ENERGI

Dalam kehidupan sehari-hari diketahui bahwa energi dapat timbul dalam berbagai bentuk seperti energi surya, energi angin, energi air terjun, energi kimia, energi nuklir, dan bentuk-bentuk energi lainnya. Untuk meleksanakan kegiatan sehari-hari kita juga memerlukan energi yang diperoleh dari makanan. Makanan mengandung energi kimia yang siap diproses oleh tubuh. Energi yang dihasilkan tubuh dapat digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Kini, energi dari aliran air, cahaya matahari, bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batu bara, gas bumi dan juga bahan bakar nuklir dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik yang merupakan salah satu sumber terpenting bagi kehidupan manusia di bumi.
Dari penjelasan tentang berbagai bentuk energi tersebut dapat dipahami bahwa energi itu diubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya. Secara sederhana dapat juga dikatakan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.
Berbagai sumber energi telah ditemukan manusia untuk memenuhi kebutuhannya yang semakin meningkat seiring dengan bertambahnya penduduk di dunia. Sumber energi yang ada di bumi jumlahnya terbatas, maka kita harus melakukan pelestarian terhadap sumber-sumber energi tersebut terutama yang tidak dapat diperbaharui dan selalu berusaha untuk mencari sumber energy alternatif yang baru. Di bawah ini diuraikan tentang sumber energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari terutama sebagai sumber listrik.
Bentuk energi dan sumbernya
Bahan Bakar Minyak (BBM)
Yang termasuk dalam BBM antara lain adalah bensin, solar dan minyak tanah. Sampai saat ini BBM masih termasuk sumber energi utama. Salah satu pembangkit listrik yang memanfaatkan sumber energi BBM adalah PLTD (Pusat Listrik Tenaga Diesel).
Prinsip kerja PLTD adalah menggunakan solar (energy kimia) sebagai bahan untuk proses perubahan dalam mesin (energi kalor) sehingga dapat menggerakkan generator (energi kinetik). Generator inilah yang akan menghasilkan energi listrik. Jadi, dalam PLTD perubahan energi utama yang terjadi adalah energi kimia-energi kalor-energi kinerik-energi listrik.

Air

Kebutuhan energi kita sebagian besar diperoleh dari sumber energi air baik melalui stasiun pembangkit hidrolistik, stasiun energi pasang surut dan stasiun pembangkit energi gelombang air laut. Dari ketiga stasiun pembangkit yang memanfaatkan sumber energi air, stasiun pembangkit hidrolistik yang paling banyak memberikan kontribusi.
Prinsip kerja stasiun pembangkit hidrolistik yang lebih dikenal dengan PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) adalah menampung air dalam suatu waduk atau bendungan pada suatu ketinggian tertentu (energi potensial gravitasi) kemudian mengalirkannya dengan kelajuan tetap ke sebuah turbin yang pada akhirnya akan memutar generator (energi kinetik). Generator selanjutnya akan membangkitkan listrik. Jadi, perubahan energi yang terjadi pada PLTA adalah energy potensial gravitasi-energi kinetik-energi listrik.

Cahaya Matahari
Cahaya matahari merupakan sumber energi yang paling melimpah. Tanpa sinar matahari proses fotosintesis pada tumbuhan tidak akan terjadi. Oleh karena itu dengan sendirinya matahari menyediakan kebutuhan energi kepada manusia dalam jumlah yang besar. Kita bisa menangkap energi matahari dan memanfaatkannya sebagai sumber energi dengan menggunakan sel surya. Prinsip kerja sel surya adalah dengan menggunakan konsep “efek fotolistrik” yaitu cahaya (cahaya matahari) yang mengenai suatu permukaan konduktor (sel surya) akan dapat menghantarkan arus listrik. Jadi perubahan energi yang terjadi dalam sel surya (solar cell)
adalah energi cahaya menjadi energi listrik.

Nuklir

Nuklir merupakan sumber energi yang sangat besar namun memberikan resiko yang sangat tinggi apabila terjadi kebocoran pada reaktornya. Energi ini sebenarnya berasal dari reaksi fisi (pembelahan) maupun reaksi fusi (penggabungan) inti-inti atom. Pembangkit listrik yang menggunkan sumber energi ini adalah PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir). Prinsip kerja PLTN khusunya pada reaktor air tekan adalah bahan bakar reaktor berbentuk uranium oksida (energy nuklir) berada dalam tabung yang panjang dan sempit yang dirakit oleh batang kontrol yang dapat digerakkan ke dalam teras yang terletak dalam tabung baja tahan tekan. Air yang mengalir melewati teras dipertahankan bertekanan tinggi untuk mencegah pendidihan. Air melalui penukar kalor yang mengkasilkan uap (energi kalor) yang dapat memutar turbin (energi kinetik) untuk menggerakkan generator yang menghasilkan energi listrik. Jadi, dalam PLTN terjadi perubahan energi utama, yaitu energi nuklir-energi kalor- energi kinetik-energi lisrtik.

Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena ketinggiannya terhadap suatu bidang acuan tertentu. Tentunya energi ini berpotensi untuk
melakukan usaha dengan cara mengubah ketinggiannya. Semakin tinggi kedudukan suatu benda dari bidang acuan, semakin besar pula energi potensial gravitasi yang dimilikinya. Sekarang kita akan menghitung besar energi potensial gravitasi suatu benda yang massanya
m dan berada pada ketinggian h dari bidang acuan. Untuk menghitung energi potensial benda terhadap acuannya, misalkan benda diangkat dari bidang acuan sampai pada ketinggian h di atas bidang acuan. Oleh karena itu kita harus menggunakan gaya yang besarnya sama dengan gaya berat benda F = mg. Usaha untuk mengangkat benda setinggi h adalah

W = Fs = mgh

Dengan demikian pada ketinggian h benda memiliki energy potensial gravitasi yaitu kemampuan untuk melakukan usaha sebesar W = mgh. Jadi, energy potensial gravitasi dapat
dirumuskan sebagai

Ep = mgh

Dengan
Ep : energy potensial
m : massa benda (kg)
g : percepatan gravitasi (m/s2)
h : ketinggian benda dari bidang acuan (m)
Energi potensial tersebut adalah energi potensial benda terhadap bidang acuan yang terletak pada jarak h di bawah benda. Energi potensial terhadap bidang acuan lain tentu berbeda besarnya. Misalnya terhadap bidang acuan yang jaraknya h1 di bawah kedudukan benda maka
energy potensialnya adalah mgh1Bidang acuan tidak harus di bawah kedudukan benda. Dalam hal demikian energi potensial memiliki nilai negatif.

Menghitung Energi Potensial Gravitasi pada Berbagai Lintasan Ketinggian

Energi Kinetik
Usaha yang dilakukan oleh suatu gaya pada benda terkait dengan perpindahan benda, yaitu perubahan posisi benda. Tetapi, usaha juga terkait dengan perubahan kecepatan benda.
Usaha ini akan memberikan tambahan energi pada suatu benda yang disebut energi kinetik, yaitu energi yang dimiliki oleh suatu benda karena geraknya. Untuk menghitung besar energi kinetiik benda, kita dapat menghubungkan antara rumus usaha W = Fs, rumus gerak
lurus berubah beraturan untuk kecepatan awal sama dengan nol v2= 2as dan hukum II Newton F = ma.

    W = Fs

Usaha sebesar ini merupakan usaha yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan kelajuan benda, yang berarti sama dengan besarnya energi kinetik yang dimiliki benda pada saat kelajuannya sama dengan v. dengan demikian, energi kinetik dapat dirumuskan sebagai

dengan
Ek : energi kinetik (J)
m : massa benda (kg)
v : kecepatan benda (m/s)

Usaha yang digunakan untuk mengubah kelajuan benda dari v1 dan v2 adalah sama dengan usaha yang digunakan untuk mengubah energi kinetik benda dari Ek1 ke Ek2. Oleh karena itu, usaha yang dilakukan dirumuskan sebagai

Hukum Kekekalan Energi Mekanik
Energi mekanik didefinisikan sebagai penjumlahan antara energi kinetik dan energi potensial. Untuk melihat lebih jauh tentang energi mekanik, perhatikan sebuah bola yang dilemparkan ke atas. Kita mengetahui bahwa kecepatan bola yang dilemparkan ke atas makin lama semakin berkurang. Makin tinggi kedudukan bola, makin kecil kecepatannya. Dapat dikatakan bahwa energi kinetik bola makin kecil sedangkan energi potensialnya semakin besar. Pada suatu saat bola mencapai kedudukan tertinggi dan selanjutnya bergerak jatuh. Pada kedudukan tertinggi energi potensialnya maksimum,namun energi kinetiknya minimum yaitu nol karena kecepatannya nol.

Pada waktu bola bergerak jatuh, kecepatanya bertambah dan tingginya berkurang. Dapat dikatakan bahwa energi kinetik bola bertambah sedangkan energi potensialnya berkurang. Jadi pada saat bola dilemparkan ke atas telah terjadi semacam pertukaran energi antara energi kinetik dan energi potensial.

Tinjau gerak suatu benda yang dijatuhkan pada ketinggian h di atas tanah (gambar 14). Pada
ketinggian itu benda memiliki EpA = mghterhadap tanah. Pada awalnya EkA =0 maka

EmA = EpA + EkA = mghA +0 = mghA ………………………(i)

Misalkan dalam waktu t benda jatuh sejauh hB. jarak benda dari tanah adalah hA-hB, maka

EpB = mg(hA-hB) = mghA – mghB

Jadi, Ep benda berkurang sebesar mghB. Sedangkan setelah jatuh sejauh hBberdasarkan rumus gerak jatuh bebas, benda memiliki kecepatan sebesar

Energi kinetiknya adalah

Energi mekanik setelah benda jatuh sejauh hadalah

EmB = EpB + EkB

=mghA –mghB + mghB
=mghA…………. (ii)

Apabila kita bandingkan persamaan (i) dan (ii) ternyata EmA = EmB yang berarti bahwa besarnya energi mekanik yang dimiliki oleh suatu benda adalah kekal (tetap). Pernyataan ini disebut hukum kekekalan energi mekanik. Hukum kekekalan energi mekanik dapat dirumuskan sebagai

EmA = EmB

EpA + EkA = EpB + EkB

Hukum kekekalan energi mekanik ini berlaku jika tidak ada energi yang hilang misalnya akibat gesekan udara maupun gesekan antara dua bidang yang bersentuhan.

2 thoughts on “ENERGI

  1. teguh mengatakan:

    Senang mendengar kemajuan pemikiran tentang energy alternatif. Coba deh lihat di http://www.gravitypower-generator.blogspot.com , di ssana ada keterangan dan tenaga gravitasi yg sudah bisa dirubah menjadi electrik dengan daya besar.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s