Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas...

77
Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011 Penyusun: Djoko Triyono

Transcript of Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas...

Page 1: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Penyusun:Djoko Triyono

Page 2: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Topik

Topik yang akan dibahas

• Pendahuluan• Konsep Kerja• Daya• Energi, Posisi, dan Gerak• Konversi Energi• Sumber Energi• Energi Alternatif dan Energi Masa Depan

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Energi Alternatif dan Energi Masa Depan• Kesimpulan dan Saran• Daftar Pustaka

Page 3: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 4: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

KONSEP INTI

Energi dapat berubah melalui

kerja dan pemanasan, namun

Kaitan dengan fisikaKaitan dengan ilmu bumi

Kaitan dengan ilmu hayati

Perubahan energi

mengubah bentuk bumi

• Panas merupakan energi yang berpindah

• Suara merupakan bentuk energi mekanik

• Listrik merupakan bentuk energi

kerja dan pemanasan, namun

jumlah totalnya tetap sama

Kaitan dengan kimia Kaitan dengan astronomi

Makhluk hidup

menggunakan energi dan

material dalam suatu

interaksi kompleks

Bintang merupakan contoh

reaktor nuklir

• Perubahan kimia merupakan bentuk energi

• Sejumlah besar energi muncul dalam inti atom

Page 5: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

OVERVIEW

• Energi berkaitan erat dengan konsep gaya dangerak.

• Materi yang bergerak secara alami seperti air danangin dapat memberikan gaya pada benda lain �menjadi sumber energi

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 6: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 7: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

KONSEP KERJA

• Kerja dalam sains memiliki konsep yang berbeda dengankonsep kerja pada kehidupan sehari-hari

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 8: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

SAINS

Page 9: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Kerja dalam sains berhubungan dengan gaya yang diaplikasikan pada benda sehingga menimbulkanperubahan posisi benda

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 10: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Kerja mekanik yang diberikan pada suatu objekdidefinisikan sebagai perkalian antara gaya yang diberikandengan jarak yang dihasilkan akibat pemberian gaya

kerja = gaya jarakW F d

×

= ×

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Dua pertimbangan yang perlu diingat mengenai definisitersebut:� Sesuatu harus bergerak saat kerja dilakukan

� Arah gerak benda harus sama dengan arah gaya yang diberikan

W F d= ×

Page 11: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Satuan Kerja

• Gaya memiliki satuan Newton (N) sedangkan jarak memilikisatuan meter (m), sehingga satuan kerja adalah

( )( )W FdW Newton meter

=

=

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Newton.meter disebut juga Joule (J).

1 Joule = 1 Newton.meter

( )( )( )( )

W Newton meterW N m

=

=

Page 12: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Contoh:

W F d=

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Ketika seseorang mengangkat kardus dari posisi jongkokhingga setengah berdiri, ia melakukan kerja W padakardus, dalam arti ia memberikan gaya ke atas F sehinggakardus bergerak sejauh d.

Fd

W F d=

Page 13: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 14: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

DAYA

• Pernahkan terpikir mengapa ketika kita berlari menaikitangga akan terasa lebih lelah dibandingkan jika kitamenaiki tangga dengan berjalan?

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 15: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Kita melakukan kerja yang sama besar baik dengan berlarimaupun berjalan, namun berlari membutuhkan laju kerjalebih besar.

