MAKALAH SAINS TERINTEGRASI ENERGI

of 35 /35
ENERGI Oleh : Nama : I Made Ardi Bayu Saputra NIM : 1429061005 1

Embed Size (px)

description

sains

Transcript of MAKALAH SAINS TERINTEGRASI ENERGI

ENERGIOleh :

Nama

: I Made Ardi Bayu Saputra

NIM

: 1429061005

Program Studi Pendidikan Sains

Program Pasca Sarjana

Universitas Pendidikan Ganesha

Singaraja

2014

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang atas rahmat-Nya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah yang berjudul Energi Penulisan makalah adalah merupakan salah satu tugas mata kuliah Sains Terintegrasi, Universitas Pendidikan Ganesha.Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini.

Dalam penulisan makalah ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan makalah ini, khususnya kepada, Dosen mata kuliah Sains Terintegrasi dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan dalam penulisan makalah ini.

Singaraja, 11 Oktober 2014

PenyusunDaftar IsiiiKATA PENGANTAR

iiiDaftar Isi

BAB I 1PENDAHULUAN

11.1Latar Belakang

BAB II 3PEMBAHASAN

32.1Peranan Energi dalam Bidang Ilmu Fisika

42.1.1Energi potensial gravitasi

62.1.2Energy Kinetik

92.2Peranan Energi yang berkaitan dengan ilmu kimia

92.2.1Energi fosil

102.2.2Pembangkit listrik dengan bahan bakar fosil

112.2.3Konversi energi kimia menjadi panas

122.2.4Efek lingkungan Pembangkit listrik Tenaga bahan bakar fosil

132.2.5Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir

142.3Peranan Energi dalam ilmu biologi

152.3.1Sumber Energi dalam Tubuh

172.3.2Metabolisme

BAB III 20PENUTUP

203.1Kesimpulan

203.2Saran

21DAFTAR PUSTAKA

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangDi masa sekarang ini tidak bisa terlepas akan pentingnya energi. Energi bagi kehidupan adalah hal yang wajib bagi kelangsungan hidup manusia. Energi ini sangat bermanfaat bagi manusia. Energi pertama kali dicetuskan oleh James Prescott Joule. Energi yaitu adalah sesuatu yang tidak bisa dimusnahkan namun hanya dapat berubah bentuk dari bentuk satu ke bentuk yang lainnya. Yang lebih dikenal dengan Hukum Kekekalan Energi. Energi diperlukan untuk melakukan kerja.Dengan kata lain tanpa adanya energi tidak dapat melakukan kerja. Mendorong meja hingga meja berpindah maupun menimba air adalah contoh dari kerja. Energi itu tidak dapat dilihat. Misalnya, menggunakan energi untuk mendorong sebuah benda. Energi yang terpakai tidak nampak. Yang nampak ialah benda itu telah berpindah tempat. Demikian pula bensin mengandung energi. Tetapi energinya itu sendiri tidak nampak. Adanya energi dalam bensin itu dapat terlihat waktu bensin itudibakar dalam mesin dan mesin itu menggerakkan kendaraan.Energi di dunia ini sangatlah terbatas namun dari yang terbatas inilah manusia mencoba untuk menjadikan energi sebagai bahan percobaan untuk keperluan manusia. Energi juga sangat diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Seperti misalnya, untuk berlari kita memerlukan energi, untuk belajar kita memerlukan energi, dan secara umum untuk melakukan kegiatan kita memerlukan energi. Untuk melakukan aktivitas, kita perlu makanan. Dengan demikian, energi kita dapatkan dari makanan yang kita santap sehari-hari. Sehingga kita akan meras malas untuk melakukan suatu kegiatan. Dari tahun ke tahun perluasan energi semakin gencarnya dilakukan oleh para peneliti. Perluasan energi biasanya ditujukan untuk memenuhi kebutuhan manusia. Misalnya: radio, tv, internet, kipas angin, hp, dan lain sebagainya. Namun semuanya itu tidak terlepas dari ilmu dasar mengenai energi itu sendiri. Energi di dalam kehidupan manusia itu sendiri adalah perpindahan energi. Jadi apa yang digunakan manusia itu bukanlah energi namun perpindahan energi.Perpindahan energi inilah yang bisa digunakan untuk keperluan manusia. Sebagai contoh energi cahaya matahari digunakan manusia untuk proses penjemuran, energi bahan bakar fosil yang diubah menjadi energi listrik, energi listrik diubah menjadi energi cahaya yaitu bola lampu, dan masih banyak lagi. Pengetahuan akan perubahan bentuk energi atau perpindahan energi dapat dibagi menjadi 3 bidang ilmu pengetahuan dasar yaitu: Kimia, fisika, dan biologi.

