Energi

A.   Pengertian Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Suatu benda dikatakan mempunyai energi jika benda itu menghasilkan suatu gaya yang dapat melakukan kerja. Misalnya : Air mempunyai energi karena air yang mengalir dapat menghanyutkan semua benda yang dilaluinya. 

B.   Bentuk- bentuk Energi             

Energi dapat digolongkan dalam beberapa bentuk, yaitu : 

1.    Energi listrik adalah energi yang terkandung didalam arus listrik.

2.    Energi panas (kalor) adalah energi yang terkandung pada benda-benda yang menimbulkan panas. 

3.    Energi bunyi adalah energi yang terkandung pada benda-benda yang menimbulkan bunyi atau getaran.

4.    Energi kimia adalah energi yang terdapat pada zat yang bereaksi secara kimia.

5.    Energi angin adalah energi yang ditimbulkan angin.

6.    Energi gelombang adalah energi yang ditimbulkan oleh gelombang air / ombak.

7.    Energi mesin adalah energi yang ditimbulkan mesin.

8.    Energi gerak (kinetik) adalah energi yang ditimbulkan oleh benda-benda yang bergerak. 

9.    Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda-benda karena kedudukannya. 

10. Energi nuklir adalah energi yang tersimpan dalam inti atom suatu unsur. 

C.   Sumber Energi

1. Tak Terbarukan

a.    Energi Hasil Tambang Bumi

b.    Energi Nuklir

2. Sumber Energi Terbarukan

a. Energi Matahari

b. Pembangkit Listrik Tenaga Air

c. energi pasang surut (energi tidal)

D.      Perubahan Energi       

Konversi energi adalah perubahan bentuk energi dari satu bentuk kebentuk energi lain. 

a.	Contoh-contoh perubahan energi :
	·    Energi listrik	menjadi	Energi cahaya	:	Lampu listrik ketika dinyalakan.
	·    Energi listrik	menjadi	Energi panas	:	Setrika ketika dinyalakan.
	·    Energi listrik	menjadi	Energi bunyi	:	Radio dihidupkan
	·    Energi listrik	menjadi	Energi gerak	:	Kipas angin ketika dinyalakan.
	·    Energi kimia	menjadi	Energi cahaya	:	Batu baterai untuk menyalakan lampu
	·    Energi kimia	menjadi	Energi panas	:	Kompor ketika dinyalakan
	·    Energi kimia	menjadi	Energi gerak	:	Seseorang sedang berolahraga

b.	Alat-alat untuk merubah energi :
	·    Generator dan dinamo	:	Merubah energi gerak (mekanik) menjadi energi listik.
	·    Akumulator (aki)	:	Merubah energi kimia menjadi energi listik.
	·    Senter	:	Merubah energi kimia menjadi energi cahaya.
	·    Sel surya	:	Merubah energi matahari menjadi energi listik.
	·    Mesin uap	:	Merubah energi panas menjadi energi gerak.

E. Hukum Kekekalan Energi 

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah kedalam bentuk energi lain. 

Contoh : Energi listrik diubah menjadi energi cahaya dan energi panas.

Energi Mekanik

Adalah energi gabungan dari energi kinetik dan energi potensial.

E m = E k + E p	Keterangan :
	Em =  Energi mekanik (J)
	E k =  Energi kinetik  (J)
	E p =  Energi potensial  (J)

1.    Energi Potensial

Adalah energi yang dimiliki benda karena  kedudukannya.

E p =  m . g .  h	Dengan :  E p =  Energi potensial (J)
	m = massa benda (kg)
	g = percepatan gravitasi (m/s2 )
	h = tinggi benda (m)

Contoh :

Benda bermassa 5 kg berada pada ketinggian 10 m diatas tanah. Jika percepatan gravitasi ditempat itu 10 m/s² , berapakah besar energi potensial benda tersebut ?

Penyelesaian :

Diketahui :     m = 5 kg

h = 10 m

g = 10 m/s² 

Ditanaya :      E p = … ?

Jawab            :           E p =  m . g .  h

= 5 kg x 10 m/s²  x 10 m

= 500 joule

Jadi energi potensial benda ditempat itu adalah 500 joule.

