ENERGI & PROSES FISIOLOGI TUMBUHAN

Contoh: Bahan bakar minyak digunakan sebagaisumber energi untuk kendaraan bermotor.

Proses Pertumbuhan Tanaman : Merupakan kumpulandari berbagai aktivitas mulai dari tingkat molekulerhingga keseluruhan tubuh tanaman.

Berdasarkan sumber energi yang digunakanorganisme hidup dibagi menjadi 4 kelompok:

1. Chemotrophs (senyawa organik)2. Phototrophs (cahaya)3. Chemoheterotrops (bahan organik + karbon)

Manusia dan Hewan4. Photoautotrophs (radiasi matahari + CO2

(sebagai sumber karbon) Tanaman Tingkat tinggi

KRT-2008 1

Contoh: Bahan bakar minyak digunakan sebagaisumber energi untuk kendaraan bermotor.

Proses Pertumbuhan Tanaman : Merupakan kumpulandari berbagai aktivitas mulai dari tingkat molekulerhingga keseluruhan tubuh tanaman.

Berdasarkan sumber energi yang digunakanorganisme hidup dibagi menjadi 4 kelompok:

1. Chemotrophs (senyawa organik)2. Phototrophs (cahaya)3. Chemoheterotrops (bahan organik + karbon)

Manusia dan Hewan4. Photoautotrophs (radiasi matahari + CO2

(sebagai sumber karbon) Tanaman Tingkat tinggi

Dalam studi energi HukumThermodinamika I yangmenyatakan: Energi tidak dapatdiciptakan dan tidak dapatdimusnahkan Dikenal : HukumKekekalan Energi dan Massa

Energi Surya yang diterima tanamanberubah bentuk dari energielektromagnetik menjadi zat kimia(energi kimia) yaitu senyawa yangmengandung energi tinggi danreduktan

Energi Kimia ini digunakan untukmensintesis Karbohidrat yangmerupakan bahan dasarpembentukan senyawa2 penyusunsel, jaringan, organ dan keseluruhantubuh tanaman

Energi Surya pada akhirnya berubahmenjadi Energi Biomassa dalampertumbuhan tanaman

KRT-2008 2

Dalam studi energi HukumThermodinamika I yangmenyatakan: Energi tidak dapatdiciptakan dan tidak dapatdimusnahkan Dikenal : HukumKekekalan Energi dan Massa

Energi Surya yang diterima tanamanberubah bentuk dari energielektromagnetik menjadi zat kimia(energi kimia) yaitu senyawa yangmengandung energi tinggi danreduktan

Energi Kimia ini digunakan untukmensintesis Karbohidrat yangmerupakan bahan dasarpembentukan senyawa2 penyusunsel, jaringan, organ dan keseluruhantubuh tanaman

Energi Surya pada akhirnya berubahmenjadi Energi Biomassa dalampertumbuhan tanaman

Persamaan Einstein: E = m.c2

Menjelaskan hubungan antara energi denganmassam = massa suatu benda gc = kecepatan cahaya (2,997925 x 108 m/det) cm/det

E = energi yang dapat dihasilkan suatu benda erg

Semakin besar massa maka semakinbesar energinya

Pembentukan suatu satuan massamemerlukan sejumlah energi erg = dyn.cm = g.cm.s-2

1 J (joule) = 1 N (newton) = 10-7 erg1 cal = 4.184 J

KRT-2008 3

Menjelaskan hubungan antara energi denganmassam = massa suatu benda gc = kecepatan cahaya (2,997925 x 108 m/det) cm/det

E = energi yang dapat dihasilkan suatu benda erg

Semakin besar massa maka semakinbesar energinya

Pembentukan suatu satuan massamemerlukan sejumlah energi erg = dyn.cm = g.cm.s-2

1 J (joule) = 1 N (newton) = 10-7 erg1 cal = 4.184 J

Konsep Umum EnergiSuatu benda karena kedudukannya mempunyai

energi tambahan di luar dari massa benda itusendiri

Batu yang jatuh dari ketinggian tertentu diatas permukaan tanah ke tempat yang lebihrendah massanya tidak berubah Energi yang tidak digunakan tetapi

tersedia secara potensial disebut: EnergiPotensial

Energi yang terlibat dalam pergerakan suatubenda Energi Kinetik Orang menulis atau berlari

KRT-2008 4

Suatu benda karena kedudukannya mempunyaienergi tambahan di luar dari massa benda itusendiri

Batu yang jatuh dari ketinggian tertentu diatas permukaan tanah ke tempat yang lebihrendah massanya tidak berubah Energi yang tidak digunakan tetapi

tersedia secara potensial disebut: EnergiPotensial

Energi yang terlibat dalam pergerakan suatubenda Energi Kinetik Orang menulis atau berlari