1.2 Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dibuat rumusan masalah yaitu bagaimana peranan energi dalam kehidupan manusia pada aspek fisika, kimia dan biologi?1.3 Tujuan PenulisanDengan mengacu pada latar belakang dan rumusan masalah di atas, maka tujuan dari penulisan ini adalah untuk menjelaskan peranan energi dalam kehidupan manusia pada aspek fisika, kimia dan biologi1.4 Manfaat PenulisanAdapun manfaat yang diharapkan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut.1. Bagi penulis

Dapat menambah wawasan dalam bidang energi khususnya terkait dengan peranan energi pada kehidupan manusia pada aspek fisika, kimia dan biologi. 2. Bagi pembaca

Dapat mengetahui konversi energi yang terjadi pada setiap proses kejadian terkait dalam kehidupan manusia pada aspek fisika, kimia dan biologi. BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Peranan Energi dalam Bidang Ilmu FisikaDalam fisika, khususnya mekanika, sebelum membahas mengenai energi terlebih dahulu harus diketahui apa itu usaha karena usaha berkaitan erat dengan energi. Usaha merupakan sesuatu yang dilakukan oleh gaya pada sebuah benda, yang menyebabkan benda bergerak.

Gambar 1. Seseorang yang sedang melakukan usahaUsaha dikatakan telah dilakukan jika hanya gaya menyebabkan sebuah benda bergerak. Namun, jika hanya menahan sebuah benda agar benda tersebut tidak bergerak, itu bukan dikatakan melakukan usaha., walaupun orang tersebut telah mengerakan seluruh kekuatannya untuk menahan batu tersebut. Jadi, dalam fisika, usaha berkaitan dengan gerak sebuah benda.Untuk memindahkan sebuah benda yang bermassa lebih besar, diperlukan usaha yang lebih besar pula. Juga, untuk memindahkan suatu benda pada jarak yang lebih jauh, diperlukan pula usaha yang lebih besar. Dengan berdasarkan pada kenyataan tersebut, Usaha didefinisikan sebagai hasil kali gaya dan perpindahan yang terjadi.

Bila usaha disimbolkan dengan , gaya , dan perpindahan , maka, secara matematis dapat dituliskan

Dalam sistem satuaan SI, satuan usaha adalah joule, yang dilambangkan dengan huruf J. Satu joule didefinisikan sebagai besarnya usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya 1 newton yang bekerja searah dengan perpindahan benda, yang menyebabkan perpindahan sejauh 1 meter. Dengan demikian,

Untuk usaha yang lebih besar, biasanya menggunakan satuan kilojoule (kJ) dan megajoule (MJ).

1 kJ = 1000 J

1 MJ = 1000 000 JSehingga energi dalam fisika dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk untuk melakukan usaha. Dalam bidang ilmu fisika, peranan energi dapat dilihat dari energi potensial gravitasi dan energi kinetik.2.1.1 Energi potensial gravitasiSecara umum, energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam sebuah benda atau dalam suatu keadaan tertentu. Dengan demikian, dalam air terjun terdapat energi potensial, dalam batu bara terdapat energi potensial, dalam tubuh kita terdapat energi potensial. Energi potensial karena masih tersimpan, yang tersimpan dalam air yang berada diatas suatu tebing baru bermanfaat ketika diubah menjadi energi kinetik dalam air terjun. Energi potensial dalam batu bara baru bermanfaat ketika diubah menjadi energi panas melalui pembakaran. Energi potensial dalam tubuh kita akan bermanfaat jika kita mengubah menjadi energi gerak yang dilakukan oleh otot-otot tubuh kita.

Gambar 2.Merubah energi gerak pada otot-ototDalam pengertian yang lebih sempit, yakni dalam mekanika, energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh benda karena kedudukan atau keadaan benda tersebut. Contoh energi potensial gravitasi dan energi potensial elastik. Energi potensial gravitasi dimiliki oleh benda yang berada di ketinggian tertentu dari permukaan tanah. Sedangkan energi potensial elastis dimiliki oleh, misalnya busur panah yang direnggangkan. Energi potensial elastik pada busur panah ini baru bermanfaat ketika regangan tersebut dilepaskan sehingga menyebabkan berubahnya energi potensial elastik menjadi energi kinetik (anak panah pada busur terlontar).Sebuah benda yang berada pada ketinggian tertentu terhadap suatu bidang acuan tertentu memiliki energi potensial. Energi ini, sesuai dengan penyebabnya, disebut energi potensial gravitasi. Artinya, energi ini potensial untuk melakukan usaha dengan cara mengubah ketinggiannya. Semakin tinggi kedudukan suatu benda dari bidang acuan, semakin besar energi potensial gravitasi yang dimilikinya.Untuk mengangkat sebuah benda bermassa yang diam diatas lantai diangkat sampai pada ketinggian diatas lantai. Lantai dianggap sebagai bidang acuan. diketahui bahwa gaya yang diperlukan untuk melakukan usaha ini, yaitu mengangkat benda ini, sama dengan gaya yang diperlukan untuk melawan gaya gravitasi yang berkerja pada benda (gaya berat). Besarnya berat tersebut dapat kita tuliskan sebagai , dimana adalah massa benda, dan adalah percepatan gravitasi Bumi. Jadi, besarnya usaha yang dilakukan untuk mengangkat benda bermassa setinggi adalah

