Materi :
Energi dan Perubahannya
Sub Materi :
1. Konsep Energi
2. Konsep Usaha
3. Hubungan Energi dan Usaha
4. Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui
5. Sumber Energi Dapat Diperbarui
Pengantar Materi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha dan menyebabkan perubahan, yang dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, seperti energi kimia pada baterai menjadi energi gerak pada mobil mainan, atau energi listrik menjadi energi panas pada kompor listrik. Contoh perubahan energi meliputi energi potensial menjadi kinetik (kelapa jatuh), listrik menjadi bunyi (bel listrik), cahaya menjadi listrik (panel surya), dan panas menjadi gerak (mesin uap).
Konsep Energi
Energi adalah kemampuan melakukan kerja atau usaha. Berdasarkan hukum kekekalan energi, energi tidak dapat dibuat dan dimusnahkan sehingga jumlah tetap, tetapi bentuknya dapat berubah-ubah.
1. Energi mekanik
Energi mekanik diperoleh dari penjumlahan energi potensial dengan energi kinestetik. Sebuah benda yang memiliki energi mekanik dapat dipastikan menyimpan energi potensial sebagai akibat kedudukannya dan energi kinetik akibat geraknya.
2. Energi kalor atau thermal
Energi kalor adalah energi dari aktivitas yang dapat menghasilkan panas, ditandai dengan kenaikan suhu sebuah sistem. Secara mikroskopis, energi kalor merupakan energi yang ditimbulkan karena interaksi antar molekul, atom, atau electron dari sebuah zat. Kompor listrik dapat mengeluarkan panas karena terjadi interaksi electron saat arus listrik mengalir.Lilin terbakar menjadi panas karena interaksi molekul CH dengan (O_2) hingga menimbulkan panas.
3. Energi listrik
Energi listrik merupakan energi yang dimiliki benda karena pengaruh muatan listrik pada benda, baik muatan tersebut mengalir atau tidak. Energi potensial listrik, yaitu energi yang dimiliki oleh benda bermuatan listrik.Besarnya energi potensial listrik dapat dinyatakan sebagai berikut.
(W = q . V)
W: energi listrik (J)
Q : muatan listrik (C)
V : potensial listrik (V)
4. Energi kimia
Energi kimia merupakan energi yang tersimpan dalam bahan kimia atau ditimbulkan akibat reaksi kimia. Contoh energi kimia tersimpan yaitu makanan, bahan bakar, akumulator, baterai dan lain-lain.
- Reaksi Endoterm, yaitu reaksi kimia yang ditandai dengan naiknya suhu sistem.
- Reaksi Eksoterm, yaitu reaksi kimia yang ditandai dengan penurunan suhu sistem.
5. Energi nuklir
Energi nuklir adalah bentuk energi yang dilepaskan akibat interaksi inti atom, dihasilkan dari reaksi peluruhan bahan radioaktif yang memiliki sifat tidak stabil. Energi yang dihasilkan dapat digunkana untuk menghasilkan energi listrik ataupun keperluan kedokteran, konstruksi dan bangunan.
Konsep Usaha
Gaya merupakan besaran vector, maka arah gaya menentukan besarnya kerja yang dilakukannya. Pada sebuah mobil mendapat energi dari bahan bakar untuk melakukan kerja, yaitu bergerak dan berpindah. mobil melakukan usaha sebesar W dengan persamaan
(W = F . s)
W : Usaha (J)
F : Gaya (N)
S : perpindahan (m)
Gaya F menarik benda dengan arah kemiringan θ hingga benda berpindah ke kanan sejauh s maka dapat dikatakan gaya tersebut melakukan usaha sebesarDengan
(W = F cos θ . s)
W : Usaha (J)
F : Gaya (N)
S : perpindahan (m)
θ : sudut antara gaya dan perpindahan
Hubungan Energi dan Usaha
Energi sebagai kemampuan melakukan usahaa.
