Ilmu Alamiah Dasar - Materi Dan Energi
MATERI DAN ENERGI
2. Massa dan Berat
A.
Materi
Dunia benda terdiri atas materi dan energi. Tubuh organisme
dibangun oleh materi dan hidupnya bergantung pada energi. Tanah, air, udara,
tumbuhan, dan hewan, atau pendeknya semua makhluk yang hidup dan tidak hidup
tersusun atas materi.
Materi didefinisikan sebagai sesuatu yang mempunyai masa
yang menempati ruang.
Udara tersusun atas gas-gas yang tidak dapat dilihat, tetapi
dapat dibuktikan adanya. Dengan mengibaskan sehelai kertas, kita dapat
merasakan adanya angin. Angin adalah udara yang bergerak. Walau udara amat
ringan, tetapi dapat dibuktikan bahwa udara memiliki masa. Ikatkan seutas tali
tepat pada tengah-tengah sebatang kayu. Pada kedua ujung kayu itu masing-masing
gantungkanlah sebuah balon yang sudah
ditiup dan yang
belum ditiup pada
ujung yang lain. Apa yang terlihat? Dari percobaan itu dapat disimpulkan bahwa
udara memiliki masa dan menempati ruang.
Dikenal tiga macam wujud materi, vakni
padat, cair, dangas. Zat padat memiliki bentuk dan volume tetap, selama
tidak ada pengaruh_dari luar. Contoh, bentuk dan
volume sebatang emas tetap di mana pun emas itu berada.
Berbeda dengan zat padat, bentuk zat cair_berubah-ubah
mengikuti bentuk ruang yang ditempatinya. Di dalam gelas, air akan mengambil
bentuk ruang gelas; di dalam botol, air mengambil bentuk ruang botol. Seperti
zat padat, volume zat cair juga tetap. Gas
mengisi seluruh ruanp yang tersedia. Jadi, tidak tetap baik bentuk dan
volumenya.
2. Massa dan Berat
Massa suatu benda menyatakan jumlah materi yang ada pada
benda tersebut. Massa suatu benda tetap di segala tempat. Massa merupakan_sifat
dasar materi yang paling penting.
Massa dan berat sesuatu benda tidak identik, tetapi sering
dianggap sama : berat menyatakan gaya gravitasi bumi terhadap benda itu dan
bergantung pada letak benda dari pusat bumi. Berat sebuah benda dapat diukur
langsung dengan menimbangnya, tetapi masa sebuah benda di bumi dapat dihitung
jika diketahui beratnya dan gaya gravitasi di tempat penimbangan itu dilakukan.
Untuk itu, dipakailah neraca. Menimbang dengan
neraca_adalah membandingkan massa
benda yang ditimbang dengan massa benda lain yang sudah diketahui
yakni anak timbangnya. Dua benda yang massanya sama bila ditimbang di tempat
yang sama, beratnya akan sama. Karena itu, yang dimaksud dengan berat sebuah
benda sebenarnya adalah massanya. Maka, timbul pengertian bahwa massa sama
dengan berat.
3. Klasifikasi Materi
Suatu bahan dapat bersifat serba sama (homogen) atau serba
aneka (heterogen). Suatu benda yang seluruh bagiannya memiliki sifat-sifat yang
sama disebut bahan homogen. Perhatikan larutan gula dalam air. Keseluruh bagian
akan kita amati suatu cairan yang agak kekuningan dan bila pada setiap bagian
kita ambil untuk dicicipi, terasa manis. Jadi, larutan gula ini bersifat
homogen. Larutan memang merupakan
campuran yang serba
sama, sedangkan tanah
dan campuran minyak
dengan air merupakan campuran
heterogen. Termasuk campuran apakah udara?
Suatu bahan yang tersusun dari dua atau lebih zat-zat yang
sifatnya berbeda disebut campuran. Komposisi campuran tidak tetap, melainkan
bervariasi. Oleh sebab itu, akan kita kenal campuran homogen dan campuran
heterogen.
Zat-zat yang ditemukan di alam jarang sekali dalam keadaan
mumi. Pada umumnya, ditemukan campuran heterogen. Lihat batu kapur, granit,
batu pualam yang ditemukan, akan tampak jelas heterogenitas sifat-sifatnya. Setiap materi yang homogen dan susunan
kimianya tetap disebut zat atau substansi. Setiap zat memiliki sifat fisika dan
sifat kimia tertentu. Dikenal dua macam zat, yakni unsur dan senyawa.