Teori Kinetik Berasal dari kata Kinetikos = membuat gerakan /

aktivitas Merupakan landasan dasar dari pengetahuan

energi Konsep ini menyatakan: Semua partikel (atom &

molekul) berada dalam gerakan konstan padasemua tingkat temperatur di atas nol absolut

Fungsi daun sebagai tempat masuknya CO2melalui proses difusi

Energi radiasi matahari berubah menjadi energikimia dalam tanaman

Pergerakan suatu benda / obyek berdasarkan TeoriKinetik dibedakan menjadi 3:

1. Gerak lurus (Kinetik Translasi)2. Gerak berputar (Kinetik Rotasi)3. Gerak bergetar (Kinetik Vibrasi)

KRT-2008 5

Berasal dari kata Kinetikos = membuat gerakan /aktivitas

Merupakan landasan dasar dari pengetahuanenergi

Konsep ini menyatakan: Semua partikel (atom &molekul) berada dalam gerakan konstan padasemua tingkat temperatur di atas nol absolut

Fungsi daun sebagai tempat masuknya CO2melalui proses difusi

Energi radiasi matahari berubah menjadi energikimia dalam tanaman

Pergerakan suatu benda / obyek berdasarkan TeoriKinetik dibedakan menjadi 3:

1. Gerak lurus (Kinetik Translasi)2. Gerak berputar (Kinetik Rotasi)3. Gerak bergetar (Kinetik Vibrasi)

Catatan:1. Suatu gas tersusun dari sejumlah besar

atom & molekul yang dipisahkan oleh jarakyang relatif cukup besar dibandingkandengan ukurannya

2. Molekul mempunyai massa, tetapivolumenya sangat kecil sehingga dapatdiabaikan

3. Molekul2 berada dalam gerakan acakkonstan pada garis lurus

4. Tabrakan di antara molekul2 dan di antaramolekul dengan dengan dinding pembatasbersifat elastis yaitu: energi kinetik dapatditransfer dari suatu molekul ke molekullain, tetapi energi kinetik tersebut tidakdikonversi ke bentuk energi lain sepertipanas

KRT-2008 6

1. Suatu gas tersusun dari sejumlah besaratom & molekul yang dipisahkan oleh jarakyang relatif cukup besar dibandingkandengan ukurannya

2. Molekul mempunyai massa, tetapivolumenya sangat kecil sehingga dapatdiabaikan

3. Molekul2 berada dalam gerakan acakkonstan pada garis lurus

4. Tabrakan di antara molekul2 dan di antaramolekul dengan dengan dinding pembatasbersifat elastis yaitu: energi kinetik dapatditransfer dari suatu molekul ke molekullain, tetapi energi kinetik tersebut tidakdikonversi ke bentuk energi lain sepertipanas

Energi KinetikEnergi Kinetik Translasi (EKT): EKT = ½.m.v2

W = m.g Dimana: v = kevepatan

w = berat bendag = gravitasi

Energi Kinetik Rotasi (EKR): Molekul yang memiliki dua atau lebih atom yang berbeda

(heteronuklir) dapat melakukan gerak berputar Energi yang timbul akibat rotasi atom dalam molekul

seperti pada peristiwa gelombang mikro spektroskopdisebut: Energi Kinetik Rotasi

Energi Kinetik Vibrasi (EKV): Energi yang timbul pada pergerakan atom secara vibrasi

dalam molekul disebut: Energi Kinetik Vibrasi. Dalam peristiwa ini Energi Translasi & Energi Potensial

dipertukarkan secara terus-menerus dan jumlahnyakonstan, asal tidak terjadi pemancaran keluar

KRT-2008 7

Energi Kinetik Translasi (EKT): EKT = ½.m.v2

W = m.g Dimana: v = kevepatan

w = berat bendag = gravitasi

Energi Kinetik Rotasi (EKR): Molekul yang memiliki dua atau lebih atom yang berbeda

(heteronuklir) dapat melakukan gerak berputar Energi yang timbul akibat rotasi atom dalam molekul

seperti pada peristiwa gelombang mikro spektroskopdisebut: Energi Kinetik Rotasi

Energi Kinetik Vibrasi (EKV): Energi yang timbul pada pergerakan atom secara vibrasi

dalam molekul disebut: Energi Kinetik Vibrasi. Dalam peristiwa ini Energi Translasi & Energi Potensial

dipertukarkan secara terus-menerus dan jumlahnyakonstan, asal tidak terjadi pemancaran keluar

Energi NuklirEnergi yang dihasilkan dari perubahan status

partikel penyusun inti adalah Energi NuklirEnergi yang dihasilkan sangat besar reaksi fisi

nuklir atau pembelahan inti (Nuclear Fission)Contoh:Uranium (U) yang dibombardir dengan neutron (n) menghasilkan perubahan jumlah neutrondalam inti (235 menjadi 236), tetapi jumlahproton tetap (92)

