- Pengertian Energi
- Macam-macam energi
- Sumber Energi
- Makanan Sebagai Sumber Energi
1.Energi
Energi adalah upaya untuk melakukan usaha/kerja atau melakukan suatu perubahan. Energi ada beberapa bentuk yaitu energi potensial, kinetik, kimia, listrik, dan sebagainya.
Energi yang paling besar adalah energi matahari. Jarak matahari ke bumi adalah 149.600 juta kilometer dan memungkinkan energi panas yang diterima manusia di bumi tidak membahayakan.
Energi panas dari sinar matahari sangat bermanfaat bagi bumi dan dapat menghasilkan energi-energi yang lain di bumi.
Caranya adalah dengan mengubah energi matahari menjadi energi yang lain, misalnya energi kimia, energi listrik, energi bunyi, dan energi gerak.
2. MACAM-MACAM ENERGI
a. Energi Potensial adalah energi yang dimiliki suatu benda ketika benda itu diam. Contohnya batu yang diletakkan diatas meja memiliki energi potensial karena ketinggiannya, air didalam waduk memiliki energi potensial karena kedalamannya.
Energi potensial dapat dirumuskan sebagai :
Ep = m x g x h
Keterangan :
Ep = energi potensial (J)
m = massa benda (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
Contoh Energi Potensial dalam Kehidupan Sehari-hari
Berikut ini adalah beberapa contoh peristiwa yang menunjukkan energi potensial dalam kehidupan sehari-hari:
1. Buah di Pohon
Buktinya, ketika buah jatuh, maka buah memiliki kecepatan. Artinya, buah tersebut memiliki energi saat berada di atas pohon, yaitu energi potensial.
Dinamakan energi potensial karena energi ini hanya ada ketika pegas berada pada posisi tertekan atau teregang saja.
Pada waktu tali ketapel ditarik kemudian ditahan, kita memberikan energi pada ketapel. Energi ini disimpan sebagai energi potensial ketapel.
Jika sebuah batu diletakkan di ujung karet ketapel lalu dilepaskan, maka batu akan terlontar. Lontaran ini adalah akibat usaha yang dilakukan oleh karet ketapel.
4. Busur
Pada waktu kita menarik tali busur lalu menahannya, sebenarnya kita memberikan energi pada tali busur ini. Energi ini disimpan sebagai energi potensial tali busur.
Jika tali busur itu dilepaskan, anak panah akan melesat. Melesatnya anak panah ini adalah akibat usaha yang dilakukan oleh tali busur. Kemampuan melakukan usaha ini berasal dari energi potensial tali busur tersebut.
5. Bendungan Air
6. Minyak Bumi
Energi ini ada karena muatan listrik dalam atom-atom menempati posisi tertentu atau membentuk suatu susunan molekul tertentu.
Energi ini ada karena muatan listrik dalam atom-atom menempati posisi tertentu atau membentuk suatu susunan molekul tertentu.
Energi yang tersimpan di dalam minyak bumi bisa dimanfaatkan untuk menggerakkan mesin-mesin kendaraan.
Contoh Soal Energi Potensial
Berikut ini telah kakak siapkan beberapa contoh soal yang berkaitan dengan energi potensial:Contoh Soal 1
Hitunglah besarnya energi potensial suatu benda yang bermassa 0,075 kg yang terlempar ke atas dengan ketinggian maksimum 1,4 m.Jawaban:
Diketahui:- m = 0,075 kg
- h = 1,4 m
- EP...?
EP = m . g . h
= 0,075 kg . 10 m/s2 . 1,4 m
= 1,05 J
Jadi, energi potensial yang dimiliki benda tersebut adalah 1,05 Joule
Asam cuka menyimpan energi kimia. Energi tersebut dapat diubah menjadi energi listrik yang dapat menyalakan lampu. Energi listrik dapat diubah menjadi energi cahaya. Dengan demikian, energi dapat berubah bentuk tetapi energinya takkan hilang.
Hal tersebut diatas sesuai dengan hukum kekekalan energi. Hukum Kekekalan Energi menyatakan bahwa : energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, namun dapat diubah menjadi bentuk lain.
1) Energi potensial gravitasi adalah energi yang dimiliki suatu benda karena terletak diatas permukaan bumi. Semakin tinggi diatas permukaan bumi, semakin besar pula energi potensialnya.
2) Energi potensial elastisitas adalah energi pada benda yang diregangkan. Semakin jauh peregangan dan penekanannya, semakin besar pula energinya. Contohnya benda yang diregangkan pada karet ketapel atau busur panah yang ditarik dari panahnya.
b. Energi kimia adalah energi yang terkandung dalam suatu zat. Contohnya energi kimia didalam makanan bisa digunakan untuk beraktivitas, energi kimia didalam bensin bisa digunakan untuk menggerakkan mesin.
c. Energi listrik adalah energi yang memiliki muatan listrik dan arus listrik. Energi listrik paling banyak digunakan karena mudah diubah menjadi bentuk lain. Contohnya lampu bohlam dapat menyala menggunakan energi listrik, mesin cuci dapat berfungsi menggunakan energi listrik.
d. Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak atau berpindah tempat. Contohnya air mengalir di waduk akan menggerakkan turbin, ketika bersepeda otot kaki berkontraksi untuk mendorong pedal sepeda.