Kita akrab dengan air. Melalui elektrolisis (peruraian oleh
arus listrik), maka air dapat dipisahkan menjadi oksigen dan hidrogen,
sedangkan oksigen dan hidrogen melalui reaksi kimia biasa tidak dapat diuraikan
lagi.
Zat yang dengan reaksi kimia biasa dapat diuraikan menjadi
beberapa zat lain yang lebih sederhana disebut senyawa. Jadi, air adalah
senyawa. Zat yang dengan reaksi kimia tidak dapat diuraikan lagi menjadi
zat-zat lain disebut unsur. Jadi, oksigen (O) dan Hidrogen (H) adalah unsur.
Menurut sifat- sifat, dikenal unsur logam dan nonlogam, Besi, tembaga, dan
seng, misalnya, adalah unsur logam, sedangkan arang, belerang dan fosfor adalah
contoh unsur nonlogam.
4. Atom dan Molekul
Sejak zaman kuno, filosof-filosof Yunani sudah memikirkan
struktur materi. Bertentangan dengan ajaran unsur makrokosmos, pada abad 5
sebelum Masehi, Leukippos dan Demokritos telah mengembangkan ajaran mikrokosmos
tentang hebatnya materi.
Demokritos (460-370 SM) menyatakanbahwa struktur zat
discontinue dan_bahwa semua materi terdiri atas partikel-partikel yang amat
kecil yang disebut atom (a = tidak, tomos = dibagi). Hal ini bertentangan
dengan pendapat Aristoteles yang menyatakan bahwa zat bersifat continue (dapat
dibagi terus); kedua pendapat itu bersifat sangat spekulatif dan tidak dapat
ditunjang oleh eksperimen.
Pada masa Robert Boyle, yakni abad ke-17, para ahli fisika
mengembangkan sebuah teori baru tentang struktur materi, yakni teori
molekul. Menurut pendapat
ini, partikel terkecil
zat disebut molekul, dan
molekul-molekul zat yang sama akan sama semua sifatnya. Teori ini dapat
menerangkan antara lain peristiwa diferensiasi zat, perubahan wujud zat, dan
sifat-sifat gas dengan memuaskan.
a.
Teori
Atom Dalton
John Dalton (1766-1874), seorang guru sekolah di Inggris,
berlandaskan observasi-observasi kuantitatifnya pada awal abad ke-19
mengungkapkan teori atomnya yang terkenal yang dapat menerangkan
kejadian-kejadian kimia. Dengan teorinya ini, Dalton mampu menerangkan dua buah
hukum dasar ilmu kimia, yakni hukum kekekalan massa dari Lavoisier dan hukum
ketetapan perbandingan dari Proust.
Hipotesis Dalton berpangkal dari anggapan Demokritos,
kemudian menjadi dasar teori atom antara lain sebagai berikut.
(1)
Tiap-tiap
unsur terdiri dari partikel-partikel kecil yang disebut atom. Atom tidak dapat
dibagi- bagi.
(2)
Atom-atom
unsur yang sama, sifatnya sama, atom dari unsur yang berbeda, sifatnya juga
berbeda.
(3)
Atom
tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.
(4)
Reaksi
kimia terjadi karena penggabungan atau pemisahan atom-atom. (5) Senyawa ialah
hasil reaksi atom-atom penyusunnya.
Berdasarkan Uji ini, maka untuk membedakan antara atom unsur
yang satu dengan atom unsur yang lain, Berzellius mengembangkan tanda atom.
Tanda atom pada umumnya diturunkan dari nama Latin atau Yunani unsur yang
bersangkutan dengan mengambil huruf pertama dan seringkah ditambah dengan
sebuah huruf lain dalam nama itu.
Kecuali tanda atom, para ahli juga menggunakan Rumus kimia
sebagai lambang senyawa atau molekul senyawa. Misalnya air dituliskan H2Q,
glukosa C6H12O6’, asam sulfat H4SO4’ dan lain-jain.
5.
Susunan
Atom
Untuk menjelaskan berbagai pertanyaan yang masih belum
terjawab oleh teori atom, maka orang harus mengetahui susunan atom. Misalnya,
pertanyaan tentang apa yang menyebabkan atom-atom terikat bersama -sama sehingga membentuk zat yang lebih
kompleks? Mengapa atom suatu unsur dapat bereaksi dengan atom lain, mengapa
atom tembaga berbeda dengan atom besi?
Pengetahuan tentang susunan atom menjadi jelas setelah
penelitian-penelitian dari SirHumphry Davy dan Michael Faraday, keduanya
berasal dari Inggris.