Bom Hidrogen yang terjadi karena penggabungan(Fusi) inti Hidrogen

KRT-2008 8

Energi yang dihasilkan dari perubahan statuspartikel penyusun inti adalah Energi Nuklir

Energi yang dihasilkan sangat besar reaksi fisinuklir atau pembelahan inti (Nuclear Fission)

Contoh:Uranium (U) yang dibombardir dengan neutron (n) menghasilkan perubahan jumlah neutrondalam inti (235 menjadi 236), tetapi jumlahproton tetap (92)

Bom Hidrogen yang terjadi karena penggabungan(Fusi) inti Hidrogen

Energi ElektronEnergi Elektron yaitu: Energi yang timbul karena perubahan

kedudukan orbit elektronSesuai dengan model yang diajukan oleh Niels Bohr Atom

mempunyai elektron (e) yang berada pada orbit tertentu danbergerak mengitari inti atom

Atom atau molekul mempunyai tingkat energi paling rendah jikaelektron berada pada orbit terendah yang disebut: Orbit Dasar

Gaya yang menahan elektron pada suatu orbit tertentu terdiri atas:gaya tarik inti ke arah pusat yang dikenal dengan Gaya Coulomb(gaya centrifugal) sebesar k (Ze2) / r2 dan daya gerak elektron kearah luar (gaya centripetal) sebesar mv2/r

Dalam keadaan setimbang, kedua gaya tersebut sama, sehinggamv2 = k (Ze2) / r2 dimana:

k = konstanta (8,9874 x 109 N.m2/c2)Z = jumlah protone = muatan elektron saat bergerak melintasi garis singgung orbit

Energi elektron semakin kecil (semakin negatif) bila r semakin kecil sebagai akibat dari energi potensial yang hilang karena elektronsemakin mendekati inti

KRT-2008 9

Energi Elektron yaitu: Energi yang timbul karena perubahankedudukan orbit elektron

Sesuai dengan model yang diajukan oleh Niels Bohr Atommempunyai elektron (e) yang berada pada orbit tertentu danbergerak mengitari inti atom

Atom atau molekul mempunyai tingkat energi paling rendah jikaelektron berada pada orbit terendah yang disebut: Orbit Dasar

Gaya yang menahan elektron pada suatu orbit tertentu terdiri atas:gaya tarik inti ke arah pusat yang dikenal dengan Gaya Coulomb(gaya centrifugal) sebesar k (Ze2) / r2 dan daya gerak elektron kearah luar (gaya centripetal) sebesar mv2/r

Dalam keadaan setimbang, kedua gaya tersebut sama, sehinggamv2 = k (Ze2) / r2 dimana:

k = konstanta (8,9874 x 109 N.m2/c2)Z = jumlah protone = muatan elektron saat bergerak melintasi garis singgung orbit

Energi elektron semakin kecil (semakin negatif) bila r semakin kecil sebagai akibat dari energi potensial yang hilang karena elektronsemakin mendekati inti

Energi Radiasi MatahariEnergi radiasi matahari yang digunakan dalam

proses fotosintesis timbul dari reaksi nuklir yaitufusi inti Hidrogen akibat temperatur yang sangattinggi

Persamaan Stefan-Boltzmann dapat digunakanuntuk menaksir tingkat radiasi berdasarkantemperatur: R = εσT4 dimana:R = pancaran (flux) radiasi (ly/min)ε = konstanta emisivitas (0 < ε < 1)

= menggambarkan kapasitas suatubenda mengabsorbsi dan memancarkanradiasi

σ = konstanta Stefan-Boltzmann(5,67032 x 10-8 Wm-2K-4)

T = temperatur absolut (273 + 0C)Radiasi matahari mempunyai suhu pada intinya

sebesar 19.450.000 0C

KRT-2008 10

Energi radiasi matahari yang digunakan dalamproses fotosintesis timbul dari reaksi nuklir yaitufusi inti Hidrogen akibat temperatur yang sangattinggi

Persamaan Stefan-Boltzmann dapat digunakanuntuk menaksir tingkat radiasi berdasarkantemperatur: R = εσT4 dimana:R = pancaran (flux) radiasi (ly/min)ε = konstanta emisivitas (0 < ε < 1)

= menggambarkan kapasitas suatubenda mengabsorbsi dan memancarkanradiasi

σ = konstanta Stefan-Boltzmann(5,67032 x 10-8 Wm-2K-4)

