Bentuk-bentuk energi dan perubahannya
Bentuk-bentuk energi dan perubahannya

Bentuk-Bentuk Energi dan Perubahannya

Posted on

Salah satu hal yang penting dalam mempelajari ilmu termokimia ialah pemahaman mengenai bentuk-bentuk energi dan perubahannya. Karena termokimia merupakan topik yang menguraikan hubungan antara reaksi kimia dengan energi yang dimiliki suatu senyawa kimia.

Pemahaman tentang bentuk-bentuk energi ini sangat berkaitan erat dalam pemanfaatannya di dunia industri. Dampak dari pengetahuan mengenai energi yang minim juga dapat menyebabkan kecelakaan kerja dalam industri.

Macam-macam bentuk energi di alam:

  1. Eneri termal panas logam yang sangat tinggi.
  2. Energi radiasi dari matahari yang dipancarkan dalam bentuk cahaya.
  3. Energi listrik dari petir
  4. Energi nuklir hasil penyusunan kembali inti atom menuju keseimbangan.
  5. Energi kimia merupakan hasil dari penyusunan ulang atom-atom dalam suatu reaksi kimia untuk mencapai kestabilan.

 

Bentuk Bentuk Energi

Nah perlu dipahami bahwa selain bentuk-bentuk energi berdasarkan kenampakan dan penggunaanya, ilmuwan juga mengklasifikasikan energi ke dalam tiga jenis. Klasifikasi tiga jenis energi ini berdasarkan sifat paling dasarnya. Adapun tiga jenis energi ini ialah:

  1. Energi potensial merupakan yang dimiliki oleh suatu benda karena posisi ataupun orientasinya.
  2. Energi kinetik ialah energi yang dimiliki suatu benda karena pergerakannya.
  3. Energi dalam yang merupakan total energi hasil penjumlahan dari energi kinetik dan energi potensial yang terdapat di dalam suatu senyawa.

 

Energi Kinetik

Energi kinetik hanya dimiliki oleh partikel/benda yang bergerak. Oleh karena itu energi ini dapat dihitung dengan persamaan:

$E_k = \frac{1}{2} m v^2$

dengan $m$= massa partikel/benda dan $v$= kecepatan.

Mobil yang sedang melaju dengan kecepatan tertentu itu memiliki energi kinetik. Tentu saja dapat dengan mudah dihitung dengan persamaan di atas. 

 

Energi Potensial

Energi potensial bergantung pada posisi suatu benda yang terpengaruh oleh medan gaya. Misalkan sebuah bola yang berada di puncak bukit. Posisinya yang terdapat di ketinggian tertentu itu membuatnya memiliki energi potensial karena pengaruh gaya gravitasi bumi.

Energi potensial sebuah benda karena ketinggiannya dapat dihitung dengan persamaan

$E_p = m g h$

dengan $m =$ massa, $g =$ gravitasi, $h =$ ketinggian.

Pun sama halnya dengan besi yang terdapat di posisi tertentu terhadap magnet, besi tersebut memiliki energi potensial karena posisinya di sekitar medan magnet.

Oleh karena itu energi potensial bukan hanya dimiliki oleh benda yang ada pada ketinggian tetapi juga pada contoh lainnya:

  1. Pegas yang ditekan
  2. Dua magnet yang berada pada medan magnetnya
  3. Partikel bermuatan yang letaknya berdekatan.
  4. Dan yang lainnya.

Karena energi potensial ini bergantung pada gaya yang bekerja padanya, maka perhitungan energinya menggunakan berbagai persamaan fisika berbeda.

 

Energi Dalam (Internal Energy)


Energi dalam merupakan total energi yang dimiliki oleh partikel (elektron, proton dan neutron) yang menyusun sebuah senyawa. Energi dalam ini terdiri dari energi kinetik dari elektron terhadap inti atom dan energi potensial dari daya tarik elektromagnetik antar partikel.

Sederhananya ialah energi dari ikatan-ikatan kimia pada suatu senyawa.

Setiap benda/zat memiliki energi dalam. Contohnya, kayu yang terletak di lantai. Walaupun tidak memiliki energi potensial (karena ketinggiannya) dan juga tidak memiliki energi kinetik (karena diam), namun tetap memiliki energi dalam, sebab bila terkena api, kayu tersebut akan memancarkan panas yang merupakan pelepasan energi dalam dari partikel-partikel penyusun kayu tersebut.