Dengan demikian, pada ketinggian di atas, benda tersebut memiliki energi potensial gravitasi, yaitu kemampuan untuk malakukan usaha sebesar .

Dari uraian di atas, maka dapat dirumuskan secara umum persamaan untuk menghitung energi potensial gravitasi sebuah benda (EP).

Gambar 3. Seorang atlet yang sedang mengangkat besiDalam persamaan ini, adalah perubahan ketinggian diukur dari bidang acuan. Gambar 2, menjelaskan apa yang terjadi ketika seorang atlet besi mengangkat beban. Usaha yang dilakukan pada beban tidak bergantung pada lintasan yang dipilih untuk mengangkat beban. Gaya yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut merupakan gaya yang diperlukan untuk melawan gaya berat, yang arahnya selalu ke bawah. Makin tinggi suatu benda di atas tanah, makin besar pula energi potensial gravitasi yang dimiliknya.2.1.2 Energi Kinetik

Sebuah benda yang bergerak dapat melakukan kerja pada benda lain yang ditumbuknya. Sebuah peluru meriam yang melayang melakukan kerja pada dinding bata yang dihancurkannya, sebuah martil yang bergerak melakukan kerja pada paku yang dipukulnya. Pada setiap kasus tersebut, sebuah benda yang bergerak memberikan gaya pada benda kedua dan memindahkannya sejauh jarak tertentu. Sebuah benda yang sedang bergerak memiliki kemampuan untuk melakukan kerja dan demikian dapat dikatakan mempunyai energi. Energi gerak disebut dengan energi kinetik, dari kata Yunani kinetikos, yang berarti gerak.Gambar 4. Ikan paus yang meloncat memiliki energi kinetik

Untuk mendapatkan definisi kuantitatif dari energi kinetik, misalkan sebuah benda bermassayang sedang bergerak pada garis lurus dengan laju awal v1. Untuk mempercepat benda itu secara beraturan sampai laju v2, gaya total konstan F diberikan padanya dengan arah yang sejajar dengan geraknya sejauh d. kemudian kerja total yang dilakukan benda itu adalah

Berdasarkan Hukum II Newton, , dan persamaan gerak lurus berubah beraturan , maka diperoleh

Kemudian substitusikan ke dalam dan kerja yang dilakukan yang dapat ditentukan :

Atau

Didefinisikan besaran sebagai energi kinetik translasi (EK) dari benda tersebut

Jadi dapat dituliskan juga

Jadi kerja total yang dilakukan pada sebuah benda sama dengan perubahan energi kinetiknya.Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Misalnya ketika menggsok-gosokkan tangan, dalam hal ini energi kinetik diubah menjadi energi panas. Jadi salah satu sifat yang paling mendasar dari alam semesta adalah bahwa setiap energi dapat dikonversi ke setiap bentuk energi. Contoh yang lain yaitu, Bungee Jumping, dimana Bungee jumping ini memberikan ilustrasi terkait dengan konversi bentuk energi. Ketika pelompat naik ke jembatan yang tinggi, tali elastis dilekatkan pada pergelangan kakinya. Awalnya pelompat akan megerahkan energi kimia dalam tubuh yang dihasilkan dari makanan untuk berjalan ke landasan untuk peluncuran yang tinggi. Kemudian pelompat memulai diri untuk melompat menuju ke tanah sampai tali elastis memperlambatnya, dan menghentikan kejatuhan pelompat. Ketika melompat menuju tanah maka energi potensial berkurang dan diubah menjadi energi kinetik. Ketika tali mulai meregang, pelompat melambat dan energi kinetik secara bertahap diubah menjadi energi elastis yang dimiliki oleh tali. Sehingga, energi potensial gravitasi yang dimiliki pelompat di awal benar-benar ditransfer ke tali elastis yang membentang, yang kemudian kembali dikonversi energi elastik yang tersimpan pada tali menjadi energi kinetik dan energi potensial gravitasi. Selain pada sepanjang waktu, sebagian energi juga diubah menjadi energi termal.