T = temperatur absolut (273 + 0C)Radiasi matahari mempunyai suhu pada intinya

sebesar 19.450.000 0C

Energi Radiasi MatahariTEORI GELOMBANG:

c = v . λDimana: c = kecepatan cahaya

v = frekuensiλ = panjang gelombang

Radiasi matahari yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman adalah padakisaran panjang gelombang 400-700 nm yang disebut: visibleradiation atau Photosynthetically Active Radiation (PAR)

TEORI KUANTA: Dikembangkan oleh Newton dan Einstein Merupakan landasan dasar yang digunakan untuk menjelaskan

hubungan energi matahari dengan proses fotosintesis Partikel energi (Kuanta atau Photon) dari radiasi lebih besar dari

energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari molekulelektron akan emisi, dan sebaliknya

Jumlah energi yang dikandung suatu kuanta atau photonberhubungan dengan panjang gelombang

KRT-2008 11

TEORI GELOMBANG:c = v . λ

Dimana: c = kecepatan cahayav = frekuensiλ = panjang gelombang

Radiasi matahari yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman adalah padakisaran panjang gelombang 400-700 nm yang disebut: visibleradiation atau Photosynthetically Active Radiation (PAR)

TEORI KUANTA: Dikembangkan oleh Newton dan Einstein Merupakan landasan dasar yang digunakan untuk menjelaskan

hubungan energi matahari dengan proses fotosintesis Partikel energi (Kuanta atau Photon) dari radiasi lebih besar dari

energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari molekulelektron akan emisi, dan sebaliknya

Jumlah energi yang dikandung suatu kuanta atau photonberhubungan dengan panjang gelombang

Teori Kuanta Semakin pendek panjang gelombang, maka semakin

tinggi energinya cahaya violet (λ=410 nm)mempunyai energi lebih besar dari cahaya biru (460nm), kuning (580 nm), orange (620 nm) dan merah(660 nm)

E = h.v dimana:E = energi satu photon cahaya pada

suatu panjang gelombang tertentuh = konstanta Planck (6,6x10-27erg.det.)v = frekuensi

Karena: frekuensi = kecepatan cahaya (c) dibagi denganpanjang gelombang (λ)

maka: E = h.c / λ Radiasi photon biru dan merah dapat mengeksitasi

elektron molekul fotosintesis (klorofil), tetapi jumlahmaksimum energi yang tersedia biasanya dibatasipada panjang gelombang dekat puncak absorpsimerah (680 nm)

KRT-2008 12

Semakin pendek panjang gelombang, maka semakintinggi energinya cahaya violet (λ=410 nm)mempunyai energi lebih besar dari cahaya biru (460nm), kuning (580 nm), orange (620 nm) dan merah(660 nm)

E = h.v dimana:E = energi satu photon cahaya pada

suatu panjang gelombang tertentuh = konstanta Planck (6,6x10-27erg.det.)v = frekuensi

Karena: frekuensi = kecepatan cahaya (c) dibagi denganpanjang gelombang (λ)

maka: E = h.c / λ Radiasi photon biru dan merah dapat mengeksitasi

elektron molekul fotosintesis (klorofil), tetapi jumlahmaksimum energi yang tersedia biasanya dibatasipada panjang gelombang dekat puncak absorpsimerah (680 nm)

Teori Kuanta Energi ekstra dari photon biru tidak dapat digunakan dengan

baik, karena hanya bertahan dalam waktu yang sangat singkat Energi cahaya merah dengan λ = 680 nm adalah:

E = h.c / λE = 6,6x10-27erg.det x 3x1017nm/det x 1/680 nm

= 2,9x10-12erg.det Catatan:

3x1010cm/det = 3x1017nm/det1 einstein = 1 mol kuanta1 photon = 1 kuanta cahaya (radiasi)1 J.m-2.det-1 = 1 W.m-2

1 cal.cm-2.min-1 = langley = 697,8 W.m-2

10.000 foot-candle = 350 W.m-2

1 foot-candle = 10,76 lux1 Joule = 107 erg1 calori = 4,2 Joule

KRT-2008 13

Energi ekstra dari photon biru tidak dapat digunakan denganbaik, karena hanya bertahan dalam waktu yang sangat singkat

Energi cahaya merah dengan λ = 680 nm adalah:E = h.c / λE = 6,6x10-27erg.det x 3x1017nm/det x 1/680 nm

= 2,9x10-12erg.det Catatan:

3x1010cm/det = 3x1017nm/det1 einstein = 1 mol kuanta1 photon = 1 kuanta cahaya (radiasi)1 J.m-2.det-1 = 1 W.m-2

1 cal.cm-2.min-1 = langley = 697,8 W.m-2

10.000 foot-candle = 350 W.m-2

1 foot-candle = 10,76 lux1 Joule = 107 erg1 calori = 4,2 Joule