Pengertian, Sifat, Bentuk, dan Perubahan Energi

Penulis: Angger Reda Tama, S.Pd., M.Pd.

Assalamu'alaikum, Sobat sahabat-ilmu.com, Kali ini kita membahas tentang materi energi. 

Pengertian Energi

Pada umumnya semua siklus yang ada di alam semesta memerlukan energi. Thomas Young mungkin orang yang pertama kali mempergunakan istilah "energi"  pada tahun 1807. 

Ketika mempelajari energi, kita perlu tahu "Apa itu energi?"

Energi adalah suatu kuantitas yang dinyatakan dalam besaran turunan dengan satuan joule atau kalori yang terkandung dalam suatu zat cair, gas, ataupun padat yang dapat ditransfer menjadi bentuk energi panas, energi kimia, energi listrik, energi, kinetik, energi mekanik, maupun energi potensial.

Hukum kekekalan energi pertama kali populer pada awal abad ke-19 dan berlaku pada semua sistem yang terisolasi. Pengembangan teori kekekalan energi dirumuskan oleh William Thomson (Lord Kelvin) dalam ilmu termodinamika. 

Hukum kekekalan energi yang dinyatakan dalam hukum thermodinamika pertama menjelaskan  energi bersifat kekal sehingga tidak dapat diciptakan maupun di musnahkan. Namun dapat diubah atau dikonversikan ke dalam bentuk energi lain sesuai tujuan tertentu. Energi ada yang dapat dilihat, tetapi ada juga yang bersifat abstrak dan hanya bisa dirasakan seperti energi listrik, energi elektromagnetik, dan lain sebagainya. 

Sifat-sifat Energi

Energi memiliki sifat-sifat yang bermacam-macam sesuai dengan bentuknya. Sebelum membahas energi lebih jauh. Sebaiknya kita perlu mempelajari sifat-sifat energi. berikut ini merupakan sifat-sifat energi:

a. Transformasi energi adalah energi dapat diubah ke dalam bentuk lain. Misalnya energi panas diubah menjadi energi mekanik mesin seperti energi dalam ketel uap digunakan  untuk menggerakkan turbin untuk menghasilkan energi mekanik, kemudian untuk memutar generator. Sehingga menghasilkan energi listrik.

b. Transfer energi adalah energi dapat dipindahkan tempat satu ke tempat lainnya atau juga dari material satu ke material lainnya. Sebagai contoh (1) energi panas dipindahkan ke udara luar melalui aliran zat cair dalam sistem pendingin, (2) energi listrik dapat dipindahkan melalui kabel dan gelombang elektromagnet.

c. Energi bersifat kekal, karena energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.

d. Energi dapat disimpan dalam bentuk caik, gas, atau juga padat dalam kondisi trisolasi.

Bentuk-bentuk Energi atau Jenis-jenis Energi

Setelah mempelajari  sifat-sifat energi. Selanjutnya kita akan membahas bentuk-bentuk energi yang ada di alam semesta. Banyaknya bentuk energi merupakan Keagungan Alloh SWT sebagai pencipta semesta Alam. Berikut penjelasan lengkap mengenai bentuk-bentuk energi.

a. Energi Kinetik atau gerak adalah suatu energi yang terdapat pada benda yang bergerak dengan kecepatan tertentu. Contoh energi kinetik seperti motor yang melaju, benda jatuh, burung terbang, pesawat terbang, dan lain sebagainya. 

b. Energi potensial adalah suatu energi yang tersimpan dalam benda karena letak kedudukannya terhadap ketinggian di atas permukaan bumi. Contoh energi potensial air adalah energi yang terdapat pada air yang berada pada ketinggian tertentu. Seperti waduk yang menampung air dapat dialirkan untuk memutar turbin dan dikonversi menjadi energi mekanik. Kemudian energi tersebut dikonversi lagi menjadi energi listrik. 

c. Energi mekanik adalah energi total antara energi kinetik dengan energi potesial yang terdapat dalam kesatuan benda. Contor Energi meknik yaitu turbin air yang berputar akan mengubah energi potensial menjadi energi mekanik untuk menggerakkan generator listrik. 

d. Energi Listrik adalah suatu energi yang dihasilkan karena perbedaan elektron antara katoda dan anoda yang dinyatakan dalam watt-jam (Wh) atau kilo watt-jam (kWh). Contor energi listrik yang dihasilkan dari perbedaan elektron dapat diperoleh dari dua buah logam yang dicelupkan ke dalam zat cair yang terdapat pada aki, perbedaan elektron pada dua ujung lilitan penghantar logam yang didalamnya ada magnet yang berputar yang terdapat pada generator, jalur logam yang terpapar sinar matahari yang terdapat pada panel surya (solar cell), dan lain sebagainya. 