Tabel
1
Daftar Beberapa Unsur
No.
|
Nama Asing/Indonesia
|
Tanda Atom
|
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
23.
|
Oksigen/Zat
asam
Hidrogen/Zat air
Carbonium/Zat
arang Nitrogen/Zat lemas Phosphor/Zat fosfor
Suifur/Zat
belerang Natrium
Kalium Calcium Barium Ferum/Zat
besi
Magnesium Mangan Chlorium Fluorium Aluminium
Silicium/Silikon Cuprum/Tembaga Aurum/Emas
Argentum/Perak
Hidrargyrum/Mercurium/Air raksa
Strontium
Plumbum/Timbal Uranium
Titanium
|
0
H C N P S
Na K Ca Ba Fe Mg Mn Cl
F Al Si Cu Au
Ag Hg Sr Pb U Ti
|
a.
Penemuan
Elektron dan Proton
Electron merupakan partikel atom pertama yang ditemukan.
Penemuan elektrom berawal dari penyelidikan tentang listrik melalui gas-gas
pada tekanan rendah.
Joseph John Thomson dan kawan-kawannya telah melakukan
percobaan mengenai hantaran listrik melalui berbagai gas dengan menggunakan
suatu tabung tertutup yang dapat dihampakan seperti tertera pada Gambar S
berikut ini. Pada ujung-ujung tabung_itu_terdapat kutub listrik positif atau
anoda dan kutub negative atau katoda.
Bila katoda dan anoda dihubungkan dengan sumber listrik
bertegangan tinggi dan tekanan gas di dalam tabung dikurangi menjadi sangal
kecil, yaitu sekitar 10-6 atmosfer, akan
terjadi pancaran sinar yang berasal dari katoda dan menuju ke anoda. Sinar itu
disebut sinar katoda.
Sinar katoda mempunyai sifat cahaya, tetapi sinar itu juga
mempunyai sifat-sifat lain. Antara lain, sinar itu dapat menggerakkan
baling-baling yang diletakkan dalam jalannya dan di dalam medan listrik sinar
itu dibelokkan ke arah pelat elektroda positif.
Sifat-sifat tersebut menunjukkan bahwa sinar katoda terdiri
dari partikel-partikel bermuatan listrik negatif. Partikel-partikel sinar
katoda dilepaskan oleh atom-atom yang terdapat pada katoda. Pada tahun 1897,
J.J. Thomson (1856-1940) membuktikan dengan eksperimen bahwa partikel sinar
katoda tidak bergantung pada bahan katoda.
Partikel itu disebut elektron.
Berdasarkan pengamatan ini, dapatlah ditarik kesimpulan bahwa tiap atom
unsur tentu mengandung elektron.
Seorang berkebangsaan Jerman bernama E. Goldstein pada,
tahun1886 menemukan suatu sinar lain di dalam tabung sinar katoda. Ia menemukan
bahwa apabila lempeng tabung katoda itu berlubang- lubang maka gas yang
terdapat di belakang katoda akan berpijar.
Pengamatan ini menunjukkan bahwa ada sejenis sinar yang
melewati lubang-lubang yang terdapat pada katoda. Sinar ini disebut sinar
saluran karena ia melalui saluran yang menghubungkan ruang belakang katoda
dengan ruang di antara kedua kutub. Karena sinar tersebut merambat ke katoda,
maka timbul dugaan bahwa
sinar itu terdiri
dari partikel-partikel yang
bermuatan positif. Dugaan
ini dikuatkan dengan percobaan-percobaan yang menunjukkan bahwa sinar
dibelokkan oleh suatu medan magnet dari jalannya yang lurus ke arah kutub
magnet dari magnet tersebut.
Percobaan-percobaan selanjutnya, dengan menggunakan berbagai
jenis gas, menunjukkan bahwa massa partikel positif dari sinar saluran itu
bergantung pada jenis yang digunakan. Partikel positif yang terkecil massanya
diperoleh bila gas yang digunakan adalah gas hidrogen partikel yang terkecil
ini kemudian disebut proton.
b.
Model
Atom
Dalton menggambarkan atom sebagai bola padat yang tidak
dapat dibagi lagi. Dengan penemuan elektron, maka (1) Model atom Dalton diganti
dengan (2) Model atom Thomson. Menurut
Thomson, atom berupa bola bermuatan positif dan pada tempat-tempat didalam bola
terdapat elektron-elektron, seperti kismis di dalam roti. Jumlah muatan positif
sama dengan jumlah muatan negatif sehingga atom bersifat netral.
