MAKALAH TENTANG ENERGI

A.   Pengertian Energi

Apa yang kamu rasakan setelah bermain sepeda? Jawabannya adalah mengapa demikian? Kamu merasa lelah karna energi yang kamu miliki telah digunakan untuk mengaih sepeda. Darimana energi yang kamu miliki? Energi yang kamu gunakan untuk mendayung sepeda diperoleh dari energi kimia yang dikandung oleh bahan makanan yang kamu makan.

            Mengapa kompor minyak perlu diisi setelah digunakan beberapa lama? Apakah  kompor itu dapat digunakan terus menerus tanpa minyak? Jawabannya tidak, karna lama kelamaan minyak tanah(bahan bakar yang mengandung energi kimia) akan habis terbakar.

Dari dua contoh diatas maka benda yang memiliki energi dapat melakukan kerja atau kemampuan benda untuk melakukan usaha. Dalam satuan SI energi dinyatakan dalam satuan Joule(J). Selain  dalam SI, satuan energi juga dinyatakan dalam kalori (Kal). James Prescott Joule menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara kalor dan joule, yaitu 1 kalori = 4,2 joule (4,18 joule)

B.   Bentuk-Bentuk Energi

Salah satu bentuk bentuk energi yang terdapat dalam bahan makanan dan minyak tanah yaitu kimia. Selain minyak tanah, bahan bakar lain seperti kayu, arang, batu bara, bensin, gas alam juga mengandung energi kimia.

1.      Energi Panas (kalor)

benda. Jika suhu benda semakin tinggi gerakan partikel semakin cepat, sehingga energi panas semakin besar. Jadi, energi panas adalah energi yang dihasilkan oleh gerakan partikel penyusun.

2.      Energi Listrik

Energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh arus listrik. Misalnya baterai, aki generator. Energi lidtrik dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Antara lain kipas angin mengubah energi listrik menjadi energi gerak(kinetik), strika listrik mengubah energi listrik menjadi kalor(Panas) dan TV mengubah energi listrik menjadi energi bunyi dan cahaya.

1. besar energi listrik  ditentukan oleh tegangan arus dan waktu

Jika kita memegang  bola lampu listrik yang telah menyala beberapa saat, bola lampu itu terasa panas. Hal itu disebabkan selain sebahagian besar energi listrik diubah menjadi energi cahaya, ternyata sebahagian lagi diubah menjadi energi panas. Untuk menghitung  energi yang dikeluarkan suber tegangan dapat digunakan konsep beda potensial yaitu, dengan persamaan berikut ini.

      

Keterangan :

V    =      beda potensial

W   =      energi yang dikeluarkan suber tegangan

Q    =      besarnya nmuatan listrik yang mengalir

Persamaan tersebut dapat ditulis:                    ingat                 

Maka                 sehingga persamaan                 . menjadi

Keterangan :

W =  energi listrik. dalam joule

V =  beda potensia, dalam volt

I  =   kuat arus, dalam ampere

t  =   waktu dalam second

Jadi besarnya energi listrik yang dikeluarkan adalah

1. sebanding dengan beda potensial atau tega ngannya

2. sebanding dengan kuat arus mengalir pada rangkaian, dan

3. sebanding dengan waktu yang digunakan

Karna ,persamaan di atas dapat tulis menjadi berikut ini

                                       atau    joule

Jika energi berubah menjadi kalor maka persamaan di tulis menjadi berikut ini

                                      kalor

Angka 0,24  merupakan nilai kesetaraan energi listrik dengan energi kalor, yaitu

          1 joule = kalori  = 0,24 kalori        atau sebaliknya  1 kalori =  joule

                                                                                                                 = 4,2 joule

   Contoh soal :

        Sebuah  alat pemanas listrik di pasang pada sumber tegangan 200 volt mengalir arus 250 mA. Jika alat itu di gunakan selama 10 menit, hitunglah besarnya energi listrik yang telah di keluarkan alat tersebut dan hitung pula besarnya kalor yang di berikan alat tersebut!.

  

    Penyelesaian :

 Dik :  volt

           I = 250 Ma = 0,25 A

            t = 10 menit = 10 sekon = 600 sekon

 Dit: W=……..?

 Jawab:W  = V . I .t

                  = 200 V x 0,25A x 600 s

             W  = 30.000 J

Besarnya kalor yang di berikan

              

             W = 0,24 x V x I x t

                 = 0,24 x 30,000

                 = 7.200 kalori

                 = 7,2kkal

2. daya listrik

pada pembahasan sebelumnya kita telah mengetahui bahwa setiap mengalirkan arus listrik sumber tegangan mengeluarkan energi listrik sebesar  W = V.

