ENERGI

KONSEP ENERGI

Suatu system dikatakan mempunyai energi/tenaga, jika system tersebut mempunyai

kemampuan untuk melakukan usaha. Besarnya energi suatu system sama dengan

besarnya usaha yang mampu ditimbulkan oleh system tersebut. Oleh karena itu, satuan

energi sama dengan satuan usaha dan energi juga merupakan besaran scalar.

Dalam fisika, energi dapat digolongkan menjadi beberapa macam antara lain :

Energi mekanik (energi kinetik + energi potensial) , energi panas , energi listrik, energi

kimia, energi nuklir, energi cahaya, energi suara, dan sebagainya.

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan yang terjadi hanyalah

transformasi/perubahan suatu bentuk energi ke bentuk lainnya, misalnya dari energi

mekanik diubah menjadi energi listrik pada air terjun.

ENERGI KINETIK .

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh setiap benda yang bergerak. Energi

kinetik suatu benda besarnya berbanding lurus dengan massa benda dan kuadrat

kecepatannya.

Ek = ½ m v2

Ek = Energi kinetik ; m = massa benda ; v = kecepatan benda

FISIKA TEKNIKENERGI DAN SUHU

SATUAN

BESARAN SATUANEnergi kinetik (Ek) jouleMassa (m) KgKecepatan (v) m/det

Usaha = perubahan energi kinetik.

W = Ek = Ek2 – Ek1

ENERGI POTENSIAL GRAFITASI

Energi potensial grafitasi adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena pengaruh

tempatnya (kedudukannya). Energi potensial ini juga disebut energi diam, karena benda

yang diam-pun dapat memiliki tenaga potensial.

Sebuah benda bermassa m digantung seperti di bawah ini.

g

h

Jika tiba-tiba tali penggantungnya putus, benda akan jatuh.

Maka benda melakukan usaha, karena adanya gaya berat (w) yang menempuh jarak h.

Besarnya Energi potensial benda sama dengan usaha yang sanggup dilakukan gaya

beratnya selama jatuh menempuh jarak h.

Ep = w . h = m . g . h

Ep = Energi potensial , w = berat benda , m = massa benda ; g = percepatan

grafitasi ; h = tinggi benda yang di ukur terhadap titik acuan tertentu

m

SATUAN

Energi potensial grafitasi tergantung dari :

percepatan grafitasi bumi

kedudukan benda

massa benda

ENERGI POTENSIAL PEGAS .

Energi potensial yang dimiliki benda karena elastik pegas.

Gaya pegas (F) = k . x

Ep Pegas (Ep) = ½ k. x2

k = konstanta gaya pegas ; x = regangan

Hubungan usaha dengan Energi Potensial :

W = Ep = Ep1 – Ep2

ENERGI MEKANIK

Energi mekanik (Em) adalah jumlah antara energi kinetik dan energi potensial suatu

benda.

Em = Ek + Ep

HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK.

Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.

Jadi energi itu adalah KEKAL.

Em1 = Em2

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2

BESARAN SATUANEnergi Potensial (Ep) jouleBerat benda (w) newtonMassa benda (m) KgPercepatan grafitasi (g) m/det2

Tinggi benda (h) m

sSUHU

Pengertian suhu

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang

digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari

masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi

dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk

mengukur suhu dengan valid.Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para

ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 – 1744)

sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai

pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala

Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan

partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius

tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 – 1907) menawarkan skala

baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan

373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain

skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air

membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala

Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.

Berikut ini perbandingan skala dari termometer diatas

Yang menjadi masalah dalam bab suhu adalah kebanyakan orang kesulitan untuk

mengubah dari satu skala ke skala yang lainnya. Berikut ini adalah contoh mengubah

dari skala celcius ke skala fahrenheit

Untuk skala yang lain caranya sama dengan contoh diatas. Thermometer menurut isinya

dibagi menjadi : termometer cair, termometer padat, termometer digital. Semua

termometer ini mempunyai keunggulan dan kelemahan masing-masing. Sedangkan

berdasarkan penggunaannya termometer bermacam-macam sebagai misal termometer

klinis, termometer lab dan lain-lain.

Berikut ini pembahasan macam macam termometer.

Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada

tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang

dilengkapi pipa panjang  dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga

udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam

cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi

tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi

kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk

menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada

perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan

terbuat dari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah

pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda.

Raksa digunakan sebagai pengisi termometer karena raksa mempunyai keunggulan :

1. raksa penghantar panas yang baik

2. pemuaiannya teratur

3. titik didihnya tinggi

4. warnanya mengkilap

5. tidak membasahi dinding

Sedangkan keunggulan alkhohol adalah :

1. titik bekunya rendah

2. harganya murah

3. pemuaiannya 6 kali lebih besar dari pada raksa sehingga pengukuran mudah

Pemuaian Zat.

Pemuaian panjang.Bila suatu batang pada suatu suhu tertentu panjangnya Lo, jika suhunya dinaikkan

sebesar t, maka batang tersebut akan bertambah panjang sebesar L yang dapat

dirumuskan sebagai berikut : L = Lo . . t

= Koefisien muai panjang = koefisien muai linier

didefinisikan sebagai : Bilangan yang menunjukkan berapa cm atau meter

bertambahnya panjang tiap 1 cm atau 1 m suatu batang jika suhunya dinaikkan

10 C.

Jadi besarnya koefisien muai panjang suatu zat berbeda-beda, tergantung jenis

zatnya.