Energi kinetik dapat dirumuskan sebagai :
Ek = ½ x m x v²
Keterangan :
Ek = energi kinetik (J)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan (m/s²)
Contoh soal energi kinetik
Jawaban:
2. Sumber Energi
Sumber energi adalah segala sesuatu yang menghasilkan energi. Sumber energi ada 2 yaitu sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan.
Sumber energi tak terbarukan adalah sumber energi yang berasal dari alam dan akan habis apabila dieksploitasi secara terus – menerus. Contoh energi tak terbarukan yaitu batu bara, minyak bumi dan gas alam.
Berdasarkan perhitungan para ahli, batu bara akan habis 193 tahun lagi, gas alam akan habis 47 tahun lagi dan minyak bumi akan habis 30 tahun lagi.
Batu bara, gas alam dan minyak bumi merupakan bahan bakar fosil yang terbentuk dari fosil tumbuhan dan hewan yang sudah melapuk jutaan tahun didalam bumi. Untuk memperoleh batu bara, gas alam dan minyak bumi diperlukan penambangan kedalam perut bumi.
Energi nuklir adalah energi potensial yang terdapat pada inti atom. Partikel nuklir seperti proton dan neutron tidak dapat terpisah melalui reaksi fisi dan fusi, namun memiliki massa yang lebih rendah ketika terpisah. Adanya perbedaan massa inilah panas dapat dibebaskan melalui radiasi nuklir.
Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang berasal dari proses alam yang berkelanjutan. Contohnya energi matahari, PLTA, energi angin, energi tidal dan biogas dari kotoran ternak.
Energi matahari adalah energi yang berasal dari panas matahari dan dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pemanfaatan arus air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik ini disebut hidroelektrik.
Komponen PLTA adalah generator yang dihubungkan oleh turbin dan digerakkan oleh energi kinetik air. PLTA tidak hanya menggunakan arus air didalam waduk atau air terjun, tetapi juga bisa menggunakan ombak di lautan.
Energi angin adalah energi yang memanfaatkan kincir angin untuk diubah menjadi energi listrik atau energi bentuk lain. Kincir angin dibuat dalam skala besar untuk menyediakan angin didaerah yang terisolir.
Energi tidal adalah energi yang memanfaatkan pasang surutnya air laut untuk menghasilkan energi listrik atau energi bentuk lain. Energi tidal dikenal juga dengan energi pasang surut.
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik (fermentasi) bahan – bahan organik yang degradabel. Biogas ini dapat dibuat dari kotoran manusia, kotoran hewan, ataupun sampah organik yang degradabel. Biogas ini mengandung methana dan karbondioksida sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar penggati gas alam.
Biofuel
Biofuel atau bahan bakar hayati adalah sumber energi terbarukan berupa bahan bakar (baik padat, cair, dan gas) yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Sumber biofuel adalah tanaman yang memiliki kandungan gula tinggi (seperti sorgum dan tebu) dan tanaman yang memiliki kandungan minyak nabati tinggi (seperti jarak, ganggang, dan kelapa sawit).
Biomassa
Biomassa adalah jenis energi terbarukan yang mengacu pada bahan biologis yang berasal dari organisme yang hidup atau belum lama mati. Sumber biomassa antara lain bahan bakar kayu, limbah dan alkohol. Pembangkit listrik biomassa di Indonesia seperti PLTBM Pulubala di Gorontalo yang memanfaatkan tongkol jagung.
Panas Bumi (geothermal)
Energi panas bumi atau geothermal adalah sumber energi terbarukan berupa energi thermal (panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi. Energi panas bumi diyakini cukup ekonomis, berlimpah, berkelanjutan, dan ramah lingkungan. Namun pemanfaatannya masih terkendala pada teknologi eksploitasi yang hanya dapat menjangkau di sekitar lempeng tektonik. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) yang dimiliki Indonesia antara lain: PLTP Sibayak di Sumatera Utara, PLTP Salak (Jawa Barat), PLTP Dieng (Jawa Tengah), dan PLTP Lahendong (Sulawesi Utara).
3. Makanan sebagai Sumber Energi
Sumber energi utama pada manusia adalah makanan. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, lemak dan protein. Karbohidrat adalah senyawa kimia yang tersusun atas unsur – unsur karbon dan merupakan sumber utama energi bagi manusia. Contoh dari karbohidrat yaitu beras, jagung, gandum, umbi – umbian dan buah yang rasanya manis. Setiap 1gram karbohidrat mengandung energi sebesar 4.1 kilo kalori(kkal)
Protein nabati adalah protein yang berasal dari tumbuhan, contohnya gandum, kacang – kacangan, tahu dan tempe. Protein hewani adalah protein yang berasal dari hewan, contohnya ikan, daging, telur, dan susu.
Lemak adalah senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, dan O. Lemak ada 2 jenis yaitu lemak nabati dan lemak hewani.