Model atom Thomson mulai ditinggalkan ketika Ernest
Rutherford pada tahun 1909. yang dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden
menemukan bukti-bukti baru tentang_sifat-sifat atom. Bukti - bukti itu diperoleh dari eksperimen
yang disebut eksperimen penghabluran sinar alfa
Sinar alfa ialah sinar positif yang dapat dihasilkan dalam
tabung sinar katoda yang berisi gas helium, tetapi pada eksperi-men_ini
digunakan bahan radioaktif sebagai sumber partikel alfa yang berkecepaian
tinggi. Sinar alfa itu diarahkan pada lempeng logam yang sangat tipis. Pada eksperimen- eksperimen pertama ditemukan
bahwa hampir semua partikel melewati lembaran tipis itu tanpa ada penyimpangan
dari arah semula, tetapi sebagian kecil partikel ada yang disimpangkan dengan
sudut yang besar, malahan
ada yang disimpangkan
dengan sudut yang
hampir berlawanan. Untuk menjelaskan fenomena ini, pada tahun
1911 Rutherford mengadakan dugaan bahwa atom niscaya hampir seluruhnya terdiri
atas ruang kosong. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa kebanyakan partikel
yang melalui lembaran tipis itu berjalan menuruti garis lurus. Memperhitungkan
gaya tolak yang dipergunakan agar terjadi penyimpangan yang besar: Rutherford
selanjutnya menduga bahwa ada muatan positif atom dan dengan demikian merupakan
massa atom yang terkumpul dalam volume yang sangat kecil yang disebut inti atom
(the atomic nucleus). Inti atom harus merupakan bagian yang sangat kecil dari
atom, karena hanya sebagian kecil partikel alfa dibelokkan atau dipantulkan
dengan sudut yang besar. Di sekeliling inti atom beredar elektron-elektron.
Elektron-elektron itu sangat ringan dibandingkan dengan inti atom dan tidak
menghalangi jalan partikel alfa yang berkecepatan tinggi. Atom bersifat netral,
maka muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron yang mengelilingi inti.
Model atom menurut Rutherford dapat digambarkan pada halaman
berikut.
Proton merupakan suatu bagian ruang di dalam inti atom yang
mengadakan tarik-menarik dengan sejumlah elektron sesuai dengan jumlah muatan
inti. Jumlah proton di dalam inti atom disebut nomor atom.
J.J. Chadwick pada tahun 1932 secara kuantitatif telah
menyelidiki bagian inti atom yang lain yang bersifat netral. Partikel inti ini
disebut netron. Karena terdapat di dalam inti atom, proton dan netron disebut
pula nukleon. Jumlah nukleon merupakan nomor massa dari suatu atom.
Contoh:
atom Cl memiliki jumlah elektron = jumlah proton = 17.
Nomor
massanya = 35, sedangkan jumlah netronnya = 35 - 17 = 18 netron.
c.
Model
Atom Bohr
Pola atom Rutherford masih memiliki kelemahan-kelemahan yang
serius. Misalnya, terhadap pertanyaan-pertanyaan: Mengapa elektron-elektron
yang bermuatan negatif tidak tertarik dan melekat pada inti yang positif?
Menurut teori mekanika klasik tentang cahaya, elektron yang
bergerak harus disertai kehilangan tenaga kinetik elektron. Dengan demikian, kecepatan elektron itu semakin lama semakin
berkurang, jaraknya terhadap inti semakin kecil, dan akhirnya elektron itu akan
jatuh dan melekat pada inti. Di samping itu, terdapat beberapa pertanyaan yang
tidak terjawab. Misalnya, apakah semua atom mempunyai jumlah elektron yangsama
banyaknya? Apabila terdapat banyak
elektron dalam sebuah atom, bagaimana elektron-elektron itu disusun? Apakah
yang menyebabkan inti dan juga elektron-elektron tidak terlepas satu dari yang
lain? Untuk mengatasi kelemahan model atom Rutherford, Bohr mengajukan pendapat
yang revolusioner, yang sebagian bertentangan dengan mekanika klasik Newton.
Menurut Bohr, di sekitar inti_ itu hanya mungkin terdapat
lintasan-lintasan elektron yang berjumlah terbatas; pada_setiap lintasan itu
bergerak sebuah elektron yang dalam gerakannya tidak memancarkan sinar. Jadi, dalam setiap keadaan station, elektron
mengandung jumlah tenaga tetap dan terdapat dalam. Keadaan seimbang yang
mantap.
Hal
itu digambarkan sebagai berikut.
Pada
kulit atom tingkat energi K, L, M, N, dan seterusnya terdapat jumlah maksimum
elektron tertentu.
Menurut
urutan tingkat energinya :
K < L < M < N < 0 < P < Q
Maksimum
jumlah elektron pada tiap kulit dirumuskan 2n². Untuk kulit K dengan n = 1 akan terdapat jumlah elektron maksimum 2.1²
= 2 elektron.
