dH) dari reaksi kimia tergantung pada jumlah
reaktan, suhu, dan tekanan. Dalam kondisi normal, hukum gas ideal dapat diterapkan
untuk memberikan hasil yang pantas.
Seperti energi internal, entalpi juga fungsi negara termodinamika, tergantung
hanya 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 dan
rekayasa, ada perjanjian umum untuk melaporkan dan tabulasi perubahan entalpi
untuk reaksi mol pada suhu dan tekanan standar. Kuantitas semacam ini disebut
entalpi standar reaksi.
Dalam buku pegangan dan buku teks, perubahan entalpi standar diwakili oleh
H o. Untuk mempermudah, kita menggunakan dH o untuk mewakili perubahan
entalpi standar dalam diskusi kita untuk menghindari (sangat) lambat loading delta ke
komputer Anda.
16
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 reaksi
standar berikut. Ini adalah diberikan di sini untuk menggambarkan jenis reaksi dan
representasi 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-data
ini sangat berguna. Sebagai contoh, menerapkan hukum Hess menggunakan beberapa
reaksi ini memungkinkan kita untuk menghitung panas pembakaran metana untuk
membentuk 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 metode
telah dirancang untuk pengukuran akurat dari panas reaksi di bawah tekanan konstan
atau di bawah volume konstan. Link ini memberikan perawatan yang lebih maju pada
entalpi.
17
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 entalpi
pembentukan standar, diwakili oleh dH o f. Kecuali ditentukan, suhu 298 K.
Dalam daftar di atas, beberapa persamaan mengarah pada pembentukan
senyawa dari unsur-unsurnya pada keadaan standar mereka. Persamaan dan entalpi
pembentukan 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 produk
dan bahwa koefisien adalah 1. Sebuah aturan umum adalah mempertimbangkan
entalpi pembentukan standar dari semua elemen pada kondisi standar menjadi nol.
Lalu, ada tidak perlu menulis persamaan lengkap untuk tabulasi entalpi pembentukan
standar. Daftar di atas dapat disederhanakan untuk memberikan tabel ditampilkan di
sini.
Sebuah aplikasi sederhana dari entalpi pembentukan standar diilustrasikan dengan
Contoh 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. 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 . Aplikasi
itu membuat entalpi reaksi dan entalpi pembentukan standar sangat berguna.
ENERGI KALOR
A. Energi Panas
Energi dari suatu benda adalah ukuran dari kesanggupan suatu benda untuk
melakukan suatu usaha. Satuan energi adalah joule.
1 joule = 0,24 kalori
1 kalori = 4,2 joule (4,18)
Energi merupakan sesuatu yang bersifat abstrak yang sukar dibuktikan tetapi
dapat dirasakan adanya. Energi tidak dapat diciptakan dan juga tidak dapat
dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.
Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi yang dapat dilihat
dengan persamaan berikut :
Kalor yang dilepas = kalor yang diserap
QL = QS
Pada umumnya, manfaat energi akan terlihat setelah berubah bentuk menjadi
energi yang lain. Misalnya, energi listrik akan bermanfaat ketika berubah bentuk
menjadi energi cahaya atau panas. Dalam ilmu fisika energi terbagi dalam berbagai
macam jenisnya, namun disini kita akan membahas mengenai energy kalor/ energy
panas.
Panas atau kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda
yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor
berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor
merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan
oleh suatu benda. Kalor berpindah dari benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu
lebih rendah. Misalnya pada air sumur mengalami kenaikan suhu dan air panas
mengalami penurunan suhu. Hal ini menunjukan terjadi perpindahan energi dan benda
yang mempunyai suhu tinggi (panas) ke benda yang bersuhu lebih rendah, energi
yang berpindah pada peristiwa di atas adalah kalor.
19
20. Jadi kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi
ke benda yang suhunya rendah ketika kedua benda bersentuhan. Selanjutnya, apabila
kita menuangkan air panas dalam es batu maka kalor akan mengalir dari air panas
menuju es. Selanjutnya suhu es akan meningkat dan melebur berubah wujud menjadi
air sampai suhunya setimbang.
Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia
perancis yang bernama Antonnie energy lavoiser (1743 – 1794). Kalor memiliki
satuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yang
dibutuhkan 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 dapat
didefinisikan sebagai energy yang dihasilkan oleh gerak internal partikel-partikel
dalam suatu zat. contoh : apabila kedua tanganmu digosok-gosokkan selama beberapa
detik maka tanganmu akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada telapak
tanganmu telah terjadi perubahan energi dari energi gerak menjadi energi panas.