Gambar 5. Konversi Energi Bungee jumping2.2 Peranan Energi yang berkaitan dengan ilmu kimia Peranan energi dalam ilmu kimia dapat dilihat dari dilihat dari energi fosil. Dimana melalui energi fosil peranan dan konvensi energi dapat dijelaskan melalui pembangkit listrik dengan bahan bakar fosil dan pembangkit listrik tenaga nuklir. 2.2.1 Energi fosil

Energi yang termasuk bahan bakar fosil adalah batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Semua bahan bakar fosil dihasilkan dari pemfosilan senyawa hidrokarbon. Kebanyakan bahan bakar fosil diproduksi di masa abad Carboniferus dalam era paleoszoic bumi, kira-kira 325 juta tahun yang lalu. Setelah tanaman mati, karbohidrat diubah menjadi senyawa hidrokarbon oleh tekanan dan panas, karena ketiadaan oksigen.

Satu abad yang lampau batu bara merupakan sumber bahan bakar fosil yang terbanyak diperkirakan adalah tumbuh-tumbuhan yang memfosil. Batu bara terdiri atas berbagai campuran karbon, hydrogen oksigen, nitrogen dan beberapa pengotoran lain. Sebagian karbon itu tetap padat bilamana dipanaskan dan sebagian lagi akan berubah menjadi gas dan keluar bersama-sama unsure gas lainnya. Bagian gas ini mudah terbakar dan menyala terus menerus serta agak berasap daripada karbon padat yang membara. Batu bara yang pada sekitar tahun 1910 merupakan 75% sumber energi utama yang digunakan seluruh negara, saat ini sudah bukan sunber utama lagi. Hal ini disebabkan batu bara adalah bahan bakar yang kotor, yang ketika dibakar yang mengahasilkan gas beracun yang dapat mencemari atmosfer Bumi. Rata-rata, 1 kilo-gram batu bara bisa menghasilkan energi sebesar 2 kWh. Minyak bumi berasal dari kehidupan laut yang membusuk sebagian. Minyak bumi biasanya ditemui dalam kubah karang berpori yang besar. Minyak bumi merupakan bahan bakar yang lebih baik dari batu bara, yaitu lebih murah untuk menambangnya, dan lebih murah dalam hal pengangkutannya dari lokasi penambangan ke lokasi pengolahan. Dari segi polusi, minyak bumi lebih sedikit menimbulkan polusi dari pada yang dilakukan batu bara. Sampai saat ini, minyak bumi masih termasuk sumber energi utama bagi kehidupan manusia. 2.2.2 Pembangkit listrik dengan bahan bakar fosil

Pemanfaatan energi dari bahan bakar fosil adalah sebagai pembangkit listrik. Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil adalah pembangkit listrik yang membakar bahan bakar fosil seperti batubara, gas alam, atau minyak bumi untuk memproduksi listrik. Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil didesain untuk produksi skala besar yang berlangsung terus menerus. Di banyak negara, pembangkit listrik jenis ini memproduksi sebagian besar energi listrik yang digunakan.

Gambar 5. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga UapPembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil selalu memiliki mesin rotasi yang mengubah panas dari pembakaran menjadi energi mekanik yang lalu mengoperasikan generator listrik. Penggerak utamanya adalah uap, gas bertekanan tinggi, atau mesin siklus dari mesin pembakaran dalam. Hasil sampingan dari mesin pembakaran dalam harus dipertimbangkan dalam desain mesin dan operasinya. Panas yang terbuang karena efisiensi yang terbatas dari siklus energi, ketika tidak direcovery sebagai pemanas ruangan, akan dibuang ke atmosfer. Gas sisa hasil pembakaran dibuang ke atmosfer; mengandung karbon dioksida dan uap air, juga substansi lain seperti nitrogen, nitrogen dioksida, sulfur dioksida, dan abu ringan (khusus batu bara) dan mungkin merkuri. Abu padat dari pembakaran batu bara juga harus dibuang, meski saat ini abu padat sisa pembakaran batu bara dapat didaur ulang sebagai bahan bangunan. Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil adalah peyumbang utama gas rumah kaca dan berkontribusi besar terhadap pemanasan global. Batu bara menghasilkan gas rumah kaca sedikitnya tiga kali lebih banyak dari gas alam.2.2.3 Konversi energi kimia menjadi panasPembakaran sempurna dari bahan bakar fosil menggunakan oksigen untuk mengionisiasi pembakaran.