e. Energi elektromagnetik adalah bentuk energi yang berasal dari gaya medan magnet atau juga dari lilitan yang dialiri arus listrik. Contoh energi elektromagnetik yaitu pada trafo listrik, motor listrik, generator, dan lain sebagainya.

f. Energi kimia adalah energi yang keluar sebagai hasil interaksi atom-atom pada unsur dalam senyawa kimia sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil. Energi kimia hanya dapat terjadi dalam bentuk energi tersimpan, misal pada battery (accumulator). Bila energi dilepas dalam suatu reaksi maka reaksinya disebut reaksi eksotermis yang dinyatakan dalam kJ, Btu, atau kKal. 

Bila dalam reaksi kimia energinya terserap maka disebut dengan reaksi endodermis. Sumber energi bahan bakar yang sangat penting bagi manusia adalah reaksi kimia eksotermis yang pada umumnya disebut reaksi pembakaran. Reaksi pembakaran melibatkan oksidasi dari bahan bakar fosil. 

g. Energi nuklir adalah energi dalam suatu energi yang dihasilkan akibat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom. Satuan yang digunkan energi nuklir adalah juta elektron reaksi. Pada reaksi nuklir dapat terjadi peluruhan radioaktif, fisi, dan fusi. Energi nuklir banyak digunakan unrut menghasilkan energi listrik seperti tenaga pembangkit listrik tenaga nuklir dan kapal selam tenaga nuklir. Namun penggunaan energi nuklir sangat berbahaya apa bila terjadi kebocoran dalam sistemnya. Karena senyawa yang digunakan sebagai bahan bakar energi nuklir adalah uranium yang mampu menghasilkan radiasi berbahaya.

h. Energi termal atau energi panas adalah suatu bentuk energi dasar yang berasal dari sumber panas pada suatu sistem. Pada umumnya semua bentuk energi dapat dikonversikan menjadi energi panas. Contoh energi panas yaitu energi panas bumi, energi panas matahari, energi panas pada proses pembakaran, panas pada gesekan benda, energi panas akibat gerakan benda, energi panas akibat reaksi kimia, dan lain sebagainya. 

i. Energi angin adalah suatu energi yang ada pada udara yang bergerak. Energi angin banyak dimanfaatkan untuk menggerakan turbin angin menjadi energi kinetik. Kemudian energi kinetik menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Energi ini sangat banyak di bumi, apalagi di tepi pantai. Sangat sayang jika negara yang memiliki garis pantai panjang tidak memanfaatkan energi angin sebagai penghasil energi listrik.

j. Energi Bunyi adalah suatu energi yang dihasilkan karena adanya getaran partikel-partikel di udara  sekitar dari sumber bunyi. Semakin kuat getaran dari sumber bunyi, maka semakin besar pula energi bunyi yang dihasilkan. Contoh energi bunyi adalah ketika bermain gitar, semakin kuat pertikan senarnya. Maka semakin besar getarannya, dan semakin besar bunyi yang dihasilkan

Klasifikasi Sumber Energi

Dari sekian banyak bentuk-bentuk energi di atas. Kita juga perlu mengetahui dari mana sumber energi itu berasal? Apa saja sumber energi yang dapat diperbarui dan mana yang tidak?

Sumber energi dapat digunakan sebagai sumber energi primer untuk menghasilkan energi yang bermanfaat seperti panas atau digunakan untuk menghasilkan sumber energi sekunder seperti listrik.

Ada dua jenis sumeber energi yaitu:

1. Sumber energi terbarukan (renewable) adalah bentuk-bentuk energi yang sumber energinya yang dapat dengan mudah diperbarui. Ada lima contoh sumber energi terbarukan yaitu:

• > Energi matahari dari matahari
• > Energi panas bumi dari panas di dalam bumi
• > Energi angin
• > Biomassa dari tanaman
• > Tenaga air dari air yang mengalir

2. Sumber energi tidak terbarukan (nonrenewable)  adalah sumber bahan baku penghasil energi yang tidak dapat langsung diperbaharui begitu saja. Sebagian besar energi yang dikonsumsi manusia berasal dari sumber energi yang tidak terbarukan sebagai contoh: 