• Laju kerja yang dilakukan disebut daya dan didefinisikansebagai kerja per-satuan waktu

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

sebagai kerja per-satuan waktu

• Daya biasa diukur dalam satuan J/s atau Watt (W).

kerjadaya =

waktu

WP

t=

1 J/s = 1 Watt (W)

Page 16: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 17: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ENERGI,POSISI DAN GERAK

• Konsep energi berkaitan erat dengan konsep kerja

EnergiKemampuan

melakukan kerja

Sesuai

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Sesuaidengankenyataan

dibutuhkan banyak energiuntuk melakukan banyak kerja

Sebagai fakta:

salah satu carauntuk mengukurenergi adalahdengan cara

mengukur besarkerja yang dapat

dilakukan

Page 18: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi dapat mempunyai bentuk yang berbeda:

Bentuk Energi

Energi Mekanik

Energi Kimia

Energi Radiasi

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Energi Nuklir

Energi Listrik

Page 19: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ENERGI,POSISI DAN GERAK

• Contoh-contoh berikut akan membantu untuk memahamihubungan antara kerja dan energi:

Energi mekanik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Energipotensial

Energi kinetik

Page 20: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi Potensial

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Jika Anda mengangkat kardus ke atas lemari (sepertigambar), Anda melakukan kerja pada kardus yang besarnya sebanding dengan hasil perkalian gaya ke atasyang dilakukan dengan tinggi lemari dari lantai.

Page 21: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Jika suatu saat, kita tidak sengajamenjatuhkan sebuah koper dari tempatyang tinggi, dan menimpa kaki kita, kita akan kesakitan (lihat gambar)�koper melakukan kerja pada kaki kita

• Kaki kita akan semakin sakit jika koperjatuh dari tempat yang lebih tinggi. (Koper akan melakukan kerja yang lebih

besar jika jatuh dari tempat yang lebih

tinggi)

Page 22: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi yang dimilikisuatu benda karena

posisinya

Energi Potensial(EP)

Energi PotensialGravitasi

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Energi Potensial Pegas

Page 23: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Perubahan energi potensial dapat diukur dari kerja yang dilakukan untuk mengubah posisi benda

Kerja yang dilakukan untuk mengangkatbola dari tanah ke ketinggian h adalahmgh

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Biasanya energi potensial di permukaan tanah dianggapnol. Jadi energi potensial gravitasi dapat dinyatakan

energi potensial gravitasi gaya berat ketinggian

PE mgh= ×

=

Page 24: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi Kinetik

• Benda yang bergerak mampu melakukan kerja pada bendalain karena geraknya.

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Benda bergerak memiliki kemampuan melakukan kerja, jadi benda bergerak memiliki energi

Energi yang berkaitan dengangerak benda

Energi Kinetik

Page 25: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Ketika Anda melemparbola baseball, untuk waktuyang singkat Andamemberikan gaya padabola sebelum bola meninggalkan tanganmeninggalkan tanganAnda.

• Saat bola lepas daritangan, energi kinetik bola sama dengan kerja yang Anda lakukan pada bola

Page 26: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Bola memberikan gaya padatangan seseorang yang menangkapnya.

• Kerja total yang dilakukantangan si penangkap untuktangan si penangkap untukmenghentikan bola samadengan energi kinetiknya.

Page 27: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

• Ternyata……energi kinetik berbanding lurus dengan massabenda bergerak

namun kecepatan benda-lah yang memiliki pengaruhterbesar.

Energi kinetik Benda yang bergerak dengankecepatan 2 kali lebih besar

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Energi kinetiksebanding dengankuadrat kecepatan

benda

kecepatan 2 kali lebih besarmemiliki energi kinetik 4 kali

lebih besar

• Energi kinetik suatu benda dapat dinyatakan dengan:

2

2

2

1

)(kecepatan (massa) 2

1 kinetik Energi

mvEK =

=

Page 28: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ALIRAN ENERGI

• Kunci untuk memahami masing-masing konsep kerja danenergi adalah dengan memahami hubungan antarakeduanya

Darimanakah

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Darimanakahenergi berasal?

Kemanakahenergi

menghilang?

Page 29: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ALIRAN ENERGI

Bentuk Energi

Energi Mekanik

Energi Kimia

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Bentuk Energi

Energi Nuklir

Energi Radiasi

Energi Listrik

Page 30: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi Mekanika

• Bentuk energi yang berhubungan dengan gerak, posisi daninteraksi gravitasi.