Jika suatu benda panjang mula-mula pada suhu t0 0C adalah Lo.

Koefisien muai panjang = , kemudian dipanaskan sehingga suhunya menjadi t1 0C

maka :

L = Lo . . (t1 – t0)

Panjang batang pada suhu t1 0C adalah :

Lt = Lo + L

= Lo + Lo . . (t1 – t0)

= Lo (1 + t)

Satuan : Keterangan :

MKS CGS Lt = Panjang benda setelah dipanaskan t 0CLo & Lt m cm Lo = Panjang mula-mula.

t 0C 0C = Koefisien muai panjang 0C - 1 0C - 1 t = Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-

mula.

Pemuaian Luas.Bila suatu lempengan logam (luas Ao) pada t0

0, dipanaskan sampai t10, luasnya akan

menjadi At, dan pertambahan luas tersebut adalah :

dan

adalah Koefisien muai luas ( = 2 )

Bilangan yang menunjukkan berapa cm2 atau m2 bertambahnya luas tiap 1 cm2

atau m2 suatu benda jika suhunya dinaikkan 1 0C.

Satuan :Keterangan :

MKS CGS At = Luas benda setelah dipanaskan t 0CAo & At m2 cm2 Ao = Luas mula-mula.

t 0C 0C = Koefisien muai Luas 0C - 1 0C - 1 t = Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-

mula.

Pemuaian Volume

A = Ao . t

At = Ao (1 + t) t = t1 – t0

Bila suatu benda berdimensi tiga (mempunyai volume) mula-mula volumenya Vo

pada suhu to, dipanaskan sampai t1 0, volumenya akan menjadi Vt, dan pertambahan

volumenya adalah :

dan

adalah Koefisien muai Volume ( = 3 )

Bilangan yang menunjukkan berapa cm3 atau m3 bertambahnya volume tiap-tiap

1 cm3 atau 1 m3 suatu benda jika suhunya dinaikkan 1 0C.

Satuan : Keterangan :

MKS CGS Vt = Volume benda setelah dipanaskan t 0CVo & Vt m3 cm3 Vo = Volume mula-mula.

t 0C 0C = Koefisien muai ruang 0C - 1 0C - 1 t = Selisih antara suhu akhir dan suhu mula-

mula.

Namun tidak semua benda menurut hukum pemuaian ini, misalnya air. Didalam

interval 00- 40 C air akan berkurang volumenya bila dipanaskan, tetapi setelah

mencapai 40 C volume air akan bertambah (Seperti pada benda-benda lainnya).

Hal tersebut diatas disebut ANOMALI AIR.

Jadi pada 40 C air mempunyai volume terkecil, dan karena massa benda selalu

tetap jika dipanaskan maka pada 40 C tersebut air mempunyai massa jenis terbesar.

Massa Jenis.

Misalkan :

Vo dan o berturut-turut adalah volume dan massa jenis benda sebelum

dipanaskan.

Vt dan t berturut-turut adalah volume dan massa jenis benda setelah dipanaskan.

m adalah massa banda.

o =

mVo Vt = Vo (1 + t )

t =

mVt t =

mVo (1 + γ Δt )

Pemuaian Gas.Kita tinjau sejumlah gas bermassa m, bertekanan P, bertemperatur T dan berada

dalam ruang tertutup yang bervolume V.

Dari percobaan-percobaan gas tersebut dapat menunjukkan hal-hal sebagai berikut :

V = Vo . t

Vt = Vo (1 + t) t = t1 – t0

t = γ o

1 + γ Δt

a. Untuk sejumlah gas bermassa tertentu, pada tekanan tetap, ternyata volumenya

sebanding dengan temperatur mutlaknya atau dikenal dengan HUKUM GAY

LUSSAC dan proses ini disebut dengan proses ISOBARIK.

Atau

Jadi pada TEKANAN TETAP berlaku :

b. Untuk sejumlah gas bermassa tertentu, pada temperatur konstan, ternyata

tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya atau dikenal dengan HUKUM

BOYLE dan proses ini disebut dengan proses ISOTERMIS.

atau

Jadi pada TEMPERATUR TETAP berlaku :

c. Selain itu gas dapat diekspansikan pada volume tetap dan prosesnya disebut

dengan proses ISOKHORIS atau dikatakan tekanan gas sebanding dengan

temperatur mutlaknya.

Atau

Jadi pada VOLUME TETAP berlaku :

Kesimpulan : Dari kenyataan-kenyataan di atas maka untuk gas bermassa tertentu

dapat dituliskan dalam bentuk

Atau

Dan persamaan di atas disebut :

V = C . T VT = C

V 1

T 1 =

V 2

T 2

P =

CV

P.V = C

P1 V1 = P2 V2

P = C . TPT = C

P1

T1 =

P2

T 2

P VT = Konstan

P1V 1

T 1 =

P2V 2

T 2

BOYLE – GAY LUSSA