Umumnya energy kalor dihasilkan dari gesekan. Energi kalor menyebabkan
perubahan suhu dan perubahan wujud. Sumber energi panas yang sangat besar berasal
dari matahari. Sinar matahari dengan panasnya yang tepat dapat membantu manusia
dan makhluk hidup lainnya untuk hidup dan berkembang biak. Energi panas pun
merupakan hasil perubahan energi yang lain, seperti dari energi listrik, energi gerak,
dan energi kimia. Energi panas dimanfaatkan untuk membantu manusia melakukan
usaha seperti menyetrika pakaian, memasak, dan mendidihkan air.
B. Pengaruh Kalor Terhadap Benda
Besarnya kalor yang diterima atau dilepaskan oleh sebuah benda bergantung
pada beberapa factor. Antara lain massa benda, jenis benda, dan perubahan suhu pada
benda 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. 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 benda
bergantung pada massa benda(m), kalor jenis benda ( c ), dan perubahan suhu ( T).
dapat dirumuskan :
Q= m. c. ΔT
Keterangan:
Q = kalor yang diperlukan, satuannya Joule (J)
m = massa benda, satuannya Kg
C = kalor jenis benda, satuannya J/Kg°C atau J/KgK
Δt = perubahan suhu, satuannya °C atau K
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu
1Kg benda sebesar 1°C atau 1K. Sedangkan kapasitas kalor suatu benda adalah
kemampuan suatu benda untuk menerima atau menurunkan suhu benda sebesar 1̊C
dan dapat dirumuskan :
C= Q atau C = m.c
ΔT
Keterangan: 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 menyebabkan
perubahan suhu zat itu. Ternyata, kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zat
dapat 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
Menyublim
1. Menguap dan mengembun
2.
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. 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 Didih
NO. (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 secara
tetap sebesar 100 kkal/menit dapat ditunjukan dalam grafik dibawah ini :
200-
22
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 sebesar
100kkal/menit. Pada awalnya suhu es adalah -50 ̊ C. sedangkan kalor jenis es adalah
0,5kkal kg ̊C.
Untuk menaikan suhu es dari -50 ̊C menjadi 0 ̊C diperlukan kalor yang dapat
dihitung 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 suhu
tidak berubah, karena kalor diperlukan untuk meleburkan es dengan suhu 0 ̊C menjadi
air seluruhnya dengan suhu yang sama. Setelah es melebur seluruhnya dan terus
dipanaskan maka air akan meningkat suhunya mencapai 100 ̊C dan peningkatan suhu
baru terhenti. Apabila dipanaskan terus air akan mendidih pada suhu 100 ̊C dan
selama mendidih suhu air tetap dan terjadilah penguapan air. Unutk jumlah kalor yang
diperlukan 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 1
kgair pada suhu 100 ̊C adalah
Q3 = m.c.Δt
Untuk mengubah wujud 1 kg air pada suhu 100 ̊C menjadi uap seluruhnya
diperlukan kalor
Q4 = m. kalor uap air
Q4 = m. Lv (kalor uap air 540kkal/kg)
Sehingga kalor total yang digunakan adalah :
Qtotal = Q1+Q2+Q3+Q4
ENERGI LISTRIK
Energi listrik umumnya tidak disebut sebagai energi listrik untuk orang awam,
dan yang paling umum dikenal sebagai listrik. energi listrik adalah bentuk ilmiah
listrik, dan mengacu pada aliran listrik atau aliran biaya sepanjang konduktor untuk
menciptakan energi. energi listrik yang dikenal sebagai sumber sekunder energi, yang
23
24. berarti bahwa kita mendapatkan energi listrik melalui konversi bentuk energi lainnya.
Bentuk-bentuk energi lainnya dikenal sebagai sumber utama energi dan dapat
digunakan dari batubara, energi nuklir , gas alam, atau minyak. Sumber utama dari
mana kita menciptakan energi listrik dapat berupa non-terbarukan bentuk bentuk
energi atau energi terbarukan. Energi listrik namun bukan non-terbarukan atau
terbarukan.