Energi kinetik dari bendabergerak

Energi potensial gravitasi

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 31: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ENERGI KIMIA• Bentuk energi yang melibatkan reaksi kimia.

• Energi kimia dibutuhkan untuk mengikat atom-atom, ketikaikatan antar atom terlepas, energi dilepaskan�energi kimia

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Fotosintesis:

Energi CO2 Gula O2Air

Page 32: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ENERGI RADIASI

• Bentuk energi yang berkaitan dengan energi darigelombang elektromagnetik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Cahaya tampak hanya merupakan bagian kecil darispektrum gelombang elektromagnetik

Page 33: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ENERGI LISTRIK

• Bentuk energi yang berasal dari hasil interaksielektromagnetik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 34: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

ENERGI NUKLIR• Inti atom merupakan sumber energi nuklir:

– Energi yang terkait dengan reaksi dalam inti atom, seperti reaksi fisi(terpecahnya inti atom) dan fusi

• Bentuk energi yang digunakan dalam reaktor nuklir

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 35: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 36: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

KONVERSI ENERGI• Konversi energi adalah perubahan bentuk energi dari satubentuk ke bentuk lain

• Semua bentuk energi dapat dikonversi ke bentuk lain:

Nuklir

Oksidasi

RadiasiKimia

Gamma

Fusi

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Fotosintesis

Mesin

Gesekan Sel Surya

Lampu Mesin

Gesekan

Generator listrik

Motor listrik

Batere, aki

Radiasi

MekanikListrik

Kimia

Elektrolisis

Page 37: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Perubahan bentuk energi yang paling sering ditemui adalahperubahan energi potensial menjadi energi kinetik dansebaliknya

• Contoh: Ayunan bandul

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 38: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

KEKEKALAN ENERGI

• Energi dapat berpindah dari satu benda ke benda lain, dan energijuga dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lain.

• Namun….. Jika kita melakukan perhitungan mengenai jumlahenergi sebelum dan sesudah terjadi perpindahan ataupunkonversi energi, jumlah totalnya akan tetap sama

Pengukuran yang selama ini dilakukan mendukung hal tersebut,

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Pengukuran yang selama ini dilakukan mendukung hal tersebut, konsistensi seperti ini memunculkan hukum alam:

Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Energi dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk

lain, namun jumlah totalnya tetap sama

HUKUM KEKEKALAN ENERGI

Page 39: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

CONTOH KEKEKALAN ENERGI

Silahkan Lihat Animasibadak jatuh.swf

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

badak jatuh.swf

Page 40: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 41: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

“We do not inherit the earth from our parents, we borrow it from our children” – Chief Seattle

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 42: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Sumber Energi

• Pada mulanya, manusia belajar menggunakan energi air danangin (sumber energi non-fosil) untuk irigasi serta transportasi

• Kemudian, manusia belajar menggunakan api dari kayu bakaruntuk memasak dan menghangatkan tubuh

Kemunculan mesin serta teknologi barusaat revolusi industri (sekitar abad ke-

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

saat revolusi industri (sekitar abad ke-18)� sumber energi fosil banyak

digunakan

Page 43: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Sumber Energi

Tidak dapatdiperbaharui

Dapat diperbaharui

Sumber energi fosil Angin

� Minyak bumi Geotermal

Sumber energi terbagi menjadi dua yaitu sumber energidapat diperbaharui dan tidak dapat diperbaharui

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

� Minyak bumi Geotermal

� Batubara Biomass

� Gas alam Matahari

Nuklir Air

Pasang surut

Page 44: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Sumber Energi Tak DapatDiperbaharui

• Merupakan sumber energi yang tidak dapat terbarukan dalamjangka waktu singkat

• Sumber energi fosil merupakan sumber energi yang tidak dapatdiperbaharui, namun ada juga sumber energi non-fosil yang merupakan sumber energi tidak dapat diperbaharui � nuklir