         

     

                 

Keterangan:

      P    = daya listrik ,dalam satuan watt

     W    = energi listrik ,dalam satuan joule

      t     = waktu, dalam satuan sekon

     satuan daya   =

                    

                             =              watt (W)

      jadi      1 watt =

     karena W  =V . I . t maka

       P   =            , sehingga

             P = V . I

Keterangan :

   P             = Daya listrik, dalam satuan watt (W)

   V            = Benda potensial, dalam satuan volt  (V)

    I             =  Kuat arus, dalam satuan ampere (A)

Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya gaya listrik di tentukan oleh besarnya kuat arus dan beda potensial yang digunakan. Karna V maka persamaan daya dapat di tulis menjadi berikut ini.

                     P watt

Tentunya kita sering melihat alat –alat listrik, misalnya lampu pijar bertuliskan 220 V/50 W dan setrika listrik bertuliskan 200 V/300 W. artinya, lampu itu akan menyala dengan baik pada tegangan 220 V dan daya listrik yang digunakan 50 W atau lampu itu setiap sekon menggunakan energi listrik sebesar 50 joule. Begitu pula.setrika akan berfungsi dengan baik pada tegangan 200 V dan daya listrik yang digunakan 300 W atau setrika itu setiap satu sekon menggunakan energi listrik 300 joule.

Contoh soal :

Sebuah setrika listrik tertulis 200 V/300 W.

Jika setrika itu dipasang pada tegangan yang tepat, hitunglah !

a.       Kuat  arus yang mengalir pada setrika listrik,

b.      Besarnya penghambat elemen pemanas setrika itu, dan

c.       Besarnya energi listrik yang terpakai, jika setrika digunakan selama 10 menit !

Penyelesaian :

Diketahui :                        V         = 200 V

                              P          = 300 W

Ditanyakan :          a. I       = ...?

                              b. R     = ...?

                              C. W    =...?

                              ( Untuk I = 10 menit )

Jawab :

a.       P     = V.I

300 W           = 200 V X I

I       =

I       = 1,5 A

b.      p     = I² . R

R     =

        =

                  = 133     Ω

c.       Untuk  encari energi, t ditanyakan dalam satuan SI

t.    = 10 menit = 10 x 60 s = 600 s

W  = P. T

      = 300 x 600

      = 180.  000 joule

3. Alat –Alat pengubah energi listrik

1.       Alat pemanasan

Pada awal bab ini sudah ditunjukkan beberapa alat pengubah energi listrik. Contohnya pemanasan yang digunakan dalam rumah-rumah, antara lain setrika listrik, kabel listrik, alat penyolder, dan kompor listrik. Dalam industri, panas yang dihasilkan listrik dapat dimanfaatkan untuk pengelasan dala peleburan baja.

2.       Lampu pijar dan lampu tabung

Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya dapat ditunjukkan pada lampu pijar. Lampu pijar listrik terdiri atas kawat wolfram kecil yang digulung menjadi spiral. Kawat spiral itu disebut filamen lampu.Titik lebur wolfram mencapai 3. 400⁰C.

Selain lampu pijar, sekarang telah ditemukan lampu jenis lain yang disebut lampu tabung ( lampu TL). Lampu TL terdiri atas sebuah tabung yang hampir hampa diberi gas neon atau uap raksa.  

d.      Kesehatan dalampenggunaan listrik

Manfaat energi listrik listrik sangat banyak. Akan tetapi pada keadaan tertentu energi listrik dapat bebahaya oleh karena itu kita sangat berhati-hati dalam menggunakan energi listrik .

            Beberapa petunjuk pemakaian listrik yang benar dan aman antara lain sebagai berikaut:

1.       menggunakan tespen terlebih dahulu untuk mengetahui ada atau tidaknya arus listrik pada pengantar.

2.       Jika kabel berarus, tidak sekali-kali menyentuh kedua kabel yang terbuka secara bersamaan.

3.       Selalu menggunakan alas kaki dari bahan isolator saat melakukan perbaikan pada jaringan berarus

4.       Mematikan listrik sebelum melakukan perbaikan peralatan listrik.

5.       Menggantikan kabel-kabel yang telah rusak atau terkelupas isolatornya

6.       Tidak memasang beberapa tusuk kontak secara bersusun.

e.      Hubungan terbumi 

Hubungan terbumi adalah menghubungkan alat-alat listrik, misalnya kulkas, mesin cuci, dan komputer, ke bumi dengan menggunakan alat penghantar. Hubungan terbumi harus diterapkan pada tegangan minimal 220 volt. Pada alat listrik yang menggunakan tusuk kontak tiga cabang, cabang tengah atas adala terbumi yang berfungsi menetralkan.