Ketiga bentuk-bentuk energi tersebut tidak pernah dalam keadaan tetap, namun berubah-rubah bentuknya. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan energi, yakni:

Energi di dalam ruang terisolasi tidak akan mengalami perubahan, maka bersifat tetap. Sehingga energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, hanya akan berubah ke bentuk lainnya.

Yang dimaksud dengan sistem terisolasi, telah kubahas sebelumnya, silahakn baca pada artikel berjudul: Pengertian Sistem dan Lingkungan.

 

Perubahan Bentuk Energi

Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Contoh paling sederhananya ialah pada setrika yang biasa kalian gunakan, terdapat perubahan dari energi listrik menjadi energi panas. Sedangkan pada batre terdapat perubahan energi kimia menjadi listrik.

Selain bentuknya, jenis energi juga dapat berubah, contohnya: Jika terdapat mobil seberat 1360kg yang terparkir di tingkat-2 dengan ketinggian 36.6m. Maka energi potensial yang dimiliki oleh mobil ialah:

$E_p = m g h$

$E_p = 1360 kg . 9,8 m/s^2 . 36,6 m$

$E_p= 4,88 \times 10^2 kJ$

Energi potensial ketika mobil berada di parkiran tingkat-2 ialah $E_p= 4,88 \times 10^2 kJ$. Berdasarkan hukum kekekalan energi, jika mobil ini dijatuhkan dari ketinggian tersebut, maka energi kinetik sesaat sebelum menyentuh tanah ialah sama dengan energi potensialnya.

Perubahan energi potensial menjadi kinetik
Perubahan energi potensial menjadi kinetik

Jika ingin membuktikannya melalui persamaan matematis, bisa dibuktikan bahwa energi kinetik saat mobil menyentuh tanah ialah:

$E_k = \frac{1}{2} m v^2$

$E_k= \frac{1}{2} 1360 kg v^2$

karena $v= a. t$ dan $t= \sqrt{\frac{2. S}{a}}$

$E_k= \frac{1}{2} 1360 kg . (a .\sqrt{\frac{2. S}{a}}$

karena percepatan $a = g = 9,8 kg/s^2$ dan jarak $S = h = 36,6 m$, maka;

$E_k= \frac{1}{2} 1360 kg . 9,8 kg/s^2 . 2 . 36,6 m$

$E_k= 4,88 \times 10^2 kJ$

Hasilnya sama, maka terbukti.

Hubungan antara energi potensial dan kinetik ini tentunya sudah kamu pelajari di materi fisika. Silahkan dibuka-buka kembali kalau kamu sudah lupa.

Contoh lainnya ialah pada gerakan tubuh manusia. Ketika kamu menaiki tangga, maka terjadi perubahan dari energi kimia dari reaksi pembakaran bahan makanan di dalam tubuh menjadi energi kinetik. Kemudian ketika menaiki tangga, energi kinetik tersebut diubah lagi menjadi energi potensial.

Ketika tubuh berada di ketinggian (setelah naik tangga) energi potensial yang dimiliki lebih tinggi dari sebelum menaiki tangga. Kemudian ketika terjun ke bawah akan terjadi perubahan energi potensial menjadi kinetik.

Siklus perubahan energi ini berlangsung setiap harinya dan mempengaruhi setiap aspek kehidupan.

Demikian artikel pengantar termokimia dengan topik bentuk-bentuk energi dan perubahannya.

Sumber: 

  1. https://chem.libretexts.org/LibreTexts/Valley_City_State_University/Chem_121/Chapter_7%3A_Thermochemistry/7.1%3A_Nature_of_Energy
  2. https://chem.libretexts.org/LibreTexts/University_of_California%2C_Irvine/UCI%3A_General_Chemistry_1A_(OpenChem)/196Energy_(OpenChem)

 

Mengaku-ngaku sebagai penulis sejak 2013, tak satupun buku yang berhasil dituliskan. Amatir Garis Keras!

One thought on “Bentuk-Bentuk Energi dan Perubahannya

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.