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 45: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Sumber Energi Fosil

• Berasal dari sisa makhluk hidup atau organisme lain yang telahmembusuk dan terkubur dalam tanah selama jutaan tahun

Terdiri dari batubara, minyak bumi, dan gas alam yang tergolong sumber energi tak dapatdiperbaharui

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Tidak dapat diperbaharui� digunakan jauh lebih besar dan cepat

dibandingkan dengan waktu pembentukannya (jutaan tahun)

Page 46: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Minyak dan Gas Bumi

• Terbentuk dari sisa organisme yang telahmembusuk dan terkubur dalam tanah selamajutaan tahun.

Minyak bumi dapat diolah kembali menjadibentuk lain seperti- avtur�bahan bakar pesawat- bensin,solar� bahan bakar kendaraan

- minyak tanah- aspal, dll

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Keuntungan:• Relatif murah

• Populer di masyarakat

• Kerugian:

• Persediaan minyak bumi dan gas alam semakinsedikit

• Emisi CO2

• Asap yang dihasilkan

• Mudah terbakar

Page 47: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Samudra, 400 juta tahun lalu Samudra, 50 juta tahun lalu

pasir dan lumpur

Pasir, lumpurdan batu

Proses pembentukan minyak dan gas bumi

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Sisa organisme yang matiSisa organisme yang mati

Organisme laut yang matiterkubur dalam tanah

Selama jutaan tahun, sisaorganisme semakin banyak danterkubur makin dalam.Panas dan tekanan bumimengubahnya menjadi minyakdan gas

Saat ini, manusia harusmelakukan pengeboranmenembus pasir dan batuuntuk mencapai lapisan yang kaya minyak dan gas bumi

Page 48: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Batubara

• Terbentuk dari sisa tumbuhan yang telah membusuk dan terkuburdalam tanah selama jutaan tahun.

• Merupakan sumber energi fosil paling berlimpah di alam�

kandungan di alam cukup untuk cadangan bahan bakar hingga250 tahun yang akan datang

Tiga tingkatan dalam

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Tiga tingkatan dalampembentukan batubara

Lignite(batubara coklat)

Bituminous(batubara lunak)

Anthracite(batubara keras)

Page 49: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Batubara

• Proses pembentukan:

300 juta tahun lalu, bumisebagian besar ditutupi olehhutan

Tumbuhan mati, membusuk danmembentuk gambut

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Gambut tertekan antar lapisan endapanuntuk membentuk lignit

Tekanan yang semakin lama, akanmembentuk batubara bituminous

Pada akhirnya terbentuk batubaraanthracite

Page 50: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Nuklir• Energi nuklir berasal dari energi inti suatu

atom�yang umum digunakan adalah

uranium

• Untuk menghasilkan energi nuklir:– Reaksi fusi: atom terpecah dan menghasilkan

energi�digunakan pada reaktor nuklir

– Reaksi fusi: beberapa atom bersatu danmenghasilkan energi

• Keuntungan:• Dengan sedikit uranium dapat dihasilkan listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Dengan sedikit uranium dapat dihasilkan listrikyang cukup besar

• Tidak menghasilkan emisi CO2

• Dapat diandalkan

• Kerugian:

• Masalah keamanan

• Limbah radioaktif yang dihasilkan sangatberbahaya

• Membutuhkan biaya besar untuk perawatandan operasional

Page 51: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana energi nuklir dapatmenghasilkan listrik?

Silahkan Lihat Animasinuklir.swf

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

nuklir.swf

Page 52: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Sumber Energi Dapat Diperbaharui

• Berasal dari energi yang terdapat pada alam�sumber energi

non-fosil

• Mengapa disebut dapat diperbaharui??