Bila_pada suatu elektron yang dalam keadaan stationer
diberikan energi, maka elektron itu dapat dipindah ke tingkat energi yang lebih
tinggi. Keadaan ini disebut keadaan dibangkitkan (tereksitasi) yang bersifat
labil. Oleh sebab itu, elektron tersebut akan kembali ke tingkat energi semula
dengan memancarkan paket energi radiasi yang di sebut foton atau kuant
B.
Energi
Energi adalah suatu kemampuan untuk melakukan kerja atau
kegiatan. Tanpa energi, dunia ini akan diam atau beku. Dalam kehidupan manusia selalu terjadi kegiatan dan untuk kegiatan
otak serta otot diperlukan energi. Energi itu diperoleh melalui proses oksidasi
(pembakaran) zat makanan yang masuk ke tubuh berupa makanan. Kegiatan manusia
lainnya dalam memproduksi barang, transportasi, dan lainnya juga memerlukan
energi yang diperoleh dari bahan sumber energi atau sering disebut sumber daya
alam (natural resources).
Sumber
daya alam itu dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu
1.
Sumber
daya alam yang dapat diperbarui (renewable) atau hampir tidak dapat habis
misalnya: tumbuhan hewan. air, tanah, sinar matahari, angin, dan sebagainya;
2.
Sumber
daya alam yang tidak dapat diperbarui (unrenewable) atau habis, misalnya:
minyak bumi atau batu bara.
Selanjutnya, secara terinci energi dibedakan atas
butir-butir berikut dan perlu diketahui bahwa energi dapat diubah dari suatu
bentuk ke bentuk lainnya. Misalnya, energi potensial air (air terjun) dapat
diubah menjadi energi gerak, energi listrik, dan seterusnya.
1.
Energi
Mekanik
Energi mekanik dapat dibedakan atas dua pengertian.
yaitu_energj potensial dan energi kinetik. Jumlah kedua energi itu dinamakan
energi mekanik. Setiap benda mempunyai berat, maka baik dalam keadaan diam atau
bergerak setiap benda memiliki energi. Misalnya energi yang tersimpan dalam air
yang dibendung pada sebuah waduk bersifat tidak aktif dan disebut energi potensial
(energi tempat). Bila waduk dibuka, air akan mengalir dengan deras, sehingga
energi air menjadi aktif. Mengalirnya air ini adalah dengan energi kinetik
(tenaga gerak).
Air waduk pada contoh di atas juga memiliki energi potensial
karena letaknya. Semakin tinggi letak air waduk terhadap permukaan air laut,
semakin besar energi potensialnya. Secara matematis, kenyataan itu dapat dirumuskan
sebagai berikut.
Epotensial : mgh
m :
massa benda
g :
besar gravitasi bumi
h :
jarak ketinggiannya
Sedangkan
besarnya energi kinetik dapat dirumuskan : Ekinetik : ½ m V²
V :
kecepatan gerak benda
Artinya,
suatu benda yang kecepatannya besar akan besar pula energi kinetiknya.
2.
Energi
Panas
Energi panas juga sering disebut sebagai kalor. Pemberian
panas_kepada suatu benda dapat menvebabkan
kenaikan suhu benda_itu_ataupun bahkan
terkadang dapat menyebabkan perubahan bentuk, perubahan
ukuran, atau perubahan volume benda itu.
Ada tiga istilah yang penggunaannya sering_kacau, yaitu
panas, kalor, dan suhu. Panas adalah salah satu bentuk energi. Energi panas
yang berpindah disebut kalor, sementara suhu ada- lah derajat panas suatu
benda.
Ketika merebus air berarti energi panas diberikan kepada
air, yang berasal dari energi yang tersimpan di dalam bahan bakar kayu atau
minyak tanah sehingga suhu air naik. Jika pemberian energi panas diteruskan
sampai suhu air mencapai titik didihnya, maka air akan menguap dan berubah
bentuk menjadi uap air.
Banyaknya energi panas
yang diberikan dapat dihitung dengan menggunakan hubungan rumus:
Q =
m x c t kalori, di mana
Q =
menyatakan banyaknya energi panas dalam kalori
m =
menyatakan massa benda / zat yang mendapatkan energy panas
c =
menyatakan kalor jeni s benda/zat yang mendapatkan panas
t
= menyatakan kenaikan (perubahan)
suhu.
3.