Persamaan yang lebih simpel adalah

Sisa pembakaran seperti nitrogen dan sulfur dioksida, datang dari bahan bakar yang tidak murni karena terdapat campuran yang tidak diharapkan (pengotor) dari bahan bakar tersebut.Terkait dengan Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa setiap siklus tertutup hanya bisa mengkonversi sebagian panas yang diproduksi menjadi kerja. Sisa panas harus dipindahkan ke reservoir yang lebih dingin, menjadi panas yang terbuang. Sebagian panas yang terbuang adalah sama atau lebih besar dari rasio temperatur mutlak reservoir dingin dan reservoir panas. Meningkatkan temperatur reservoir panas dapat meningkatkan efisiensi mesin. panas yang terbuang tidak dapat dimanfaatkan menjadi energi mekanis. Namun dapat dimanfaatkan untuk menghangatkan bangunan, memproduksi air panas, atau memanaskan material dalam skala industri.2.2.4 Efek lingkungan Pembangkit listrik Tenaga bahan bakar fosilPembakaran batu bara dapat memicu hujan asam dan polusi udara, dan telah dihubungkan dengan pemanasan global karena komposisi kimia dari batu bara dan sulitnya memindahkan pengotor dari bahan bakar padat ini untuk pembakaran. Hujan asam disebabkan oleh emisi nitrogen oksida dan sulfur dioksida ke udara. Emisi tersebut bereaksi dengan uap air di atmosfer, menciptakan bahan asam (asam sulfur, asam nitrit) yang jatuh sebagai hujan.

Pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil bertanggung jawab penuh terhadap sebagian besar dari emisi karbon dioksida di seluruh dunia, dan 41% dari seluruh emisi karbon dioksida yang dihasilkan oleh manusia. Karbon dioksida diproduksi secara alami oleh alam emlalui letusan gunung berapi, pemecahan biologis, atau respirasi organisme hidup. Karbon dioksida diserap oleh tanaman melalui fotosintesis atau perairan, misanya lautan. Peningkatan kadar karbon dioksida di atmosfer memicu perubahan iklim termasuk pemanasan global.

Masalah lainnya dari pembakaran bahan bakar fosil adalah emisi partikulat yang menjadi ancaman serius bagi kesehatan. Pembangkit listrik bahan bakar fosil memindahkan partikulat dari gas sisa hasil pembakaran dengan baghouse filter atau electrostatic precipitator. Materi partikulat terdiri yang utama adalah abu ringan, namun ada juga sulfat dan nitrat. Abu ringan mengandung bahan yang tidak dapat terbakar yang tersisa setelah pembakaran. Ukuran partikulat bervariasi dari yang berukuran lebih besar dari 2,5 mikrometer hingga yang berukuran lebih kecil dari 0.1 mikrometer. Semakin kecil ukuran, semakin sulit dihilangkan. Terdapat beberapa metode untuk menghilangkan emisi partikulat agar tidak mencemari atmosfer:

Baghouse filter, yang mengumpulkan partikel abu

Electrostatic precipitator, yang menggunakan tegangan tinggi untuk menghasilkan medan listrik untuk menangkap partikel abu

cyclone collector, menggunakan prinsip sentrifugasi untuk menangkap partikel2.2.5 Pembangkit Listrik Tenaga NuklirEnergi Nuklir merupakan energi hasil dari sebuah proses kimia yang dikenal dengan reaksi fisi dan reaksi fusi pada sebuah inti atom. Sudah berpuluh tahun manusia memanfaatkan potensi energi yang dihasilkan dari reaksi fisi (pembelahan) inti uranium dan plutonium. Penemuan ini juga berasal dari coba-cobanya para ilmuan menembakkan neutron ke inti untuk mendapatkan inti baru, namun pada bebarapa inti berat hal itu menyebabkan inti menjadi pecah (terbagi) sekaligus melepaskan neutron lain yang konsekuensinya menimbulkan panas disekitarnya. Panas ini kemudian di ambil dengan menempatkan reaksi tersebut didalam air, air yang panas tadi dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin. untuk bagian turbinnya hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga uap. Namun selain panasnya yang diambil, neutron yang lepas ini juga dimanfaatkan untuk banyak hal, seperti untuk mengukur dimensi dari suatu zat, untuk memutasikan tumbuhan agar didapatkan bibit unggul dan lain sebagainya. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah sebuah pembangkit daya thermal yang menggunakan satu atau beberapa reaktor nuklir sebagai sumber panasnya. Prinsip kerja sebuah PLTN hampir sama dengan sebuah Pembangkilt Listrik Tenaga Uap, menggunakan uap bertekanan tinggi untuk memutar turbin. Putaran turbin inilah yang diubah menjadi energi listrik.Pada PLTN juga memiliki prinsip kerja yang sama yaitu di dalam reaktor terjadi reaksi fisi bahan bakar uranium sehingga menghasilkan energi panas, kemudian air di dalam reaktor dididihkan, energi kinetik uap air yang didapat digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik untuk diteruskan ke jaringan transmisi. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir, panas yang dipakai dihasilkan dari proses reaksi pembelahan inti Uranium di dalam reaktor nuklir. Sebagai bahan pemindah panas tersebut digunakanlah air yang secara terus-menerus disirkulasikan selama proses. Bahan bakar yang digunakan untuk pembakaran ini, yang menggunakan Uranium tersebut tidak melepaskan partikel-partikel seperti Nox, CO2, ataupun SO2, serta tidak mengeluarkan partikel debu yang mengandung logam berat. Sehingga Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir adalah pembangkit yang sangat ramah lingkungan. Di Indonesia juga berencana akan menggunakan pembangkit listrik jenis ini. Limbah radioaktif yang dihasilkan dari pengoperasian PLTN, adalah berupa elemen bakar bekas dalam bentuk padat. Elemen bakar bekas ini untuk sementara bisa disimpan di lokasi PLTN, sebelum dilakukan penyimpanan secara lestari.