• > Produk minyak bumi
• > Cairan gas hidrokarbon
• > Gas alam
• > Batu bara
• > Energi nuklir

Perubahan Bentuk Energi

Berubahnya suatu energi dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain dapat terjadi secara alamiah dan buatan.
1. Perubahan bentuk energi alamiah adalah perubahan energi ke bentuk energi lainnya karena siklus yang ada di alam. Contoh perubahan bentuk energi alamiah yaitu timbulnya petir karena energi potensial dan yang tersimpan di dalam awan, energi panas matahari yang berasal dari energi kimia yang terbakar di matahari, dan lain sebagainya.
2. Perubahan  bentuk energi buatan adalah perubahan energi yang dilakukan karena campur tangan manusia dengan tujuan tertentu. Sehingga perubahan energi tersebut memiliki manfaat dalam kehidupan sehari-hari.

Di bawah ini merupakan contoh perubahan energi yang sering kita jumpai:

• > Perubahan energi kimia menjadi bentuk energi gerak (kinetik). Contohnya: kendaraan bermotor yang dimana bahan bakar bensin atau solar diubah menjadi energi kinek atau energi gerak.
• > Perubahan energi gerak (kinetik) menjadi energi panas. Contohnya dua benda yang bergesekan sehingga menimbulkan energi panas.
• > Perubahan energi gerak (kinetik) menjadi energi bunyi. Contohnya saat bertepuk tangan akan terdengar bunyi, suara mesin karena komponen dalam mesin yang bergerak, dan lain sebagainya.
• > Perubahan energi kimia menjadi energi panas. Contohnya terbakarnya bahan bakar bensin atau solar di dalam ruang bakar pada motor kendaraan.
• > Perubahan energi panas menjadi energi gerak (kinetik). Contohnya proses pembakaran dalam motor bensin yang menghasilkan energi panas untuk menggerakkan piston di dalamnya.
• > Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya. Contohnya lampu rumah yang menyala, lampu kendaraan yang menyala, dan lain sebagainya. 
• > Energi listrik menjadi energi panas. Contohnya energi panas pada oven listrik, energi panas kompor listrik, dan lain sebagainya.
• > Energi listrik menjadi energi gerak. Contohnya energi gerak pada kipas angin, blender, mixer, mesin cuci, dan lain sebagainya.
• Energi gerak (kinetic) menjadi energi listrik. Contohnya energi listrik dari generator, altenator pada kendaraan, genset, dan lain sebagainya.
• Energi listrik menjadi energi bunyi. Contohnya energi bunyi dari klakson mobil, radio, dan lain sebagainya.

Sumber Energi Alternatif

1. Energi panas matahari adalah energi yang berasal dari paparan sinar matahari yang menimbulkan energi panas. Energi panas matahai dapat dimanfaatkan menjadi energi listrik dengan menggunakan panel surya (solar cell). Contoh manfaat lain dari energi panas matahari dalam kehidupan sehari-hari seperti: untuk mengeringkan hasil pertanian.

2. Biogas adalah suatu gas dari hasil pengolahan bahan organik yang difermentasikan. Contoh manfaat bigas seperti bahan bakar pada kompor gas.

3. Aliran air sungai dan danau. Contoh kegunaan energi ini sebagai sumber energi pembangkit listrik pada PLTA.

4. Angin. Contoh pemanfaatnya adalah sebagai sumber energi pembangkit listrik tenaga angin.

5. Panas Bumi. Contoh penggunaannya yaitu sebagai sumber energi pembangkit listrik tenaga panas bumi.

Keuntungan dan Kerugian Energi Alternatif

Keuntungan pemanfaatan energi alternatif:

• > Sumber energi alternatif dapat terus dimanfaatkan, karena tidak habis selama alam ini tidak rusak.
• > Energi ini ramah lingkungan.
• > Jumlahnya sangat besar.

Kerugian energi alternatif adalah sangat dipengaruhi oleh musim dan cuaca.

Energi dapat ditransfer menjadi bentuk energi lain. Sehingga energi dapat dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Namun penggunaan energi yang berlebihan juga dapat membuat dampak kerusakan alam di permukaan bumi kita ini. Eksplorasi sumber bahan baku energi yang di alam yang tidak berimbang dengan perbaikan alam hijau memerlukan kepedulian, agar alam yang kita wariskan ke anak cucu kita tidak rusak karena nafsu manusia yang terdahulu dalam memanfaatkan sumber energi. Semoga pembahasan mengenai energi dapat membuka wawasan kita.