3.     Energi Bunyi

Energi bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh semua benda yang bergetar. Semakin besar simpangan benda yang bergetar, semakin besar pula energi bunyi yang dihasilkan. 

 

4.      Energi Cahaya

Energi cahaya adalah energi yang dihasikan olehgelombang elektromagnetik. Contoh cahaya lampu senter

5.     Energi Nuklir

Energi nuklir adalah energi yang dihasilakan oleh bahan-bahan radioaktif. Energi ini dihasilkan dari inti atom yang membelah atau dua inti atom yang menggabung, pengabungan atau pembelahan akan melepas energi yang sangat besar sebagai hasil perubahan di dalam inti atom.

6.     konversi energi

pada subbab pengertian energi, kompor yang diisi minyak tanah (energi kimia) bila dinyalakan akan mampu memanaskan air (energi panas). Lampu senter yang kamu gunakan akan menyalakan ( energi cahaya ) bila diisi baterai ( energi kimia ). Energi cahaya dan energi panas ( kalor ) diproleh dari energi bentuk lain. Perubahan energi dari bentuk satu ke bentuk lain disebut komversi energi.

Bahan bakar (energi kimia)      mesin moil bergerak (energi kinetik )            mesin menjadi panas (energi kalor )

Energi listrik              lampu menyala (energi cahaya )             bila disentuh lampu panas (energi kalor)

C.    Hukum Kekekalan Energi

Mobil tidak dapat bergerak jika tidak diisi bahan bakar ( energi kimia ). Kamu tidak dapat berlari terus-menerus tampa makan dan minum ( energi kimia ) kamu dapat berlari karena kamu makan (energi kimia ) yang berasal dari tumbuh-tumuhan yang memiliki energi yang berasal dari matahari.

Dari semua ini dapat disimpulkan bahwa semua energi yang ada berasal dari matahari, dan menunjukkan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Kesimpulan diatas dikenal dengan hukum kekekalan energi.

D.     SUMBER-SUMBER ENERGI

Sebagian besar energi yang kita gunakan berasal dari Bahan Bakar Minyak (BBM) seperti minyak tanah, solar, bensin, dan gas alam. Semua itu digunakan untuk transportasi, memasak, dan menjalankan mesin-mesin.

BBM yang digunakan hasil akhirnya berupa energi panas yang akan menguap ke udara sehingga apabila sudah dibentuk energi lain, BBM ini tidak dapat kembali kebentuk semula, oleh karena itu BBM disebut sebagai energi yang tidak dapat di perbaharui.

Sumber energi yang paling utama adalah matahari. Mata hari senantiasa memancarkan energinya berupa panas dan cahaya yang dipancarkan ke bumi. Sebenarnya alam sudah menyediakan energi lain yang melimpah seperti energi agin, energi air, energi panas, energi panas bumi, energi panas surut, energi bio gas dan energi nuklir yang semua ini tetap bersumber pada mata hari yang tidak habis selama bumi ini ada. Oleh karena itu energi tersebut disebut sebagai energi yang dapat diperbaharui

1. Energi Matahari

Energi matahari, selain digunakan untuk fotosintesis tumbuh-tumbuhan untuk menghasilkan energi kimia, juga dapat di ubah menjadi energi listri dengan menggunakan sel surya yang dikenal dengan sel fotofoltaik.

            Misalnya untuk mengoprasikan kalkulator, untuk pemanasan air yang dipsang pda atap-atap rumah dan hotel, untuk membuat kompor bertenaga surya, bahkan para ahli sudah mampu membuat mobil bertenaga surya dengan manfaat sel fotovulkanik untuk menggerkan mesin mobil. Tetapi terdapat kendala pada pemanfaatan energi ini yaitu pada musim-musim tertentu matahari tidak selalu bersinar misalnya pada musim hujan.

2. Energi Angin

Angin terdiri karena pemasaran permukaan bumi moleh matahari

permukaan bumi akan memantulkan kembali panas matahari dan memanaskan udara didekatnya, sehingga udara yang dekat dengan permukaan bumi akan lebih panas daripada udara yang diatasnya. Bagian udara lebih panas bersifat lebih ringan dari udara yang dingin, sehingga udara pana akan naik menggantikan posisi udara dingin, udara dingin yang lebih berat akan terdesak kebawah menggantkan posisi udara panas. Kemudian udara dingin akan terpanasi oleh permukaan bumi, dan naik menggantikan udara yang di atasnya, begitu seterusnya saling bertukar tempat.