Energi
Magnetik
Energi magnetik dapat dipahami dengan mengamati gejala yang
timbul ketika dua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu
dengan yang lain. Seperti diketahui bahwa setiap magnet mempunyai 2 macam
kutub, yaitu kutub magnet utara dan kutub magnet selatan. Jika dua batang
magnet kutub-kutubnya yang senama (u - u/s - s) saling didekatkan maka kedua
magnet akan saling tolak-menolak. Sebaliknya, kedua magnet akan saling
tarik-menarik apabila yang saling berdekatan adalah kedua kutub, tidak senama
(u - s).
Kedua kutub magnet memiliki kemampuan untuk saling melakukan
gerakan. Kemampuan itu adalah energi yang tersimpan di dalam magnet dan energi
inilah yang disebut sebagai energi magnetik. Semakin semakin besar energi magnetik
yang dimiliki oleh suatu magnet, semakin besar pula gaya yang ditimbulkan oleh
magnet itu.
Pengertian tentang energi magnetik akan bertambah jelas jika
dipahami melalui suatu penelitian medan magnet. Di sekitar kutub suatu magnet
terdapat medan magnet, yaitu ruangan atau daerah di sekeliling kutub magnet di
mana energi magnetik masih dapat dirasakan. Hal ini dapat diperhatikan
gejalanya apabila suatu benda kecil maupun suatu magnet yang lemah diletakkan
sekitar suatu kutub magnet, maka benda kecil atau magnet yang lemah itu akan
bergerak. Ini berarti di sekeliling magnet yang menimbulkan medan magnet ada
kemampuan untuk menggerakkan benda lain. Kemampuan tersebut tidak lain adalah
energi magnetik. Magnet akan dapat menarik benda lain apabila benda tersebut
dalam bentuk magnet. Benda yang dapat menjadi magnet yaitu besi, dan baja.
4.
Energi
Listrik
Energi listrik ditimbulkan/dibangkitkan melalui
bermacam-macam cara. Misalnya: (1) dengan sungai atau air terjun yang
memilikienergi kinetik; (2) dengan energi angin yang dipakai untuk menggerakkan
kincir angin; (3) dengan menggunakan accu (energi kimia); (4) dengan menggunakan
tenaga uap yang dapat memutar generator listrik; (5) dengan menggunakan tenaga
diesel; dan (6) dengan menggunakan tenaga nuklir.
Kegunaan dan energi
listrik dalam kehidupan
sehari-hari bajivak sekali
yang dapat dirasakan, terutama di
kehidupan kota-kota besar, bahkan sebagai penerangan yang sekarang sudah
digunakan sampai jauh ke pelosok pedesaan.
Di samping dapat dilihat kegunaannya, maka dapat dilihat
energi apa saja yang dapat dihasilkan dari energi listrik. Misalnya untuk
menyalakan lampu penerangan di rumah-rumah maka energi listrik diubah menjadi
energi cahaya; untuk menggerakkan mesin maka energi listrik diubah menjadi
energi mekanik; untuk proses penyepuhan maka energi listrik diubah menjadi
energi kimia.
Jelaslah bahwa energi listrik benar-benar mempunyai peranan
yang besar, baik di dalam kehidupan rumah tangga maupun di bidang industri dan
lain-lain.
5.
Energi
Kimia
Yang dimaksud dengan energi kimia ialah energi yang
diperoleh melalui suatu proses kimia. Energi yang dimiliki manusia dapat
diperoleh dari makanan yang dimakan melalui proses kimia.
Jika kedua macam atom-atom karbon dan atom oksigen, tersebut
dapat bereaksi, akan terbentuk molekul baru yaitu karbondioksida. Bergabungnya
kedua atom tersebut memerlukan energi. Kalori tersebut dikenal sebagai energi
kimia. Bila kedua atom yang telah tergabung dipisahkan, maka akan melepaskan
energi. Energi yang terbebas disebut energi eksoterm. Pada reaksi korek api,
juga dihasilkan energi panas yang melalui suatu proses kimia.
Bertambah jelaslah
kiranya untuk memahami adanya energi
yang disebut energi kimia melalui pengertian yang disebut reaksi
eksoterm di mana berlangsungnya reaksi kimia disertai pembebasan kalori yang
disebut energi kimia.
6.