2.    Energi Kinetik

Adalah energi yang dimiliki benda karena gerakannya.

E k = ½ . m . v 2	Dengan :  E k =  Energi kinetik  (J)
	m = massa benda (kg)
	v = kecepatan benda (m/s)

Contoh :

Sebuah mobil bermassa 2000 kg melaju dengan kecepatan 10 m/s , berapakah besar energi kinetik mobil itu ?

Penyelesaian :

Diketahui :     m = 2000 kg

v = 10 m/s

Ditanaya :      E p = … ?

Jawab            :           E p = ½ . m . v ² 

= ½ x 2000 kg x (10 m/s)²  

= 100.000 joule

Jadi energi kinetik mobil itu adalah 100.000 joule.

3.    Hukum Kekekalan Energi Mekanik

”Jumlah energi kinetik dan energi potensial benda yang dipengaruhi oleh gravitasi adalah tetap ”

	Em	= Energi mekanik (J)
	Em1	= Energi mekanik mula-mula  (J)
ó       Em        =    tetap	Em2	= Energi mekanik akhir  (J)
Atau	Ek1	= Energi kinetik mula-mula  (J)
ó       Em1       =        Em2	Ek2	= Energi kinetik akhir  (J)
ó (Ek1 + Ep1 ) =     (Ek2 + Ep2 )	Ep1	= Energi potensial mula-mula  (J)
ó (Ek2 – Ek1 ) =  – (Ep2 – Ep1 )	Ep2	= Energi potensial akhir  (J)
Dapat ditulis sebagai :	Δ Ek	= Selisih energi kinetik   (J)
	Δ Ep	= Selisih energi potensial   (J)
ó     Δ Ek        =  – Δ Ep	Δ	= delta (= selisih)

Zat Adiktif dan Psikotropika

Zat adiktif dan psikotropika adalah bahan kimia yang dipergunakan hanya untuk tujuan pengembangan ilmu pengetahuan dan dalam bidang kesehatan, Zat adiktif dan psikotropika harus dipergunakan sesuai dengan aturan. Jika tidak, akan memberikan dampak buruk, baik bagi diri sendiri maupun lingkungan sosial sekitarnya. Zat Adiktif dan Psikotropika yang dalam istilah sehari-hari dikenal dengan nama Narkoba (narkotika dan obat berbahaya) atau NAPZA (narkotika, psikotropika, dan zat adiktif).

Narkotika adalah zat atau obat yang berasal dari tanaman opium atau zat dan obat yang bukan berasal dari tanaman, yang dapat menyebabkan penurunan kesadaran, hilangnya rasa, mengurangi sampai menghilangkan rasa nyeri, dan dapat menimbulkan ketergantungan. Contoh narkotika adalah ganja, morfin, heroin, dan kokain.

Psikotropika adalah zat atau obat baik alamiah atau sintesis bukan narkotika, yang berkhasiat psikoaktif melalui pengaruh selektif pada susunan saraf pusat yang menyebabkan perubahan khas pada aktivitas mental dan perilaku. Zat psikotropika terdiri atas obat perangsang (stimulan), obat penekan susunan saraf pusat (depresan), dan obat halusinasi (halusinogen).

Obat perangsang atau stimulan adalah obat-obatan yang dapat menimbulkan rangsang tertentu pada pemakainya. Contoh obat perangsang adalah ekstasi dan shabu-shabu.

Obat penekan saraf pusat atau depresan adalah obat yang bereaksi memperlambat kerja sistem saraf pusat. Contoh depresan adalah diazepam (valium), nitrazepam (mogadon), luminal, pil KB, dan pil koplo.

Obat halusinogen adalah obat yang jika dikonsumsi dapat menyebabkan timbulnya halusinasi. Contoh halusinogen adalah LSD, psilocybin, dan mescaline.

Psikotropika diperlukan dalam pengobatan, namun dapat pula menimbulkan ketergantungan psikis dan fisik yang sangat merugikan bila digunakan tanpa pengawasan yang seksama.