Energi listrik merupakan bagian standar dari alam, dan hari ini adalah bentuk
yang paling banyak digunakan energi. Banyak kota dan kota-kota dikembangkan
samping air terjun yang dikenal sebagai sumber utama energi mekanik. Roda akan
dibangun di air terjun dan jatuh akan memutar roda dalam rangka untuk menciptakan
energi yang memicu kota-kota dan kota. Sebelum ini jenis pembangkit energi listrik
dikembangkan, 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 badai
adalah yang pertama untuk menemukan prinsip-prinsip awal energi listrik. Thomas
Edison datang untuk menyempurnakan prinsip-prinsip ini dengan penemuan bola
lampu. Setelah ini, Nikola Tesla mengembangkan gagasan energi listrik AC, yang
disebut sebagai energi listrik bolak saat ini. Dengan AC energi, energi listrik dapat
dikirim melalui jarak jauh lebih besar. Dengan penemuan ini, energi listrik kemudian
dapat digunakan untuk rumah cahaya dan mesin kekuasaan yang akan lebih efektif
pada pemanasan rumah juga.
Penting untuk memahami bahwa energi listrik bukanlah jenis energi dalam
dan dari dirinya sendiri, tetapi lebih merupakan bentuk mentransfer energi dari satu
objek atau elemen yang lain. Energi yang ditransfer adalah energi listrik. Agar energi
listrik untuk mentransfer sama sekali, ia harus memiliki konduktor atau sirkuit yang
akan mengaktifkan transfer energi. Ini adalah apa yang Benjamin Franklin ditemukan
saat energi listrik dari petir dipindahkan ke layang-layang, layang-layang dengan
bertindak sebagai konduktor nya atau sirkuit. energi listrik akan terjadi ketika muatan
listrik yang bergerak atau mengubah posisi dari satu elemen atau objek yang lain.
Ketika energi listrik yang dipindahkan, sering disimpan dalam apa yang kita ketahui
hari ini sebagai baterai atau sel energi.
Energi Bunyi
Salah satu bentuk energi lain adalah bunyi. Bunyi dihasilkan oleh benda yang
bergetar.Semua benda yang dapat menghasilkan bunyi disebut sumber bunyi. Contoh
sumber bunyiadalah drum, gitar, seruling, dan lain-lain.
Bunyi dapat merambat melalui benda padat, cair, dan gas. Bunyi dapat
didengar apabilaada media perantara, ada sumber bunyi, dan ada pendengar bunyi.
Tidak semua sumber bunyi dapat didengar oleh telinga manusia. Bunyi yang
dapatdidengar oleh telinga manusia memiliki rentang frekuensi 20 ± 20.000 Hz.
Frekuensi tersebutdinamakan frekuensi audiosonik . Frekuensi yang tidak dapat
didengar manusia berada di bawah 20 Hz yang disebut frekuensiinfrasonik dan
frekuensi di atas 20.000 Hz yang disebut frekuensiultrasonik . Frekuensi infrasonik
24
25. dapat didengar oleh hewan, seperti jangkrik dangajah, sedangkan frekuensi ultrasonik
dapat didengar oleh hewan seperti lumba-lumba dankelelawar.
Kuat lemahnya bunyi ditentukan oleh simpangan getaran. Simpangan terjauh
darikedudukan setimbang disebut amplitudo. Makin besar amplitudo, makin keras
suara yangdihasilkan. Tingkat kekerasan bunyi disebut juga intensitas bunyi. Satuan
kekerasan bunyiadalah desibel.Benda yang dapat menyerap bunyi disebut peredam
bunyi, misalnya karet, busa, karpet,kertas, kain, wol, dan spon.Ada beberapa bunyi
pantul yang kita ketahui, di antaranya .
1.Gaung
adalah bunyi pantul yang terdengar bersamaan dengan bunyi asli, sehingga
suara yang terdengar tidak jelas. Hal ini jika dinding pemantul berada pada jarak yang
lebih jauh dari sumber bunyi. Contohnya ketika kita berteriak dalam gedung yang
besar.
2.Gema
adalah bunyi pantul yang terdengar setelah bunyi asli lenyap. Gema dapat
terjadi jika dinding pantul jaraknya cukup jauh dari sumber bunyi. Misalnya jika kita
berteriak di tebing, lembah, gua, ataupun bukit yang jaraknya cukup jauh. Gemadapat
dimanfaatkan 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,tape
recorder , burung berkicau, ayam berkokok, orang berbicara, dan sebagainya. Bahkan,
di malam yangsunyi pun kamu masih dapat mendengar suara jengkerik dan detakan
jarum jam dinding.