Gambar 6. Prinsip Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir2.3 Peranan Energi dalam ilmu biologiPeranan energi dalam ilmu biologi dapat dilihat dari proses metabolisme yang terjadi di dalam tubuh. Sebelum mengetahui bagaimana proses metabolisme yang terjadi harus diketahui apa saja sumber energi di dalam tubuh. Sumber energi yang diperlukan diantaranya protein, lemak, dan karbohidrat.2.3.1 Sumber Energi dalam TubuhKebutuhan energi dapat dipenuhi melalui sumber-sumber energi yang tersimpan di dalam tubuh yaitu melalui pembakaran karbohidrat, pembakaran lemak, serta kontribusi sekitar 5% melalui pemecahan protein. Diantara ketiganya, simpanan protein bukanlah merupakan sumber energi yang langsung dapat digunakan oleh tubuh dan protein baru akan terpakai jika simpanan karbohidrat ataupun lemak tidak lagi mampu untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan oleh tubuh.

Glikogen merupakan simpanan karbohidrat dalam bentuk glukosa di dalam tubuh yang berfungsi sebagai salah satu sumber energi. Terbentuk dari mokekul glukosa yang saling mengikat dan membentuk molekul yang lebih kompleks, simpanan glikogen memilik fungsi sebagai sumber energi tidak hanya bagi kerja otot namun juga merupakan sumber energi bagi sistem pusat syaraf dan otak.a. Protein

Protein merupakan salah satu jenis nutrisi yang mempunyai fungsi penting sebagai bahan dasar bagi pembentukan jaringan tubuh atau bahan dasar untuk memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang telah rusak. Selain dari kedua fungsi tersebut, protein juga akan mempunyai fungsi sebagai bahan pembentuk hormon dan pembentuk enzim yang akan kemudian juga akan terlibat dalam berbagai proses metabolisme tubuh. Asam amino dari protein juga akan digunakan sebagai sumber energi terutama saat simpanan glikogen sudah semakin berkurang.

Pengunaan protein sebagai sumber energi tubuh saat beraktifitas ataupun berolahraga biasanya akan dicegah karena hal tersebut akan menganggu fungsi utamanya sebagai bahan pembangun tubuh dan fungsiya untuk memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang rusak. Dan dalam hubungannya dengan laju produksi energi di dalam tubuh, pemecahan protein jika dibandingkan dengan pembakaran karbohidrat maupun lemak juga hanya akan memberikan kontribusi yang relatif kecil.

Namun pengunaan protein sebagai sumber energi seperti yang telah disebutkan akan mengurangi fungsi utamanya sebagai bahan pembangun tubuh serta juga fungsinya untuk memperbaiki jaringan-jaringan tubuh yang rusak. Selain itu, pembakaran protein sebagai sumber energi juga akan memperbesar resiko terjadinya dehidrasi akibat dari adanya produk samping berupa nitrogen yang harus dikeluarkan dari dalam tubuh melalui urine. Oleh karena itu untuk mencegah pemakaian protein secara berlebihan sebagai sumber energi saat berolahraga, seorang atlet diharapkan untuk mengkonsumsi karbohidrat yang cukup agar dapat meningkatkan simpanan glikogen dan juga dapat menjaga level glukosa darah di dalam tubuh.b. Lemak

Di dalam tubuh, lemak dalam bentuk trigliserida akan tersimpan dalam jumlah yang terbatas pada jaringan otot dan akan tersimpan dalam jumlah yang cukup besar pada jaringan adipose. Ketika sedang berolahraga, trigliserida yang tersimpan ini dapat terhidrolisis menjadi gliserol dan asam lemak bebas (free fatty acid / FFA) untuk kemudian menghasilkan energi. simpanan lemak akan memberikan kontribusi yang besar sebagai sumber energi utama bagi tubuh. Kontribusi simpanan lemak sebagai sumber energi tubuh baru akan berkurang apabila terjadi peningkatan intensitas dalam beraktifitas. Pada saat terjadinya peningkatan intensitas olahraga yang juga akan meningkatkan kebutuhan energi, pembakaran lemak akan memberikan kontribusi yang lebih kecil jika dibandingkan dengan pembakaran karbohidrat untuk memenuhi kebutuhan energi di dalam tubuh.