            Pemanfaatan energi angin ini belum secara maksimal dan memasyarakat karna terdapat beberapa kendala antara lain sebagai berikut :

a.       Diperlukan areal yang luas dan kincil yang di buat harus dalam ukuran besar agar dapat menghasilkan energi yang besar.

b.      Diperlukan angin yang cukup besar dan konsten (tetap) untuk menggerakkan kincir.

3. Energi Air

Jika terjadi banjir maka kamu akan melihat banyak benda-benda yang di bawa air. Dari peristiwa ini maka ternyata air mempunyai kekuatan untuk menghanyutkan benda-bend. Kekuatan air ini dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin dan selanjutnya memutar generator sebagai pembangkit tenaga listrik.

Hal ini dilakukan karena air yang mengalir dari tempat yang lebih tinggi akan menghasilkan kecepatan yang lebih besar. Air yang mengalir dari bendungan dengan kecepatan tinggi akn mampu menggerakkan turbin yang dihubungkan kegenerator dan di ubah menjadi energi listrik.

4. Energi Panas

Di daerah-daerah tertentu mungkin kamu pernah mendengar pemandian air panas. Air panas ini berasal dari mata air panas. Air menjadi panas karena melewati bantuan-bantuan yang mempunyai suhu lebih tinggi di bawah permukaan tanah. Biasanya bahan-bahan panas ini berada disekitar gunung merapi yang mengandung lava atau makma yang memanaskan bahan tersebut. Air panas yang menyebur ke permukaan bumi disebut geiser.

5. Energi Pasang Surut

Peristiwa pasang dan surut terjadi karena perbedaan posisi bulan terhadap bumi. Apabila terjadi pasang maka permukaan air akan naik dan akan turun apabila terjadi surut. Peristiwa naik dan turunnya permukaan air laut ini dimanfaatkan untuk memutar turbin sebagai pembangkittenaga listrik.

6. Energi Biogas

Energi biogas adlah energi yang dimanfaatkan kotoran ternak seperti sapi, kerbau, kambing dan ayam. Untuk memanfaatkan kotoran ini menjadi energi di butuhkan sebuah drum besar untuk menampung kotoran-kotoran ini. Drumini dibuat kedap udara karena pada drum yang telah diisi kotoran harus dimasukkan bakteri pembusuk ymg kerjanya tidak membutuhkan udara (oksigen), yang biasanya disebut bakteri anaerob. Hasil pembusukan ini akan menghasilkan gas metan dan gas-gas lain yang selanjutnya gas ini di manfaatkan untuk memasak dengan kompor gas dan penerangan lampu petromaks yang telah dimodifikasi sesuai dengan bahan bakar gas.

7. Energi Nuklir

Energi nuklir ini dihasilkan dengan cara manfaatkan inti atom yang membelah (disebut fisi) atau dau inti otom yang bergabung (disebut reaksi fusi) menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan oleh perubahan yang terjadi pada inti atom karena reaksi fisi atau fusi ini sangat besar sehingga mampu membumihanguskan kota Hiroshima dan Nagasaki pada saat kota itu di ledakkan oleh sekutu dengan bom atom.

Pada reaksi fisi (gambar 7.15) inti atom yang digunakan adalah uranium, persediaannya masih cukup untuk 200 tahun mendatang. Sedangkan pada reaksi fusi (gambar 7.16) inti atom yang digunakan adalah hidrogen yang banyak terdapat dalam air laut sehingga persediaannya masih melimpah dan tak akan habis. Dewasa ini energi nuklir digunakan untuk pembangkit tenaga listrik.

Gambar 7.15 reaksi fisi niklir                          gambar 1.16 reaksi fisi nuklir

E.     Energi Mekanik

Energi mekanik energi yang terdiri atas energi potensial dan energi kinetik.

1. Energi Potensial

Jika kamu jatuhkan sebuah batu pada ketinggian tertentu atas tanah yang lembek maka ketika batu sampai ditanah, tanah akan berlubang. Kejadian ini terlihat jelasa, bahwa apa bila batu tersebut melakukan kerja maka batu tersebut memiliki energi. Energi yang dimiliki oleh batu desebabkan oleh letaknya terhadap permukaan tanah. Energi yang dimiliki benda karena letaknya disebut energi potensial.

                h

Jika batu itu kita jatuhkan lebih tinggi lagi maka yang akan terjadi adalah semakin dalam  lubang  yang dibuat batu tersebut. Artinya potensial yang dimiliki batu semakin besa. Secara matematis energi potensial ditulis :

Dengan        E_p = Energi potensial (J)

                    m = massa benda (kg)

                    g = gravitasi (m/s²)

                    h  = tinggi benda terhadap acuan(m)

Contoh Soal:

sebuah benda terletak pada ketinggian 10 m dan bermasasa 10 kg, jika kecepatan grafitasi 9,8 m/s^{2 ,} berapa energi potensial yang dimiliki benda tersebut?