– Karena tidak akan habis jika dipakai

• Contoh:

• Angin akan tetap bertiup, walaupun kita tidak menggunakannya

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Angin akan tetap bertiup, walaupun kita tidak menggunakannyasebagai sumber energi�dapat diperbaharui

• Air akan tetap mengalir, walaupun kita tidak menggunakannya sebagaisumber energi �dapat diperbaharui, dll

Page 53: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Air

• Air yang bergerak dapat menghasilkanlistrik � pembangkit listrik tenaga air

(hydroelectric power)

• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2

• Berumur lebih panjang dibandingkansumber tenaga lain

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Kerugian:

• Biaya yang besar untuk membangunpembangkit baru

• Dampaknya pada lingkungan:

– Longsor

– Alokasi penduduk yang tinggal dekatlokasi pembangkit

Page 54: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana energi air dapatmenghasilkan listrik?

Silahkan Lihat Animasihidro.swf

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

hidro.swf

Page 55: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Angin

• Energi kinetik angin dapat diubah menjadibentuk energi lain seperti:

Energi mekanik

– Digunakan pada kapal layar

– Petani menggunakan angin untukmemompa air dari sumur, dengan kincirangin, dll

Energi listrik

• Keuntungan:

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2

• Tidak ada bahan bakar yang digunakanuntuk menggerakkan turbin

• Kerugian:

• Energi angin sulit diprediksi

• Turbin angin menimbulkan polusi visual danakustik

• Mudah tersambar petir

Page 56: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana turbin angin bekerja?

• Angin memutar baling-baling mengelilingi rotor.

• Rotor terhubung pada porosyang kemudian memutargenerator. Generator berputarmenghasilkan listrik.

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Listrik kemudian dialirkan padapenguat tegangan (trafo), laludialirkan pada jaringantransmisi, yang kemudiandidistribusikan.

Page 57: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Matahari

• Energi matahari berasal dari radiasimatahari yang mencapai bumi

• Energi matahari dapat diubah menjadibentuk energi lain:

Energi termal– Memanaskan air, bangunan, dll

Energi listrik– sel surya/ Photovoltaic cell (PV)

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

– sel surya/ Photovoltaic cell (PV)

• Keuntungan:• Cocok digunakan pada daerah terpencil

• Harga sel surya semakin murah

• Listrik dapat disimpan dalam batere

• Kerugian:

• Tidak berguna saat malam hari

• Biaya yang mahal untuk membuatpembangkit

• Tidak dapat diandalkan

Page 58: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana sel surya bekerja?

Silahkan Lihat Animasisel surya.swf

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

sel surya.swf

Page 59: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Pasang Surut

• Memanfaatkan energi kinetik air lautketika pasang dan surut untukmenghasilkan listrik

• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2

• Tidak ada bahan bakar yang digunakanuntuk menggerakkan turbin

• Pasang dan surut air laut dapat diprediksidengan pasti

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

dengan pasti

• Tidak membutuhkan biaya perawatan yang tinggi

• Kerugian:

• Dibutuhkan biaya sangat besar untukmembangun pembangkit energi pasangsurut

• Tidak banyak tempat di dunia ini yang dapat menggunakannya

• Efek buruk terhadap mamalia laut

Page 60: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana energi pasang surut bekerja?

• Ketika air laut pasang, air didalam bendungan lebih rendah, sehingga air laut akan mengalirmasuk ke dalam bendungan, lalu memutar turbin, sehinggadapat menghasilkan listrik

• Ketika air laut surut, air didalam bendungan lebih tinggi,

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

dalam bendungan lebih tinggi, sehingga air bendungan akanmengalir keluar menuju laut, lalu memutar turbin, sehinggadapat menghasilkan listrik

Page 61: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Biomass

• Biomass adalah sisa tumbuhan atau hewan yang telah mati serta sisamakanan yang dapat dibakar, dijadikan sumber energi

• Keuntungan:• Murah

• Mengurangi pemakaian bahan bakar fosil

• Mengurangi bahan sisa (sampah)

• Kerugian:

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Kerugian:

• Emisi CO2 akibat pembakaran

• Mengumpulkan bahan biomass dalam jumlah banyak cukup sulit dilakukan

• Beberapa jenis bahan biomass tidak tersedia sepanjang tahun

Page 62: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana biomass bekerja?