Pada saat berolahraga kompetitif dengan intensitas tinggi, pengunaan lemak sebagai sumber energi tubuh akibat dari mulai berkurangnya simpanan glikogen otot dapat menyebabkan tubuh terasa lelah sehingga secara perlahan intensitas olahraga akan menurun. Hal ini disebabkan karena produksi energi melalui pembakaran lemak berjalan lebih lambat jika dibandingkan dengan laju produksi energi melalui pembakaran karbohidrat walaupun pembakaran lemak akan menghasilkan energi yang lebih besar (9kkal/gr) jika dibandingan dengan pembakaran karbohidrat (4 kkal/gr). c. Karbohidrat

Karbohidrat merupakan nutrisi sumber energi yang tidak hanya berfungsi untuk mendukung aktivitas fisik seperti berolahraga namun karbohidrat juga merupakan sumber energi utama bagi sitem pusat syaraf termasuk otak. Di dalam tubuh, karbohidrat yang dikonsumsi oleh manusia dapat tersimpan di dalam hati dan otot sebagai simpanan energi dalam bentuk glikogen. Proses metabolisme energi karbohidrat mampu untuk menghasilkan ATP (molekul dasar pembentuk energi) dengan kuantitas yang lebih besar serta dengan laju yang lebih cepat jika dibandingkan dengan pembakaran lemak.

2.3.2 MetabolismeSetiap sel memiliki aktivitas tersendiri. Hal ini dilakukan karena ada berbagai reaksi atom dan molekul yang terjadi di dalam sel. Hal inilah yang disebut dengan metabolisme, dimana terjadi proses penggabungan dan pemisahan zat kimia yang ada dalam tubuh organisme. Untuk melakukan hal tersebut dibutuhkan energi. Sama halnya dengan hukum kekekalan energi dimana energi panas dari matahari digunakan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis. Tumbuhan ini akan dimakan oleh hewan dan digunakan untuk metabolisme. Inilah konsep dasar perpindahan energi pada mahluk hidup.

Di dalam berbagai jenis aktivitas baik aktivitas yang bersifat olahraga seperti jogging, marathon, dan bersepeda dan yang lainnya, jaringan otot hanya akan memperoleh energi dari pemecahan molekul adenosine triphospate atau yang biasa disingkat sebagai ATP.

Melalui simpanan energi yang terdapat di dalam tubuh yaitu simpanan phosphocreatine (PCr), karbohidrat, lemak dan protein, molekul ATP ini akan dihasilkan melalui metabolisme energi yang akan melibatkan beberapa reaksi kimia yang kompleks. Penggunaan simpanan-simpanan energi tersebut beserta jalur metabolisme energi yang akan digunakan untuk menghasilkan molekul ATP ini akan bergantung terhadap jenis aktivitas dan intensitas yang dilakukan saat berolahraga.

Proses produksi energi di dalam tubuh dapat berjalan melalui dua proses metabolisme yaitu metabolisme aerobik dan metabolisme anaerobik. Metabolisme energi pembakaran lemak dan karbohidrat dengan kehadiran oksigen (O2) yang akan diperoleh melalui proses pernafasan disebut dengan metabolisme aerobik. Sedangkan proses metabolisme energi tanpa kehadiran oksigen (O2) disebut dengan metabolisme anaerobik.

Metabolisme energi secara aerobik dapat menyediakan energi bagi tubuh untuk jangka waktu yang panjang sedangkan metabolisme energi anerobik mampu untuk menyediakan energi secara cepat di dalam tubuh namun hanya untuk waktu yang tebatas yaitu sekitar 5-10 detik. Pada olahraga dengan intensitas rendah tubuh secara dominan akan mengunakan metabolisme aerobic untuk menghasilkan energi. Dan apabila terjadi peningkatan intensitas olahraga hingga mencapai titik dimana metabolisme energi aerobik tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan energi sesuai dengan laju yang dibutuhkan, maka energi secara anaerobik akan diperoleh dari simpanan creatine phosphate (PCr) dan juga karbohidrat yang tersimpan sebagai glikogen di dalam otot. Metabolisme energi secara aerobik disebutkan merupakan proses yang bersih karena tidak menghasilkan produk samping. Hal ini berbeda dengan sistem anaerobik yang akan menghasilkan produk samping berupa asam laktat yang akumulasinya akan membatasi efektivitas kontraksi otot yang juga dapat menimbulkan rasa nyeri.a. Glikolisis aerob

