ENERGI, TRANSFER ENERGI, DAN ANALISIS ENERGI UMUM (Resume Termodinamika)

Resume Termodinamika

ENERGI, TRANSFER ENERGI, DAN ANALISIS ENERGI UMUM

A. BENTUK ENERGI

Energi adalah kemampuan untuk melakukan suatu tindakan atau pekerjaan (usaha). Kata “Energi” berasal dari bahasa yunani yaitu “ergon” yang berarti kerja. Dalam melakukan sesuatu kita selalu memanfaatkan energi, baik secara sadar maupun tidak sadar, Contohnya ketika kita berjalan kita memerlukan energi. Namun setiap kegiatan memerlukan energi dalam jumlah dan bentuk yang berbeda-beda. Energi tidak dapat dilihat namun pengaruhnya dapat dirasakan. Energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Contohnya pada setrika terjadi perubahan bentuk dari energi listrik menjadi energi panas. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi, dapat ditarik kesimpulan bahwa :“Energi Tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Energi hanya dapat dirubah bentuknya dari satu bentuk ke bentuk lainnya” Terdapat beberapa bentuk energy, diantaranya adalah:

1. Energi Mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi Mekanik dibagi lagi menjadi dua, yaitu  :Energi Potensial, yaitu energi yang dimiliki suatu benda karena posisi atau kedudukannya, artinya saat benda tersebut diam pada posisi tertentu. Secara Fisika Rumus Energi Potensial adalah sebagai berikut.            Ep = m x g x h

2. Energi Kinetik adalah Energi yang dimiliki suatu benda karena pergerakan atau kelajuannya. Energi kinetik secara jelas dapat diartikan sebagai suatu kemampuan untuk melakukan usaha agar bisa menggerakkan benda dengan massa tertentu hingga mencapai suatu kecepatan tertentu. Semakin tinggi kecepatan suatu benda maka semakin besar pula energi kinetiknya. Secara Fisika Rumus Energi Kinetik Adalah Sebagai Berikut :                            Ek = ½ x m x v2

3. Energi Bunyi adalah energi yang dihasilkan oleh getaran partikel-partikel udara di sekitar sumber bunyi. Sebenarnya setiap terjadinya getaran pada suatu benda pasti terdapat energi bunyi, namun tidak semua bunyi tersebut akan terdengar. Semakin kuat getarannya, semakin besar pula energi bunyi yang dihasilkan.

4.Energi Panas (Kalor) adalah energi yang terjadi karena pergerakan internal partikel penyusun dalam suatu benda. Energi panas merupakan energi yang berpindah dari suatu partikel yang bersuhu tinggi ke partikel bersuhu lebih rendah.

5. Energi Cahaya adalah Energi yang dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik

6. Energi Kimia adalah Energi yang dihasilkan karena adanya interaksi secara kimia dari reaksi kimia yang terjadi.

7. Energi Nuklir adalah Energi yang dihasilkan dari reaksi inti oleh bahan radioaktif.  Energi ini dihasilkan oleh inti atom yang membelah atau dua inti atom yang menyatu.

B. TRANSFER ENERGI DENGAN PANAS

Perpindahan panas adalah salah satu dari displin ilmu teknik termal yang mempelajari cara menghasilkan panas, menggunakan panas, mengubah panas, dan menukarkan panas di antara sistem fisik. Perpindahan panas diklasifikasikan menjadi konduktivitas termal, konveksi termal, radiasi termal, dan perpindahan panas melalui perubahan fasa. Konduksi termal adalah pertukaran mikroskopis langsung dari energi kinetik partikel melalui batas antara dua sistem. Ketika suatu objek memiliki temperatur yang berbeda dari benda atau lingkungan di sekitarnya, panas mengalir sehingga keduanya memiliki temperatur yang sama pada suatu titik kesetimbangan termal. Perpindahan panas secara spontan terjadi dari tempat bertemperatur tinggi ke tempat bertemperatur rendah, seperti yang dijelaskan oleh hukum kedua termodinamika. Konveksi terjadi ketika aliran bahan curah atau fluida (gas atau cairan) membawa panas bersama dengan aliran materi. Aliran fluida dapat terjadi karena proses eksternal, seperti gravitasi atau gaya apung akibat energi panas mengembangkan volume fluida.