Sumber Bunyi
Apa sebenarnya bunyi itu? Dari manakah asal bunyi? Bagaimanakah proses
terjadinya bunyi? Pada dasarnya, benda dapat mengeluarkan bunyi karena
bergetar.Benda atau alat yang dapat menimbulkan bunyi disebut sumber bunyi.
Misalnya, gongyang dipukul dan gitar yang dipetik.Bunyi ada yang enak didengar dan
ada yang tidak enak didengar atau bahkan dapatmerusak. Suara musik atau penyanyi
yang merdu tentu enak didengarkan. Namun, suaramesin pabrik, petir yang
menggelegar, dan suara pesawat terbang tentu sangatmengganggu.Pada bab satu
kamu telah belajar indra pendengar berupa telinga. Tuhan memberialat pendengaran
yang sempurna. Namun, di balik kesempurnaan tersebut adaketerbatasan/dan di balik
keterbatasan tersimpan kenikmatan. Tidak semua bunyi dapatkamu dengar. Andai
kamu dapat mendengar semua bunyi, tentu tidak akan pemah bisatidur.Telinga
manusia normal hanya dapat menangkap bunyi yang memiliki frekuensiantara 20 Hz
sampai 20.000 Hz. Bunyi yang frekuensinya antara 20 Hz - 20.000 Hzdisebut
audiosonik . Bunyi yang frekuensinya kurang dari 20 Hz disebutinfrasonik ,sedangkan
bunyi yang frekuensinya di atas 20.000 Hz disebutultrasonik .
2.Perambatan Bunyi
25
26. Pada tengah malam yang sunyi, kita dapat mendengar bunyi denting jam atau
suara lolongan anjing. yang berasal dari tempat yang jauh atau mungkin suara cecak
yangsedang merayap di dinding. Tahukah kamu mengapa bunyi tersebut bisa sampai
ketelinga kita? Zat apakah yang menjadi perantaranya? Gelombang bunyi termasuk
gelombang mekanik, yaitu gelombang yang memerlukan medium dalam
perambatannya. 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 apa
yang dibicarakan. Hal ini menunjukkan bunyi dapat merambat melalui gas (udara).
Saat kamumenyelam di kolam renang, kamu dapat mendengar langkah temanmu yang
juga beradadi kolam. Hal ini menunjukkan bunyi. dapat merambat melalui zat cair
(air). Perambatan bunyi melalui zat padat ditunjukkan bila telingamu ditempelkan
pada pagar besi, lalutemanmu mengetuk ujung pagar yang lain secara perlahan, maka
dapat 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 diciptakan
melalui proses kompleks dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, dan pembangkit
listrik nuklir pertama didirikan pada tahun 1956 di Cumbria, Inggris. Hari ini, operasi
militer dan pembuluh menggunakan pembangkit listrik tenaga nuklir dan energi nuklir
untuk sumber energi, dan energi nuklir digunakan dalam kemampuan lainnya seperti
bahwa ia menyediakan 16% dari kebutuhan energi bumi.
Energi nuklir adalah dibuat melalui reaksi kimia yang melibatkan pemisahan
atau penggabungan inti atom bersama-sama. Proses pemisahan inti atom disebut fisi,
dan proses penggabungan inti atom jika disebut penggabungan. Mengubah massa
nuklir ke bentuk energi yang dikenal melalui persamaan kimia populer E, = mc2 di
mana E adalah dikenal sebagai jumlah energi yang dilepaskan, m adalah dikenal
sebagai massa inti, dan c adalah nilai dari kecepatan cahaya. Kekuatan dari energi
nuklir pertama kali ditemukan pada tahun 1896 oleh Henri Becquerel, seorang
fisikawan Perancis yang melihat bahwa beberapa pelat fotografi yang telah disimpan
dekat uranium berubah gelap, atau hitam, seperti X-Ray piring itu. Jadi, Uranium
dipandang sebagai sumber daya untuk energi nuklir.
Energi nuklir adalah dibuat dalam pembangkit listrik tenaga nuklir, di mana
batang uranium bahan bakar yang digunakan untuk menciptakan energi atau panas.