- Usaha sebagai perubahan energi potensial : Sistem energi yang melakuakn kerja sehingga sistem kerja tersebut memiliki perbedaan kedudukan dan ketinggian.b.
- Usaha sebagai perubahan energi kintetik : Sistem energi yang melakukan kerja sehinggsistem kerja tersebut memilki perubahan kecepatan, dapat dikatakan bahwa usaha sistem tersebut merupakan perubahan energi kinetik.
- Usaha sebagai output kinerja mesin : Teknologi manufaktur, usaha diartikan sebagai kinerja output mesin karena daya merupakan kecepatan sebuah mesin melakukan kinerja.
Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui
1. Minyak Bumi
Minyak bumi adalah kumpulan titik-titik minyak yang masih berwujud lumpur hitam dan belum dapat dimanfaatkan secara langsung yang disebut sebagai minyak mentah (crude oil). Minyak mentah tersebut harus diproses melalui proses pengolahan dalam dua tahap.
2. Batu bara
Produksi merupakan kegiatan untuk menghasilkan barang atau jasa agar dapat dimanfaatkan oleh konsumen. Pihak yang melakukan kegiatan produksi disebut dengan produsen. Proses produksi mengombinasikan berbagai sumber daya ekonomi. Batu bara terbentuk dari pepohonan yang mati tetapi tidak mengalami pembusukan secara sempurna. Batu bara terbentuk di hutan basah atau rawa-rawa.
3. Sumber
Energi NuklirBeberapa unsur radioaktif merupakan sumber energi nuklir yang keberadaannya tidak dapat diperbarui. Unsur radioaktif yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi adalah isotop uranium -235 (235U) dan isotop plutonium – 239 (239}Pu).
Sumber Energi Dapat Diperbarui
1.Matahari
Matahari merupakan sumber energi utama bagi kehidupan di muka bumi terutama pada bidang teknologi manufaktur dan keperluan rumah tangga. Sistem sel surya yang dimanfaatkan untuk keperluan rumah tangga disebut sebagai Solar Home System (SHS) sebagai sumber energi alternatif selain suplai dari PLN.
2. Air
Salah satu pemanfaatan air sebagai sumber energi , yaitu pembangkit listrik tenaga mikrohidro. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTM).
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) memanfaatkan air sebagai sumber energi. Berdasarkan kapasitas daya, PLTMH dibagi menjadi tiga jenis:
- Minihidro: Kapasitas daya 100 kW hingga 1 MW.
- Mikrohidro: Kapasitas daya 1 kW hingga 100 kW.
- Pikohidro: Kapasitas daya kurang dari 1 kW.
Komponen Utama PLTMH
PLTMH terdiri dari beberapa komponen penting yang bekerja sama untuk menghasilkan listrik:
- Bendungan: Berfungsi menampung air sungai untuk menggerakkan turbin.
- Saluran Terbuka: Digunakan ketika tidak ada perbedaan ketinggian air yang cukup untuk turbin.
- Bak Penenang: Menampung air dari saluran terbuka sebelum masuk ke pipa pesat.
- Pipa Pesat (penstock): Saluran tertutup (pipa besi atau PVC) yang menyalurkan air dari bak penenang ke turbin.
3. Angin
Para nelayan memanfaatkan tenaga angin untuk menggerakkan perahu saat berlayar atau Kembali mendarat. Agar dapat memanfaatkan tenaga angin, kita harus mengetahui syarat daerah yang dijadikan sebagai tempat pemdirian pembangkit listrik tenaga angin (PLTA).
4. Angin
Para nelayan memanfaatkan tenaga angin untuk menggerakkan perahu saat berlayar atau Kembali mendarat. Agar dapat memanfaatkan tenaga angin, kita harus mengetahui syarat daerah yang dijadikan sebagai tempat pemdirian pembangkit listrik tenaga angin (PLTA).