1.      Konduksi atau difusi, Perpindahan energi antara objek-objek yang mengalami kontak fisik.

2.      Konveksi, Perpindahan energi antara sebuah objek dengan lingkungannya karena adanya pergerakan fluida.

3.      Adveksi, Perpindahan energi dari satu lokasi ke lokasi lain sebagai efek samping dari objek berenergi yang bergerak.

4.      Radiasi, Perpindahan energi dari atau ke tubuh akibat pelepasan atau penyerapan radiasi elektromagnetik.

C. Radiasi

Radiasi termal adalah energi yang dilepaskan oleh benda sebagai gelombang elektromagnetik, karena adanya tumpukan energi termal pada semua benda dengan suhu di atas nol mutlak. Radiasi termal muncul sebagai akibat perpindahan acak dari atom dan molekul benda. Karena atom dan molekul ini terdiri dari partikel bermuatan (proton dan elektron), pergerakan mereka menghasilkan pelepasan elelktromagnetik.

D. EFISIENSI ENERGI KONVERSI

1. Efisiensi Alat Mekanikal dan Elektrikal

Efisiensi Alat Mekanikal dan Elektrikal Pengalihan energi mekanis biasanya dilakukan dengan cara memutar poros, dan dengan demikian pekerjaan mekanis sering disebut sebagai shaft work. Sebuah pompa atau kipas angin menerima pekerjaan poros (biasanya dari motor listrik) dan mentransfernya ke cairan sebagai energi mekanik (kurang gesekan kerugian). Turbin, di Di sisi lain, mengubah energi mekanik cairan menjadi poros bekerja. Dalam Tidak adanya irreversibilities seperti gesekan, energi mekanik bisa dikonversi seluruhnya dari satu bentuk mekanik ke bentuk yang lain, dan efisiensi mekanis dari perangkat atau proses dapat didefinisikan sebagai (Gambar 2-58)

Efisiensi konversi kurang dari 100 persen mengindikasikan konversi tersebut kurang sempurna dan beberapa kerugian telah terjadi selama konversi. Sebuah Efisiensi mekanis 97 persen menunjukkan bahwa 3 persen mekanik Masukan energi diubah menjadi energi panas akibat pemanasan gesek, dan ini akan memanifestasikan dirinya sebagai sedikit kenaikan suhu cairan. Dalam sistem cairan, kita biasanya tertarik untuk meningkatkan tekanan, kecepatan, dan / atau elevasi cairan. Hal ini dilakukan dengan cara memasok mekanik energi ke cairan oleh pompa, kipas angin, atau kompresor (kita akan mengacu pada semua mereka sebagai pompa). Atau kita tertarik pada proses reverse energi mekanis dari cairan oleh turbin dan menghasilkan mekanik tenaga dalam bentuk poros berputar yang bisa menggerakkan generator atau lainnya alat putar Tingkat kesempurnaan proses konversi antara pekerjaan mekanis yang dipasok atau diekstraksi dan energi mekanik dari Cairan dinyatakan oleh efisiensi pompa dan efisiensi turbin, yang didefinisikan sebagai

dimana tingkat kenaikan energi mekanik cairan, yang setara dengan daya pemompaan yang berguna disuplai ke cairan, dan

 

dimana tingkat penurunan energi mekanik cairan, yang setara dengan tenaga mekanik Diambil dari cairan oleh turbin, dan kita gunakan yang absolute tanda nilai untuk menghindari nilai negatif untuk efisiensi. Efisiensi pompa atau turbin 100 persen menunjukkan konversi sempurna antara kerja poros dan energi mekanik fluida, dan nilai ini dapat didekati (tapi tidak pernah tercapai) karena efek gesekan diminimalkan. Energi listrik biasanya diubah menjadi energi mekanik yang berputar dengan motor listrik untuk mendorong penggemar, kompresor, lengan robot, starter mobil, dan sebagainya Efektivitas proses konversi ini ditandai oleh efisiensi motor hmotor, yang merupakan rasio dari keluaran energi mekanis motor ke input energi listrik. Efisiensi motor beban penuh berkisar dari sekitar 35 persen untuk motor kecil hingga lebih dari 97 persen untuk besar motor efisiensi tinggi.