Zat adiktif adalah zat yang apabila dikonsumsi dapat mengakibatkan ketagihan atau kecanduan baik fisik maupun psikologis.  Sebenarnya zat-zat tersebut berguna dalam bidang kedokteran tetapi terkadang disalahgunakan. Contoh zat adiktif antara lain minuman beralkohol, rokok, dan kafein.

Minuman beralkohol adalah minuman yang mengandung alkohol, misalnya ciu, arak, brem Bali, anggur, bir, dan champagne. Ketergantungan terhadap minuman beralkohol dapat menyebabkan perubahan tingkah laku, disfungsi sosial, dan disfungsi kerja. Minuman beralkohol juga dapat menyebabkan berbagai penyakit, di antaranya FAS, sirosis hati, kardiomiopati, hipertensi, dan DTs.

Merokok adalah kegiatan mengisap dan mengembuskan asap dari rokok yang dibakar.

Penyalahgunaan zat adiktif dan psikotropika membawa dampak negatif secara fisik, psikis, dan sosial. Pencegahan penyalahgunaan zat adiktif dan psikotropika dapat dilakukan secara primer, sekunder, dan tersier.

Zat Aditif dalam Bahan Makanan

Zat aditif adalah bahan-bahan yang sengaja ditambahkan atau dicampurkan sewaktu pengolahan makanan untuk meningkatkan mutu makanan. Berdasarkan sumbernya, zat aditif ada yang alami ada juga yang sintetik/ buatan. Adapun secara garis besar, bahan kimia yang ditambahkan dalam makanan dikelompokkan menjadi bahan pewarna, penyedap, pemanis, dan pengawet.

1.    pewarna,

Bahan pewarna adalah bahan alami ataupun bahan kimia yang ditambahkan ke dalam makanan dengan tujuan untuk memberi penampilan tertentu atau warna yang menarik sehingga makanan menjadi lebih mengundang selera. Pewarna makanan digolongkan menjadi tiga yaitu: pewarna alami (kunyit dan daun suji), identik dengan pewarna alami, dan pewarna sintetik.

2.    penyedap

Bahan penyedap rasa adalah bahan tambahan yang berguna untuk melezatkan makanan. Bahan ini dapat menimbulkan rasa enak dan mempertegas rasa. Bahan penyedap ini terdapat dalam bentuk alami dan buatan. Contoh penyedap rasa alami: terasi, bawang,dan cabai. Contoh penyedap rasa buatan: MSG.

3.    pemanis

Bahan pemanis adalah bahan alami ataupun bahan kimia yang sengaja ditambahkan kedalam makanan atau minuman dengan tujuan untuk memberi rasa manis sehingga makanan menjadi lebih mengundang selera. Contoh pemanis alami: gula dan madu. Contoh pemanis buatan: siklamat dan sakarin.

4.    pengawet.

Bahan pengawet adalah bahan kimia yang dapat mencegah atau menghambat pembusukan, pengasaman, atau penguraian mikroorganisme sehingga makanan tidak mudah rusak atau menjadi busuk. Contoh bahan pengawet tradisional/ alami yang sering digunakan antara lain garam dapur, gula, cuka, dan lada. Contoh pengawet buatan: asam asetat dan benzoat

Bahan Kimia dalam Kehidupan

Bahan-bahan kimia memiliki kegunan yang sangat berarti dalam kehidupan seharihari, namun memiliki dampak negatif jika digunakan secara berlebihan. Bahan kimia dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain dalam rumah tangga, industri, pertanian, kesehatan, zat aditif dalam makanan, serta adiktif dan psikotropika.

1. Bahan Kimia yang Ada di Rumah tangga

Berdasarkan fungsinya, bahan-bahan kimia yang ada di rumah dapat kita kelompokkan, di antaranya menjadi bahan pembersih, pemutih, pewangi, pembasmi hama/ serangga.

a.    pembersih,

Pembersih adalah bahan yang berfungsi untuk membantu mengangkat dan melarutkan kotoran yang melekat pada suatu benda. Komponen utama bahan pembersih adalah sabun dan detergen. Sabun kurang efektif membersihkan kotoran pada air sadah dan air dingin. Detergen lebih efektif membersihkan kotoran pada semua jenis air, tapi lebih sukar diuraikan oleh mikroorganisme dibandingkan sabun. Bahan pembersih terdiri dari bahan kimia utama (bahan aktif) yaitu(natrium hipoklorit, kalsium hipoklorit dan bahan kimia tambahan (bahan aditif) yaitu air, surfaktan, dan parfum. Penggunaan bahan kimia pembersih secara berlebih akan menggangu kesehatan pemakai dan kelestarian lingkungan.