Simpulan Materi
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja, yang tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat berubah bentuk. Terdapat berbagai jenis energi, seperti mekanik, kalor, listrik, kimia, dan nuklir. Usaha adalah besarnya energi yang digunakan untuk melakukan kerja, yang diukur dari perubahan posisi, energi, atau kinerja mesin. Sumber energi dibagi menjadi dua, yaitu tidak dapat diperbarui (minyak bumi, batu bara, nuklir) dan dapat diperbarui (matahari, air, dan angin).
Latihan Soal
Soal Pilihan Ganda
Berikut ini yang merupakan salah satu jenis energi yang dimiliki benda karena pengaruh muatan listrik adalah energi…
A. Kimia
B. Nuklir
C. Kalor
D. Listrik
Manakah dari berikut ini yang merupakan contoh dari sumber energi yang dapat diperbarui?
A. Minyak bumi
B. Batu bara
C. Air
D. Uranium
Proses reaksi kimia yang ditandai dengan naiknya suhu sistem disebut…
A. Reaksi Eksoterm
B. Reaksi Endoterm
C. Reaksi Kimia
D. Reaksi Nuklir
Besarnya energi yang digunakan untuk melakukan kerja dan diukur dari perubahan posisi benda disebut…
A. Gaya
B. Usaha
C. Daya
D. Kelajuan
Pembangkit listrik yang memanfaatkan air sebagai sumber energi dan memiliki kapasitas daya 1 kW hingga 100 kW disebut…
A. Minihidro
B. Mikrohidro
C. Pikohidro
D. Turbin air
Soal Essay
Jelaskan mengapa energi disebut tidak dapat dibuat dan dimusnahkan berdasarkan hukum kekekalan energi.
Jelaskan perbedaan mendasar antara energi mekanik dan energi kalor.
Jelaskan apa yang dimaksud dengan usaha dalam konteks fisika dan berikan contoh perhitungannya.
Jelaskan dua jenis sumber energi yang tidak dapat diperbarui dan berikan masing-masing satu contoh.
Sebutkan tiga jenis pembangkit listrik tenaga air berdasarkan kapasitas daya yang dihasilkan.
Ingin Kembangkan Prestasi dan Kemampuanmu?
Yuk! Ikutan kompetisi online gratis dan terpercaya yang diselenggarakan oleh Lembaga Profesional dan terdaftar di SIMT PUSPRESNAS berikut ini:
Nama Lembaga |
Website |
Tingkat Kompetisi |
Bukti Kurasi |
|---|---|---|---|
Mengapa Harus Daftar Kompetisi Kami?
Pendaftaran Gratis
Pendaftaran Kompetisi dan Olimpiade GRATIS tanpa syarat apapun.
Apresiasi Juara Gratis
Apresiasi juara juga GRATIS tanpa perlu membayar klaim hingga ratusan ribu loh.
Beasiswa hingga Kuliah
Tersedia Beasiswa Khusus Alumni yang diberikan hingga kuliah loh!.
Pendukung Japres & SNBP
Piagam bisa digunakan untuk Jalur Prestasi, Beasiswa dan SNBP loh.
Sudah Ribuan Alumni
Sudah diikuti banyak alumni yang tersebar di seluruh Indonesia dan luar negeri.
Dikelola secara Syariah
Pengelolaan hadiah dan apresiasi dikelola secara terpisah dan sesuai syariah.
Bantuan Kurasi Prestasi
Tersedia layanan bantuan dan panduan kurasi prestasi peserta loh.
Legalitas Terjamin
Lembaga penyelenggara telah terdaftar di kementerian dan SIMT Kurasi.
Tunggu apalagi? Ingin kejar tiket SPMB Jalur Prestasi atau SNBP di tahun depan? segera gabung dan daftarkan dirimu sekarang juga!. Prestasi itu tidak ada yang instan loh! Mulai dan persiapkan versi terbaikmu mulai dari sekarang juga!.