E. ENERGI DAN LINGKUNGAN

1. Hujan asam

Hujan asam mempunyai pengertian sebagai segala bentuk hujan yang memiliki tingkat keasaman atau pH dibawah normal, yakni dibawah 5,6. Secara umum, hujan yang turun di wilayah Indonesia memiliki pH normal sekitar 6. Dan hujan asam ini mempunyai kandungan pH di bawah kadar normal tersebut. Asamnya hujan ini dikarenakan adanya kandungan karbondioksida atau CO₂ yang larut dengan air hujan tersebut dan memiliki bentuk sebagai asam lemah. Beberapa ciri atau karakteristik yang dimiliki oleh hujan asam ini antara lain adalah sebagai berikut:

1.      Memiliki pH dibawah kadar normal, yakni dibawah 5.

2.      Terjadi karena adanya peningkatan kadar asam nitrat dan sulfat yang ada di dalam polusi udara.

3.      Awal terjadinya karena disebabkan oleh peningkatan emisi sulfur dioksida dan nitrogen oksida yang ada di atmosfer.

4.      Meningkatkan seseorang terserang gangguan jantung dan juga paru- paru.

5.      Membuat kulit menjadi gatal- gatal dan memerah.

6.      Beresiko menyebabkan pusing bagi orang yang memiliki kekabalan tubuh yang rendah.

Hujan asam disebabkan oleh beberapa hal atau beberapa sebab. Sebab- sebab yang mendatangkan terjadinya hujan asam adalah sebagai berikut:

1.      Karbondioksida atau CO₂ dan karbon monoksida atau CO. Karbondioksida dan karbon monoksida ini merupakan suatu gas hasil proses pembakaran yang bertemu dengan uap air atau H₂O. kedua gas ini apabila bertemu akan membentuk asam karbonat atau H2CO3 yang termasuk ke dalam kategori asam lemah.

2.      Hidrogen sulfida atau H2S, sukfur oksida atau SO2 yang bertemu dengan uap air atau H2O akan membentuk asam sulfat atau H2SO4 yang meurapakan kategori asam yang kuat.

Manfaat hujan asam adalah hujan asam ini mampu melarutkan berbagai mineral yang sangat di butuhkan oleh binatang dan juga tumbuhan yang ada di Bumi. Kandungan asam yang tinggi inilah yang mampu melakukannya (melarutkan mineral di dalam tanah). Sementara hanya inilah manfaat dari hujan asam yang mampu dipecahkan.

2. Efek rumah kaca

Efek Rumah Kaca dapat divisualisasikan sebagai sebuah proses. Pada kenyataannya, di lapisan atmosfer terdapat selimut gas. Rumah kaca adalah analogi atas bumi yang dikelilingi gelas kaca..

Efek Rumah Kaca terjadi alami karena memungkinkan kelangsungan hidup semua makhluk di bumi. Tanpa adanya Gas Rumah Kaca, seperti karbon dioksida (CO2), metana (CH4), atau dinitro oksida (N2O), suhu permukaan bumi akan 33 derajat Celcius lebih dingin. Sejak awal jaman industrialisasi, awal akhir abad ke-17, konsentrasi Gas Rumah Kaca meningkat drastis. Diperkirakan tahun 1880 temperatur rata-rata bumi meningkat 0.5 – 0.6 derajat Celcius akibat emisi Gas Rumah Kaca yang dihasilkan dari aktivitas manusia.

3. Pemanasan Global dan Perubahan Iklim

Pemanasan Global adalah meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi akibat peningkatan jumlah emisi Gas Rumah Kaca di atmosfer. Pemanasan Global akan diikuti dengan Perubahan Iklim, seperti meningkatnya curah hujan di beberapa belahan dunia sehingga menimbulkan banjir dan erosi sedangkan di belahan bumi lain akan mengalami musim kering yang berkepanjangan disebabkan kenaikan suhu.

Pemanasan Global dan Perubahan Iklim terjadi akibat aktivitas manusia, terutama yang berhubungan dengan penggunaan bahan bakar fosil (minyak bumi dan batu bara) serta kegiatan lain yang berhubungan dengan hutan, pertanian , dan peternakan. Aktivitas manusia di kegiatan-kegiatan tersebut secara langsung maupun tidak langsung menyebabkan perubahan komposisi alami atmosfer, yaitu peningkatan jumlah Gas Rumah Kaca secara global. Efek Rumah Kaca adalah penyebab, sementara Pemanasan Global dan Perubahan Iklim adalah akibat. Efek Rumah Kaca menyebabkan terjadinya akumulasi panas (atau energi) di atmosfer bumi.