Reaksi aerob merupakan reaksi yang memerlukan oksigen. Reaksi keseluruhan glikolisis aerob adalah:

Bila sel mempunyai kapasitas oksidasi yang tinggi, dalam hal ini tersedia sejumlah mitokondria, enzim-enzim mitokondria dan oksigen. NADH akan ditransfer ke rantai transport electron mitokondria dan piruvat akan dioksidasi lengkap menjadi CO2 via siklus asam trikarboksilat (TCA).

Membran mitokondria impermiabel untuk NADH, karena itu transfer ekivalen tereduksi dari sitosol ke dalam mitokondria memerlukan mekanisme shuttle (ulang-alik), baik proses ulang-alik malat-aspartat maupun ulang-alik gliserol 3-fosfat. Dalam oksidasi aerobic glukosa menjadi piruvat dan subsekuen oksidasi menjadi CO2, permolekul glukosa menghasilkan fosfat energi tinggi sebesar 38 ATP.b. Glikolisis AnaerobPada kondisi kapasitas oksidatif oleh sel mitokondria terbatas atau karena ketidakadaan oksigen, NADH yang dihasilkan glikolisis direoksidasi melalui perubahan piruvat menjadi laktat oleh laktat dehidrogenase. Perubahan glukosa menjadi laktat tersebut disebut glikolisis anaerob, yang maksudnya proses ini tidak memerlukan molekul oksigen.

Reaksi keseluruhannya:

Energi yang dihasilkan dari glikolisis anaerobic hanya 2 molekul ATP permolekul glukosa, jauh lebih sedikit jika dibandingkan dengan kondisi aerobic.BAB III

PENUTUP3.1 KesimpulanBerdasarkan pembahasan diatas, maka dapat diambil beberapa simpulan yaitu sebagai berikut.

Peranan energi dalam kehidupan manusia dalam aspek fisika, kimia dan biologi adalah sebagai berikut.

a. Aspek Fisika, energi berperan penentuan besar energi potensial gravitasi dan energi kinetic yang dimiliki oleh suatu benda. Selain itu juga energi berperan dalam konversi energi pada Bungee Jumping.b. Aspek Kimia, energi berperan dalam proses pembakaran bahan bakar fosil yang menghasilkan energi panas dan selanjutnya energi panas tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan energi listrik. Konversi energi ini diterapkan pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap dan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.

c. Aspek Biologi, energi berperan dalam proses metabolisme tubuh. Selain itu juga energi berperan dalam proses fotosintesis tanaman.

3.2 Saran

Adapun saran yang diperoleh dalam penulisan makalah ini adalah diharapkan pembaca dapat mengkaji lebih lanjut tentang energi dan kaitannya dengan beberapa aspek ilmu pengetahuan sehingga dapat dijadikan sebagai sumber informasi bagi masyarakat khususnya bagi mahasiswa program pendidikan IPA.DAFTAR PUSTAKAAnonim,2013. Pembangkit Listrik Tenaga Bahan Bakar Fosil. Tersedia pada http://id.wikipedia.org/wikiPembangkit_listrik_tenaga_bahan_bakar_fosil. Diakses pada tanggal 9 Oktober 2014

Trefil,J.&Hazen,R. 2009. The Science An Itegrated Approach,6th edition.United States:George Masen University

Irawan,M.Anwari. 2007. Metabolisme Energi Tubuh. Tersedia pada http://pssplab.com/journal/07.pdf. Diakses pada tanggal 9 Oktober 2014

2

_1474483693.unknown

_1474483702.unknown

_1474483712.unknown

_1474483716.unknown

_1474722770.unknown

_1474770119.unknown

_1474770258.unknown

_1474722771.unknown

_1474483717.unknown

_1474483714.unknown

_1474483715.unknown

_1474483713.unknown

_1474483707.unknown

_1474483709.unknown

_1474483711.unknown

_1474483708.unknown

_1474483704.unknown

_1474483706.unknown

_1474483703.unknown

_1474483698.unknown

_1474483700.unknown

_1474483701.unknown

_1474483699.unknown

_1474483695.unknown

_1474483696.unknown

_1474483694.unknown

_1474483687.unknown

_1474483690.unknown

_1474483692.unknown

_1474483689.unknown

_1474483685.unknown

_1474483686.unknown

_1474483684.unknown