Silahkan Lihat Animasibiomass.swf

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

biomass.swf

Page 63: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Geotermal

• Energi yang berasal dari panas yang terdapat dalam perut bumi

• Keuntungan:• Tidak menghasilkan emisi CO2

• Stasiun pembangkit tidak membutuhkan tempat yang luas

• Tidak menggunakan bahan bakar lain

• Kerugian:

• Tidak banyak lokasi yang dapat digunakan sebagai pembangkit geotermal

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Tidak banyak lokasi yang dapat digunakan sebagai pembangkit geotermal

• Gas dan mineral berbahaya mungkin dapat muncul ke permukaan tanah

Page 64: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi alternatif dan energi masadepan

• Energi alternatif mengacu pada energi yang berbeda dari sumberenergi yang banyak digunakan saat ini (sumber energi fosil)

Air

6,24%

Nuklir

5,76 %

Lain-lain

0,86 %Konsumsi

non-pembangkit

listrik

0,5 %

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Mengapa muncul kebutuhan

akan energi alternatif dan

energi masa depan?

Minyak Bumi

35,27 %

Batubara

28,02 %

Gas Alam

23,35 %

Konsumsi Energi Dunia Tahun 2006

Sumber: EIA, BP

Page 65: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi alternatif dan energi masadepan

• Berdasarkan grafik, kurang lebih 86% sumber energi duniaberasal dari sumber energi fosil (minyak bumi, gas alam, batubara)

• Sumber energi fosil terbatas dalam jumlah serta memberikandampak negatif bagi lingkungan:

– Minyak bumi hanya dapat menyuplai energi dunia hingga 40-50 tahun yang akandatang!!

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

datang!!

– Meskipun batubara memiliki jumlah yang melimpah di bumi, namunpembakarannya menghasilkan emisi CO2 terbesar

– Emisi CO2 dari pembakaran sumber energi fosil menyebabkan efek rumah kacadan pemanasan global

• Kesimpulan:

Dibutuhkan sumber energi lain selain

sumber energi fosil

Energialternatif

Page 66: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 67: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Energi alternatif dan energi masadepan

• Energi alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti sumberenergi fosil adalah seluruh sumber energi dapat diperbaharui yang telah dijelaskan:

Air

Angin

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Sinar Matahari

Pasang Surut

Geotermal

Biomass

Hidrogen fuel cell

Kandidat sumber energi masadepan

Page 68: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Sel Bahan Bakar (Fuel Cells)

• Suatu sel elektrokimia yang secaralangsung dan terus menerus mengubahenergi reaksi antara hidrogen dan oksigenmenjadi energi listrik

• Jenis fuel cell berdasarkan jenis elektrolit:

� Phosphoric Acid Fuel Cello Menggunakan asam fosforik cair sebagai

elektrolitnya

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

elektrolitnya

� Molten Carbonate Fuel Cello Menggunakan campuran garam karbonat cair

sebagai elektrolitnya

� Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)o Menggunakan keramik, atau elektrolit padat

o Beroperasi pada temperatur tinggi (10000 C)

� Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)o Menggunakan membran penukar proton

sebagai elektrolitnya

o Beroperasi pada temperatur yang tidakterlalu tinggi (800 C)

Page 69: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

• Fuel cell yang menggunakan bahan oksida padat sebagaielektrolitnya untuk mengalirkan ion negatif oksigen dari katodaka anoda

• Fuel cell ini dapat menggunakan bahan bakar hidrokarbon (tidakterbatas pada gas hidrogen murni), seperti bensin, gas alammetanol,alkohol, dll� kandidat sumber energi masa depan

• Beroperasi pada temperatur 500 – 10000 C, menyebabkan fuel

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Beroperasi pada temperatur 500 – 10000 C, menyebabkan fuel cell ini tidak menggunakan platina sebagai katalisnya (lebihmurah dibandingkan fuel cell jenis lain) serta tidak memerlukanpompa untuk memompa bahan bakar ke dalam sel.