Energi
Bunyi
Bunyi dapat juga diartikan
getaran sehingga energi bunyi berarti juga getaran. Getaran selaras mempunyai energi dua
macam, yaitu energi potensial dan energi kinetik. Melalui pemba- hasan secara
matematis dapat ditunjukkan bahwa jumlah kedua macam energi pada suatu getaran
selaras adalah selalu tetap dan besarnya tergantung massa, simpangan, dan waktu
getar atau periode. Untuk contoh yang lebih jelas mengenai adanya energi bunyi atau
energi getaran yaitu apabila orang melihayatuhnya. jejiiiah benda dari ketinggian tertentu. Pndn snnt
henda itu jatuh di suatu lantai, energi kinetiknya berubah menjadi energi panas
dan juga energi getaran, yaitu timbulnya suatu getaran pada lantai_yang menimbulkan bunyi. Apabila
getaran yang ditun- jukkan itu sangat
besar, akan dapat dirasakan adanya energi getarannya yaitu dengan terlihatnya
getaran pada benda-benda lain di sekitarnya. Meledaknya suatu bom, menimbulkan
getaran yang hebat dan energi getarannya mampu merobohkan bangunan ataupun
memecahkan kaca-kaca yang tebal.
Gendang_telinga manusia juga hanya mampu menerima energi
getaran yang ditimbulkan oleh sumber getar yang frekuensi paling rendahnya
adalah 16 getaran per detik (Hertz) dan
paling besar 20.000 getaran per detik.
7.
Energi
Nuklir
Energi nuklir djdapatkan apabila suatu atom pecah menjadi
atom yang lain dan pecahan tersebut disertai pembebasan energi. Satu-satunya
sumber energi nuklir yang sangat besar adalah uranium. Di dalam reaksi atom,
atom uranium ditembakkan dengan neutron sehingga masuk ke inti uranium dan
kemudian pecah. Pecahnya atom uranium disertai pembebasan energi yang amat
besar dan dihasilkan juga dua neutron baru. Neutron baru tersebut akan
menembaki atom uranium yang lain dan diikuti peristiwa yang sama. Demikian
proses itu berlangsung secara terus-menerus dan disebut sebagai berlangsungnya
reaksi berantai yang sangat cepat dengan pengeluaran energi yang dahsyat.
Energi nuklir dapat digambarkan seperti energi yang disimpan
di dalam arloji ketika arloji itu diputar. Apabila kunci yang menahan pir
arloji itu dibuka dengan tiba-tiba, energi yang tersimpan tadi akan keluar
semuanya dengan sangat kuat -dan arloji mempunyai kemungkinan dapat menjadi
rusak. Apabila energi tersebut dilepaskan dengan perlahan-lahan dan disalurkan
melalui gir dan roda-roda serta mekanisme halus lainnya, energi tersebut akan
memberi manfaat bagi jalannya arloji. Demikian juga halnya dengan energi
nuklir. Apabila tidak dikendalikan dengan baik penggunaannya, energi nuklir
akan dapat membinasakan manusia, seperti yang terjadi dalam Perang Dunia Kedua
di mana kota Hirosima dan Nagasaki telah dibom atom oleh Amerika Serikat.
Namun, dengan maksud menuju suasana damai dan aman, maka energi nukiir itu dapat
dimanfaatkan untuk kesejahteraan hidup.
Dalam kemajuan sains dan teknologi akhir-akhir ini, energi
nuklir digunakan di antaranya pada kapal bertenaga nuklir, lokomotif bertenaga
nuklir, pesawat terbang bertenaga nuklir, pembangkit tenaga listrik, dan juga
digunakan untuk keperluan kesehatan.
8.
Energi
Cahaya atau Cahaya
Energi cahava terutama cahaya matahari banyak diperlukan
terutama oleh tumbuhan yang berhijau
daun. Tumbuhan itu membutuhkan energi cahaya untuk mengadakan proses
fotosintesis.
Dengan kemajuan teknologi saat ini dapat juga digunakan
energi dari sinar yang dikenal dengan nama sinar laser. Yang dimaksud dengan
sinar laser ialah sinar pada suatu gelombang yang sama dan yang amat kuat.
Sinar laser banyak sekali digunakan dan meliputi banyak bidang. Misalnva dalam bidang
industri besar digunakan dalam pembuatan senjata laser yang dapat menembus baja
yang tebalnya 2 cm dan lain-lainnya. Penggunaan sinar laser dalam bidang
kesehatan menunjukkan bahwa banyak penyakit-penyakit yang dapat dimusnahkan
dengan sinar laser. Sudah bukan menjadi persoalan lagi bagi para ahli yang
mempergunakan sinar laser. Seperti halnya perawatan yang berasal dari China
yang terkenal dengan Akupuntur, perawatan dengan cara ini telah dimodernisir
oleh ahli-ahli dunia Barat.