Proses melalui fisi, di mana neutron dalam menghancurkan Uranium ke dalam inti
atom Uranium. Inti Uranium kemudian akan terbelah dua dan melepaskan energi yang
datang dalam bentuk panas. Pada titik ini, karbon dioksida dalam bentuk gas akan
dipompa ke dalam reaktor dengan Uranium, mengeluarkan panas dari sistem. Gas
ternyata sangat panas, dan panas ini digunakan untuk memanaskan air menjadi uap.
Uap diciptakan dari proses ini akan menggerakkan turbin yang pada gilirannya drive
generator yang menghasilkan energi nuklir.
Reaktor tenaga nuklir yang menciptakan semua reaksi dikendalikan melalui
batang boron, yang dikenal sebagai batang kendali. Boron batang ini menyerap
26
27. neutron. Batang akan diturunkan ke dalam reaktor untuk menyerap neutron dan
memperlambat proses fisi. Dalam rangka untuk menghasilkan tenaga lebih, batang
dibangkitkan lagi sehingga bahkan lebih dapat neutron menabrak atom-atom
Uranium.
Menciptakan energi nuklir adalah sebuah proses kimia kompleks yang bisa
sangat berbahaya. Namun hal ini memiliki banyak keuntungan. Energi nuklir adalah
untuk menciptakan lebih terjangkau dibandingkan energi batu bara , dan tidak
menggunakan bahan bakar sebanyak dalam proses. Hal ini juga menghasilkan limbah
kurang, dan tidak menghasilkan karbon dioksida atau asap. Manfaat ini berarti bahwa
energi nuklir lebih menguntungkan daripada energi batubara, sebagai produksi energi
nuklir tidak memberikan kontribusi terhadap bahaya lingkungan atau efek rumah
kaca.
ENERGI RADIASI
Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak
melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam
sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada
senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada
radiasi 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 ke
luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alami
mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenis
radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya.
RADIASI IONISASI
Beberapa jenis radiasi memiliki energi yang cukup untuk mengionisasi
partikel. Secara umum, hal ini melibatkan sebuah elektron yang 'terlempar' dari
cangkang atom elektron, yang akan memberikan muatan (positif). Hal ini sering
mengganggu 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, dan
sinar gamma. radiasi tersebut ditemukan melalui percobaan sederhana, Rutherford
menggunakan sumber radioaktif dan menemukan bahwa sinar menghasilkan
memukul tiga daerah yang berbeda. Salah satu dari mereka menjadi positif, salah satu
dari mereka bersikap netral, dan salah satu dari mereka yang negatif. Dengan data ini,
Rutherford menyimpulkan radiasi yang terdiri dari tiga sinar. Beliau memberi nama
yang diambil dari tiga huruf pertama dari abjad Yunani yaitu alfa, beta, dan gamma.
• Radiasi alpha (α)
27
28. Peluruhan Alpha adalah jenis peluruhan radioaktif di mana inti atom
memancarkan 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 energi
dan jarak yang rendah, partikel alfa dapat dihentikan dengan selembar kertas (atau
kulit).
• 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. radiasi
ini kurang terionisasi daripada alfa, tetapi lebih daripada sinar gamma. Elektron
seringkali dapat dihentikan dengan beberapa sentimeter logam. radiasi ini terjadi
ketika peluruhan neutron menjadi proton dalam nukleus, melepaskan partikel beta dan
sebuah antineutrino.
Radiasi beta plus (β+) adalah emisi positron. Jadi, tidak seperti β⁻, peluruhan
β+ tidak dapat terjadi dalam isolasi, karena memerlukan energi, massa neutron lebih
besar daripada massa proton. peluruhan β+ hanya dapat terjadi di dalam nukleus
ketika 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 radiasi
elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik
lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Radiasi gamma terdiri dari foton
dengan frekuensi lebih besar dari 1019 Hz. Radiasi gamma bukan elektron atau
neutron sehingga tidak dapat dihentikan hanya dengan kertas atau udara, penyerapan
sinar gamma lebih efektif pada materi dengan nomor atom dan kepadatan yang tinggi.
Bila sinar gamma bergerak melewati sebuah materi maka penyerapan radiasi gamma
proporsional sesuai dengan ketebalan permukaan materi tersebut.