b.    Pemutih

Pemutih terdiri atas pemutih padat dengan bahan utama kalsium hipoklorit dan pemutih cair dengan bahan utama natrium hipoklorit.

c.    pewangi

Parfum adalah hasil pecampuran berbagai macam fragrance. Pewangi terdiri atas pewangi alami dan pewangi buatan. Pewangi alami diperoleh melalui penyulingan dan ekstraksi bahan-bahan alam. Pewangi buatan diperoleh melalui proses esterifikasi. Bahan pendorong (propelan) pada parfum yang mengandung CFC berpotensi

menimbulkan lubang ozon.

d.    pembasmi hama/ serangga.

Pestisida adalah bahan kimia yang dapat digunakan untuk membasmi hama. Berdasarkan target sasarannya, maka pestisida dibedakan atas insektisida, fungisida, herbisida, akarisida, rodentisida, dan nematisida. Bahan kimia yang terdapat dalam obat pembasmi hama antara lain:

a. organoklor,

b. organofosfat,

c. antikoagulan,

d. zinkfosfida,

e. karbamat, dan

f. arsen.

2. Bahan kimia juga ditemukan dalam berbagai industri, misal industri semen, cat, dan asam sulfat. Cat adalah pigmen yang terbagi halus (terdispersi) di dalam suatu pelarut (medium pendispersi). Selain pigmen dan pelarut masih terdapat kandungan kimia lain yang berfungsi memperbaiki fungsi-fungsi dari cat.

3. Bahan kimia juga digunakan dalam bidang pertanian, antara lain dalam pupuk dan pestisida. Terdapat beberapa jenis pupuk, antara lain pupuk nitrogen, fosfor, kalsium, dan kalium. Pupuk adalah senyawa atau campuran senyawa yang mengandung unsur-unsur yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman (unsur hara).

4. Bahan kimia di bidang kesehatan, antara lain dalam obat-obatan dan zat radioaktif.

Obat adalah suatu zat (bahan kimia) yang digunakan untuk pencegahan dan

penyembuhan penyakit pada manusia atau hewan. Sumber radiasi yang digunakan untuk penyembuhan penyakit (kanker misalnya) berasal dari zat radioaktif (radioisotop).

Konsep Kalor

A. Pengertian Kalor

Air dingin akan menjadi panas jika mendapatkan energi dari luar. Misalnya, energi dari hasil pembakaran bahan bakar minyak. Sebaliknya, air panas yang berada dalam sebuah gelas, lama-kelamaan akan menjadi dingin jika dibiarkan di udara terbuka karena terus-menerus melepaskan energi ke udara di sekitar gelas. Sehingga air menjadi panas jika ada sejumlah energi yang merambat masuk ke dalam air. Lalu, air menjadi dingin jika sejumlah energi keluar dari air tersebut. Jadi dapat disimpulkan bahwa :

Kalor adalah suatu bentuk energi yang tidak terlihat dan tidak memiliki massa serta secara alamiah dapat berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju suhu yang lebih rendah saat bersinggungan.

Oleh karena kalor merupakan salah satu bentuk energi, maka satuan (SI) kalor adalah joule. Pada kehidupan sehari-hari terutama pada bahan makanan, kalor sering juga dinyatakan dalam satuan kalori.

Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air hingga suhunya naik 1 °C.

Terdapat kesetaraan antara satuan joule dangan satuan kalori yang biasa dikenal dengan sebutan tara kalor mekanik, dan dinyatakan sebagai berikut :

1 kalori    = 4,2 joule

atau

1 joule      = 0,24 kalori

Kalor sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Sebagian besar energi yang digunakan manusia saat ini adalah energi yang berasal dari Matahari. Mesin-mesin pabrik, kendaraan bermotor, kapal laut, dan pesawat terbang memerlukan aliran energi atau kalor. Energi yang tersimpan dalam bahan bakar diubah menjadi kalor sebelum dimanfaatkan menjadi energi kinetik (gerak).