Keuntungan Kerugian

Bahan bakar yang digunakan tidakterbatas pada hidrogen

Elektrolit yang digunakan cukup mahal

Efisiensi cukup besar (~60%)

Lebih murah (tanpa platina)

Page 70: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana SOFC menghasilkan listrik?

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Oksigen dari udara dialirkan melalui katoda, sementara bahan bakar hidrokarbonseperti metana dialirkan melalui anoda

• Hidrogen bereaksi dengan anoda, sehingga terionisasi menghasilkan elektron yang mengalir ke rangkaian listrik luar (misal menyalakan lampu), lalu menuju katoda.

• Elektron tersebut bereaksi dengan oksigen di katoda, membentuk ion negatifoksigen

• Ion negatif tersebut melewati elektrolit dan bergabung dengan hidrogen di anodamembentuk uap air.

• Hasil setiap siklus fuel cell ini adalah air, CO2 serta panas

Page 71: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Polymer Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)

• Fuel cell yang menggunakan membran polimer padat sebagaielektrolitnya untuk mengalirkan ion positif hidrogen dari anoda kekatoda

• Beroperasi pada temperatur 80 - 1000 C, menyebabkan fuel cell ini membutuhkan waktu singkat untuk beroperasi�kandidat

sumber energi kendaraan bermotor, menggantikan bensin

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Keuntungan Kerugian

Beroperasi pada temperatur yang tidakterlalu tinggi

Bahan bakar yang digunakan terbataspada gas hidrogen

Efisiensi cukup besar (40 - 60%)

Ringan dan mudah dibawa

Page 72: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Bagaimana PEMFC menghasilkan listrik?

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 73: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 74: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Setelah mendiskusikan sedikit pengantar bagi bahasanini di bagain Pendahuluan, kita telah mendikusikantopik-topik sebagai berikut• Konsep Kerja• Daya• Energi, Posisi, dan Gerak• Konversi Energi

Kesimpulan

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

• Konversi Energi• Sumber Energi• Energi Alternatif dan Energi Masa Depan

Topik-topik ini diperlukan untuk memahami konsepenergi secara ilmiah dan sumber-sumber energi.

Page 75: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Pemahaman secara ilmiah tentang energi dan sumber-sumbernya sangat diperlukan.Sumber-sumber energi yang dikenal dan banyak dipakaisaat ini akan habis terpakai. Karena itu kami sarankan untuk mempelajari lebihlanjut topik-topik yang telah didiskusikan dari buku-buku acuan yang ada di daftar pustaka dan juga

Saran

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

buku acuan yang ada di daftar pustaka dan jugaliteratur-literatur lain yang relevan.

Page 76: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Page 77: Penyusun: Djoko Triyono - scele.ui.ac.id · • Konversi Energi ... mengubah bentuk bumi • Panas merupakan energi yang berpindah • Suara merupakan bentuk energi mekanik • Listrik

Daftar Pustaka

•Hewitt, Paul G., John Suchocki, Leslie A Hewitt (2007), Conceptual Physical Science Explorations, Pearson Addison Wesley, San Fransisco.•Hewitt, Paul G., Suzanne Lyons, John Suchocki, Jennifer Ye (2007), Conceptual Integrated Science, Pearson Addison Wesley, San Fransisco.•Tillery, Bill W., (2008), Physical Science 8th ed., McGraw Hill, Boston.

Hanya dipergunakan di Universitas Indonesia ATA 2010/2011

Boston.•Tillery, Bill W., Eldon D. Enger, dan Frederick C. Ross (2008), Integrated Science 4th ed., McGraw Hill, Boston.