            Penyelesaian :

Diketahui        : h  = 10 m

                          m = 10 kg

                          g  = 9.8 m/s²

Ditanya           : E_p = ...?

Jawab              : E_p = m . g . h

                               = 10 kg x 9.8 m/s² x 10 m

                               = 980 Joule

2. Energi Kinetik

Jika kamu jatuhkan batu pada ketinggian 1 meter dan 3 meter, mana yang akan membuat lubang lebih dalam pada tanah yang lembek? Tentu saja pada ketinggian 3 meter seperti lihat pada gambar 7.18. lubang yang lebih dalam terjadi karena benda yang ditunjukkan semakin tinggi, sehingga semakin besar kecepatan batu meluncur sesaat sebelum menyentuh tanah, kecepatan yang besar ini yang menyebabkan tanah lembek menjadi berlubang.

                                                                                                                     V >>

                                                V <<

Benda memiliki energi potensial yang besar ketika berada pada ketinggian, tetapi semakin berkurang bila semakin mendekati tanah dan akan menjadi nol ketika menyentuh tanah. Tetapi gerak benda itu akan semakin cepat bila mendekati tanah. Gerak inilah yang membuat berlubang. Energi yang dimiliki benda karena geraknya disebut energi kinetik. Secara matematis energi kinetik ditulis dengan rumus :

 

                   Dengan     E_k  = energi kinetik (J)

                                    m  = massa benda (kg)

                                    v    = kecepatan benda ( m/s)

                   contoh soal:

       sebuah mobil yang massanya 200 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut ?

penyelesaian :

diketahui         : m = 200 kg

                          v  = 10 m/s

ditanya            : E_k = ...?

jawab               : E_k =    mv²

                                  

                                          =  x  200 kg x ( 10m/s)²

                                         =  x 200 kg x 100 m²/s²

                                         = 10.000 Joule

Dari pembahasan di atas tentang energi potensial dan energi kinetik dapat kita simpulkan bahwa setiap benda memiliki energi potensial danenergi kinetik yang besarnya terngantung pada posisi dan gerak benda. Jumlah antara energi potensial dan energi kinetik yang dimiliki suatu benda dinamakan energi mekanik.

3.   Hokum kekekalan energi mekanik

Pada dasarnya awal telah dinyatakan bahwa energi tidak dapat dirumuskan dan diciptakan. Ini juga berlaku untuk energi mekanik. Energi mekanik penjumlahan energi potensial dan energi kinetik selalu tetap. Untuk lebih jelas memahami kekekalan energi mekanik, perhatikan pada gambar 7.19.

Pada gambar 7.19a bebnda-benda pada ketinggian tertentu akan dijatuhkan ke tanah. Pada posisi ini energi potensial benda besar dan energi kinetik benda nol karena benda belum bergerak, sesaat setelah dijatuhkan pada posisi 7.19b ketinggian benda berkurang sehingga  

                 (a)                             (b)                            (c)                                    (d)

Energi potensial benda sedikit berkurang. Energi potensial yang hilang diubah menjadi energi kinetik. Pada posisi 7.19c benda hampir menyentuh tanah dan kecepatan gerak benda semakin besar sehingga energi kinetik semakin besar dan semakin kecil. Pada akhirnya sesaat sebelum menyentuh tanah ( gambar 7.17d), yaitu pada saat ketinggian nol terhadap tanah maka energi potensial nol, tetapi energi kinetiknya semakin besar karena kecepatanya semakin besar.

            Ilustrasi di atas menunjukkan bahwa setiap berkurangnya energi potensial akan digantikan oleh energi kinetik yang bertambah besar. Ini menunjukkan energi selalu tetap. Maka energy mekanik pada satu benda adalah tetap asalkan tidak ada gaya luar yang dikerja pada benda tersebut. Pertanyaan ini dikenal dengan hokum kekekalan energi mekanik.

 

Dengan            E_m = energy mekanik ( joule)

                        E_p  = energy potensial ( joule)

                        E_k  = energu kinetic ( joule )

note: untuk lebih jelas kalian bisa download filenya disini 



lanjutkan ke

MAKALAH TENTANG ENERGI

Title : MAKALAH TENTANG ENERGI
Description : A.    Pengertian Energi Apa yang kamu rasakan setelah bermain sepeda? Jawabannya adalah mengapa demikian? Kamu merasa lelah karna ener...
Rating : 5