Pengaruh kalor terhadap suatu benda selain akan meningkatkan suhu suatu benda bisa mengakibatkan terjadinya perubahan wujud zat.

B. Kalor dan Pengaruhnya

1.    Pengaruh Kalor Terhadap Perubahan Suhu Benda

Semakin lama pemanasan air berarti kalor yang diterima air semakin besar dan suhu air semakin tinggi, Jadi, Besarnya kalor (Q) yang diberikan pada air sebanding dengan kenaikan suhu air itu (Δt). Dapat dituliskan:

Q ≈ Δt

Keterangan:
Q    = kalor (joule)
Δt   = perubahan suhu (K) atau (°C)

Bersamaan dengan pemberian kalor, suhu air akan terus naik sampai keadaan tertentu. Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda.

2.    Hubungan Kalor dan Massa Benda

Untuk menaikkan suhu yang sama, jenis zat sama, tetapi jumlah massa zat berbeda membutuhkan kalor yang berbeda pula. Jadi, Jumlah kalor (Q) yang diserap benda untuk menaikkan suhu yang sama adalah sebanding dengan massa zat itu. Dapat dituliskan:

Q ≈ m

Keterangan:
Q   = kalor (joule)
m   =  massa zat (kg)

3.    Hubungan Kalor dan Jenis Zat

Untuk menaikkan suhu yang sama, jumlah massa zat sama, tetapi jenis zat berbeda membutuhkan kalor yang berbeda pula. Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat. Dapat dituliskan:

Q ≈ c

Keterangan:
Q = kalor (joule)
c  = kalor jenis zat (j/kg°C)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar 1°C. Satuan kalor jenis zat adalah j/kg°C.

4. Kalor yang dilepas / diterima oleh zat ketika berubah suhunya

Dari pembahasan sebelumnya diperoleh kesimpulan bahwa besarnya kalor (Q)  yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat sebanding dengan :

1. kenaikan suhu (Q ≈ Δt)

2. massa zat (Q ≈ m), dan

3.kalor jenis (Q ≈ c),

Secara matematis ketiga persamaan diatas dapat ditulis :

Q = m x c x Δt

Keterangan :

Q   = kalor yang diperlukan atau dilepaskan (J)

m   = massa benda (kg)

c    = kalor jenis benda (J/kg°C)

Δt = t_akhir – t_awal

      = perubahan suhu (K) atau (°C)

Δ   = delta = selisih

5. Kapasitas Kalor

Banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu benda sehingga suhunya naik 1 ⁰C disebut kapasitas kalor. Secara matematis kapasitas kalor dapat dituliskan :

C = m x c

Karena : Q = m x c x Δt maka,

Q = C x Δt

Keterangan

Q   = kalor yang diperlukan atau dilepaskan (J)

C   = kapasitas kalor benda (J/°C)

Δt = kenaikan suhu (°C)

Δ   = delta

Contoh Soal
1. Hitung kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 500 gram air dari 0 °C menjadi 100 °C, jika diketahui kalor jenis air 4.200 J/kg°C !

Penyelesaian:
Diketahui:

m_air = 500 gram = 0,5 kg
c_air = 4.200 J/kg°C
Δt = 100 °C – 0 °C   = 100 °C

Ditanya: Q = ……….. ?
Jawab:          

Q = m_air.c_air.Δt
Q = 0,5 kg x 4.200 J/kg°C x 100 °C
Q = 210.000 J = 210 kJ
Jadi kalor yang diperlukan sebanyak 210 kJ.

2. Berapa kapasitas kalor dari 2 kg alkohol jika untuk menaikkan suhu sebesar 20º C diperlukan kalor 60 J ?

Diketahui : m  = 2 kg

                     Q  = 60 J

                     Δt = 20º C

Ditanya :     C  = .... ?

Jawab:

C	=	Q
		Δt
C	=	60
		20
C	=	3 J/ºC

Jadi, kapasitas kalornya adalah 3 J/º C