Baru-baru ini, sebuah perusahaan di Ottenbum telah membuat
pesawat istimewa untuk mengadakan akupuntur, yaitu dengan perantaraan sinar
laser. Keuntungan akupuntur laser jika dibandingkan dengan akupuntur biasa
ialah bahwa waktu perawatan jauh lebih singkat dan jauh lebih ringan. Perawatan
dengan laser itu tidak dapat memasukkan hama ke dalam badan. Pengetahuan itu
diperoleh dari pengalaman di China yang dikumpulkan dalam ribuan tahun dan saat
ini dilengkapi dengan pengetahuan modern tentang ilmu hayat serta ilmu faal
tubuh. Dengan demikian, para dokter dapat mengadakan perawatan akupuntur laser
yang lebih baik dan lebih lengkap.
Seorang sarjana dari Hongaria yang bernama Meester menemukan
bahwa sinar laser yang lemah mempunyai pengaruh yang baik atas proses
penyembuhan luka-luka. Sinar laser yang digunakan adalah sebuah pesawat laser
gas, sedangkan gas yang dipergunakan untuk tujuan ini adalah helium dan neon.
Di lapangan kedokteran, pemakaian laser di bidang pembedahan
kini sudah melalui taraf percobaan. Serombongan dokter yang bekerja dalam
klinik Universitas kota Munchen adalah ahli-ahli pertama yang langsung dapat
mengeluarkan bengkak-bengkak kanker yang kecil dalam kandungan air kencing.
Bertentangan dengan cara-cara peralatan lama, maka dengan
cara yang baru ini bengkak- bengkak yang berbahaya tersebut lebih mudah
dibekukan dan dapat secara lebih radikal lagi, walaupun berada di tempat-tempat
yang sulit. Suatu segi yang paling mengagumkan dari cara baru ini ialah bahwa
orang yang dirawat tidak berdarah sedikit pun. Selain itu, perawatan ini tidak
banyak memakan waktu. Bengkak-bengkak yang berbahaya, meskipun terletak di
bagian jaringan otot yang dalam, dapat dirusak seluruhnya, dan waktu pasien
harus berbaring dalam rumah sakit juga jauh lebih singkat. Dari
penyelidikan-penyelidikan yang dilakukan pada para pasien setelah mereka
dibedah, terbukti bahwa di sekitar tempat pembekuan itu tidak ditemukan sel-sel
kanker lagi.
9.
Energi
Matahari
Energi matahari adalah energi yang paling besar dan paling
murah di alam ini. Dikatakan murah karena manusia tidak perlu membeli untuk
mendapatkan energi matahari itu. Matahari memancarkan energinya dalam bentuk
gelombang-gelombang radiasi. Energi yang dipancarkan ini besarnya tidak kurang
dari 3,8 x 1033 erg tiap detik. Di antara jumlah energi yang dipancarkan
itu, bumi hanya menerima
sedikit sekali dibandingkan
dengan seluruh jumlah
energi yang dipancarkan.
Energi matahari dapat dimanfaatkan untuk_berbagai keperluan,
diantaranya ialah untuk (1) penggerak satelit buatan (satelit palapa), (2)
untuk kompor matahari ,(3) proses fotosintesis pada tumbuhan hijau, (4)
penyuling air, dan (5) listrik tenaga surya.
Pertanyaan :
1.
Apakah
yang dimaksud dengan zat atau materi?
2.
Apakah
beda massa dan berat suatu zat?
3.
Apa
arti struktur materi menurut teori continue dan discontinue?
4.
Apakah
energi kimia itu? Beri contoh!
5.
Bila
kita menjatuhkan suatu benda dari ketinggian tertentu di atas lantai, maka
energi potensial dan energi kinetik akan diubah menjadi energi apa saja?
6.
Apakah
energi nuklir itu dan bagaimana cara memperolehnya?
7.
Energi
sinar mempunyai manfaat dalam berbagai lapangan. Sebutkan manfaat sinar laser
dalam kedokteran!
Masih berlanjut.... Bab 3 Alam semesta dan tata surya
DAFTAR PUSTAKA
Jasin
Maskoeri, 2009, “Ilmu Alamiah Dasar”, Jakarta : PT Raja Grafindo Persada. Ngili
Yohanis, 2010, “BioKimia Dasar”, Bandung : Rekayasa Sains.
Sumardi
Yosaphat, 2004, “Konsep Dasar IPA 1” :Materi dan Energi ,Jakarta : Pusat
Penerbitan
Terbuka.
Silaban
Pantur ditkk, 1985,”Fisika edisi ketiga, Jakarta : Penerbit Erlangga.
Tjasyono
Bayong, 2009, “Ilmu Kebumian dan Antariksa : Alam Semesta”, Jakarta : PT Remaja
Rosdakarya.