Radiasi non-ionisasi
Radiasi non-ionisasi, sebaliknya, mengacu pada jenis radiasi yang tidak
membawa energi yang cukup per foton untuk mengionisasi atom atau molekul. Ini
terutama mengacu pada bentuk energi yang lebih rendah dari radiasi elektromagnetik
(yaitu, gelombang radio, gelombang mikro, radiasi terahertz, cahaya inframerah, dan
cahaya 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. getaran atau elektronik konfigurasi valensi molekul dan atom. Namun demikian, efek
biologis 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, proses
fusi nuklir, atau dari reaksi nuklir lainnya. Ia tidak mengionisasi atom dengan cara
yang sama bahwa partikel bermuatan seperti proton dan elektron tidak (menarik
elektron), karena neutron tidak memiliki muatan. Namun, neutron mudah bereaksi
dengan inti atom dari berbagai elemen, membuat isotop yang tidak stabil dan karena
itu mendorong radioaktivitas dalam materi yang sebelumnya non-radioaktif. Proses
ini dikenal sebagai aktivasi neutron.
• Radiasi elektromagnetik
Radiasi elektromagnetik mengambil bentuk gelombang yang menyebar dalam
udara kosong atau dalam materi. Radiasi EM memiliki komponen medan listrik dan
magnetik yang berosilasi pada fase saling tegak lurus dan ke arah propagasi energi.
Radiasi elektromagnetik diklasifikasikan ke dalam jenis menurut frekuensi
gelombang, jenis ini termasuk (dalam rangka peningkatan frekuensi): gelombang
radio, gelombang mikro, radiasi terahertz, radiasi inframerah, cahaya yang terlihat,
radiasi ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma. Dari jumlah tersebut, gelombang radio
memiliki 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 sempit
ini. EM radiasi membawa energi dan momentum, yang dapat disampaikan ketika
berinteraksi dengan materi.
• Cahaya
Cahaya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang terlihat
oleh mata manusia (sekitar 400-700 nm), atau sampai 380-750 nm. Lebih luas lagi,
fisikawan menganggap cahaya sebagai radiasi elektromagnetik dari semua panjang
gelombang, baik yang terlihat maupun tidak.
• Radiasi termal
Radiasi termal adalah proses dimana permukaan benda memancarkan energi
panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. radiasi infra merah dari radiator
rumah tangga biasa atau pemanas listrik adalah contoh radiasi termal, seperti panas
dan cahaya yang dikeluarkan oleh sebuah bola lampu pijar bercahaya. Radiasi termal
dihasilkan ketika panas dari pergerakan partikel bermuatan dalam atom diubah
menjadi radiasi elektromagnetik. Gelombang frekuensi yang dipancarkan dari radiasi
termal adalah distribusi probabilitas tergantung hanya pada suhu, dan untuk benda
hitam asli yang diberikan oleh hukum radiasi Planck. hukum Wien memberikan
29
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, dan
penelitian. sinar X, misalnya, melalui otot dan jaringan lunak lainnya tapi dihentikan
oleh bahan padat. Properti sinar X ini memungkinkan dokter untuk menemukan
tulang rusak dan untuk menemukan kanker yang mungkin tumbuh dalam tubuh.
Dokter juga menemukan penyakit tertentu dengan menyuntikkan zat radioaktif dan
pemantauan radiasi yang dilepaskan sebagai bergerak melalui substansi tubuh.
• Dalam Komunikasi
Semua sistem komunikasi modern menggunakan bentuk radiasi
elektromagnetik. Variasi intensitas radiasi berupa perubahan suara, gambar, atau
informasi lain yang sedang dikirim. Misalnya, suara manusia dapat dikirim sebagai
gelombang radio atau gelombang mikro dengan membuat gelombang bervariasi
sesuai variasi suara.
• Dalam iptek
Para peneliti menggunakan atom radioaktif untuk menentukan umur bahan
yang dulu bagian dari organisme hidup. Usia bahan tersebut dapat diperkirakan
dengan mengukur jumlah karbon radioaktif mengandung dalam proses yang disebut
penanggalan radiokarbon. Kalangan ilmuwan menggunakan atom radioaktif sebagai
atom pelacak untuk mengidentifikasi jalur yang dilalui oleh polutan di lingkungan.
Radiasi digunakan untuk menentukan komposisi bahan dalam proses yang
disebut analisis aktivasi neutron. Dalam proses ini, para ilmuwan membombardir
contoh zat dengan partikel yang disebut neutron. Beberapa atom dalam sampel
menyerap neutron dan menjadi radioaktif. Para ilmuwan dapat mengidentifikasi
elemen-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 bagi
kegiatan ekonomi nasional. Penggunaan energi di Indonesia meningkat pesat sejalan
dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Sedangkan, akses ke
energi yang andal dan terjangkau merupakan pra-syarat utama untuk meningkatkan
standar hidup masyarakat.
Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat tersebut,
dikembangkan berbagai energi alternatif, di antaranya energi terbarukan. Potensi
energi terbarukan, seperti: biomassa, panas bumi, energi surya, energi air, energi
30
31. angin dan energi samudera, sampai saat ini belum banyak dimanfaatkan, padahal
potensi energi terbarukan di Indonesia sangatlah besar.
Energi surya merupakan salah satu energi yang sedang giat dikembangkan saat
ini oleh Pemerintah Indonesia.
Kondisi Umum
Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup
besar. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di
Indonesia, radiasi surya di Indonesia dapat diklasifikasikan berturut-turut sebagai
berikut: untuk kawasan barat dan timur Indonesia dengan distribusi penyinaran di
Kawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m 2 /hari dengan variasi bulanan
sekitar 10%; dan di Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m 2 /hari
dengan variasi bulanan sekitar 9%. Dengan demikian, potesi angin rata-rata Indonesia
sekitar 4,8 kWh/m 2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 9%.
Untuk memanfaatkan potensi energi surya tersebut, ada 2 (dua) macam
teknologi yang sudah diterapkan, yaitu teknologi energi surya termal dan energi surya
fotovoltaik. Energi surya termal pada umumnya digunakan untuk memasak (kompor
surya), mengeringkan hasil pertanian (perkebunan, perikanan, kehutanan, tanaman
pangan) dan memanaskan air. Energi surya fotovoltaik digunakan untuk memenuhi
kebutuhan listrik, pompa air, televisi, telekomunikasi, dan lemari pendingin di
Puskesmas 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 FOTOVOLTAIK
Teknologi 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 dan
framing sekitar 25%, sedangkan sel fotovoltaik masih harus diimpor. Balance of
System (BOS) masih bervariasi tergantung sistem desainnya. Kandungan lokal dari
BOS diperkirakan telah mencapai diatas 75%.
31
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 Indonesia
Strategi 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 Indonesia
Program 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. • 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 dan
banyak yang terpencil menyebabkan sulit untuk dijangkau oleh jaringan listrik yang
bersifat 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 dalam
rangka mempercepat rasio elektrifikasi desa.
Selain dapat digunakan untuk program listrik perdesaan, peluang pemanfaatan energi
surya 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. 2. TEKNOLOGI ENERGI SURYA TERMAL
Selama ini, pemanfaatan energi surya termal di Indonesia masih dilakukan
secara tradisional. Para petani dan nelayan di Indonesia memanfaatkan energi surya
untuk mengeringkan hasil pertanian dan perikanan secara langsung.
Teknologi dan Kemampuan Nasional
Berbagai teknologi pemanfaatan energi surya termal untuk aplikasi skala
rendah (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 surya
termal yang kini dapat dimanfaatkan termasuk dalam teknologi sederhana hingga
madya. Beberapa teknologi untuk aplikasi skala rendah dapat dibuat oleh bengkel
pertukangan kayu/besi biasa. Untuk aplikasi skala menengah dapat dilakukan oleh
industri manufaktur nasional.
Beberapa peralatan yang telah dikuasai perancangan dan produksinya seperti sistem
atau 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 mencapai
100 %, sedangkan untuk sistem dengan skala industri (menengah) dan menggunakan
teknologi 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 sebagai
berikut:
Meningkatnya kapasitas terpasang sistem energi surya termal, khususnya
untuk pengering hasil pertanian, kegiatan produktif lainnya, dan sterilisasi di
Puskesmas. Tercapainya tingkat komersialisasi berbagai teknologi energi surya
thermal dengan kandungan lokal yang tinggi.
Strategi Pengembangan Energi Surya Termal
34
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 sebagai
berikut : Melakukan inventarisasi, identifikasi dan pemetaan potensi serta aplikasi
teknologi fototermik secara berkelanjutan.
Melakukan diseminasi dan alih teknologi dari pihak pengembang kepada
pemakai (agro-industri, gedung komersial, dan lain-lain) dan produsen nasional
(manufaktur, bengkel mekanik, dan lain-lain) melalui forum komunikasi, pendidikan
dan 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 untuk
mendukung peningkatan kualitas pasca-panen komoditi pertanian, untuk bangunan
komersial 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 Termal
Kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan surya termal adalah:
35
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