Lemak nabati adalah lemak yang berasal dari tumbuhan, contohnya kelapa, kemiri, kacang – kacangan dan buah avokad. Lemak hewani adalah lemak yang berasal dari hewan, contohnya keju, kuning telur, mentega dan sebagainya.
Lemak berfungsi sebagai : Sumber energi (1 gram lemak = 9 kkal), Pelarut vitamin A, D, E dan K, Pelindung organ – organ tubuh yang penting dan Pelindung tubuh dari suhu rendah.
Untuk lebih memahami materi tersebut silahkan mempelajari PPT tentang "Energi Dalam Sistem Kehidupan dengan membuka link berikut ini π
https://drive.google.com/file/d/1SzmrtQRO_PvXjD0Rctw8jGcQeFRiEvkz/view?usp=sharing
- Membuat rangkuman tentang "Pengertian Energi, Macam2 energi,Sumber energi dan makanan sebagai sumber energi" dalam buku catatan khusus IPA
- Untuk mengukur tingkat pemahamanmu pada materi tersebut, maka kerjakan latihan soal dengan membuka link di bawah iniππ
- 1. Transformasi Energi oleh Klorofil
- 2. Transformasi Energi oleh Mitokondria
- Air (H2O)
- Karbondioksida (CO2)
- Klorofil
- Cahaya/sinar matahari
- Glukosa (C6 H12 O6)
- Oksigen (O2)
- reaksi terang
- reaksi gelap.
- Reaksi Terang – Reaksi Hill
Reaksi terang adalah reaksi yang terjadi pada proses fotosintesis di mana pada tahapan ini diperlukan cahaya dalam prosesnya. Energi yang terdapat pada cahaya matahari akan ditangkap oleh klrofil digunakan oleh pigmen fotosintesis pada grana/tumpukan tilakoid untuk menguraikan molekul air (H2O) menjadi atom hidrogen (H) dan Oksigen (O2). Tujuan dari reaksi terang adalah menghasilkan ATP, NADPH, dan O2. Selanjutnya, hasil dari proses reaksi terang berupa ATP dan NADPH2 digunakan pada reaksi gelap atau siklus Calvin. Sedangkan oksigen (O2) akan dilepaskan ke udara sebagai hasil samping fotosintesis.
2. Reaksi Gelap – Siklus Calvin
Reaksi gelap sering juga disebut sebagai Siklus Calvin merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam proses fotosintesis. Proses yang terjadi pada reaksi gelap fotosintesis tidak membutuhkan cahaya matahari secara langsung. Maksud dari reaksi gelap fotosintesis bukan berarti berlangsung di tempat yang gelap atau malam hari, namun proses berlangsung cahaya matahari secara langsung. Bagian tumbuhan sebagai tempat terjadinya reaksi gelap adalah stroma yang terdapat pada kloroplas.
Energi pada reaksi gelap diperoleh dari ATP yang dihasilkan pada reaksi terang. Dalam kata lain, dapat disimpulkan bahwa reaksi gelap tidak akan berlangsung tanpa adanya reaksi terang.
Komponen yang dibutuhkan pada reaksi gelap fotosintesis:
- CO2 dari udara bebas
- ATP dan NADPH dari reaksi terang
Kesimpulan reaksi gelap fotosintesis:
- Tempat: stroma
- Bahan: ATP, NADPH, dan CO2 (karbondioksida)
- Hasil: glukosa (C6H12O6), ADP, dan NADP
- Menutupi sebagian daun dengan alumiium foil bertujuan untuk membuktikan bahwa fotosintesis memerlukan cahaya
- Merebus daun dengan air bertujuan untuk mematikan sel-sel daun
- Merebus daun dengan alkohol panas bertujuan untuk melarutkan klorofil
- Menetesi permukaan daun dengan lugol/yodium bertujuan untuk membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan amilum/zat tepung
Sistem Pencernaan
Makanan yang masuk ke dalam tubuh akan mengalami perombakan dari molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Perombakan ini akan menghasilkan sejumlah energi. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, lemak, dan protein. Proses inilah yang disebut dengan pencernaan.
- Metabolisme Pencernaan Karbohidrat dalam Tubuh
Karbohidrat setelah dicerna di usus akan diserap oleh dinding usus halus dalam bentuk monosakarida. Monosakarida dibawa oleh aliran darah sebagian besar menuju hati dan sebagian lainnya dibawa ke sel jaringan tertentu dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut.
Di dalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis menghasilkan glikogen, dioksidasi menjadi CO2dan H2O, atau dilepaskan untuk dibawa oleh aliran darah ke bagian tubuh yang memerlukan.
Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah atas bantuan hormon insulin yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas. Kenaikan proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat menyebabkan glukosa dalam darah meningkat sehingga sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik.
Hati dapat mengatur kadar gula dalam darah dengan bantuan hormon insulin. Kadar gula dalam darah diatur oleh 2 hormon yaitu :
- Hormon insulin : dihasilkan oleh kelenjar pankreas, berfungsi menurunkan glukosa dalam darah
- Hormon adrenalin : dihasilkan oleh korteks adrenal, berfungsi menaikkan kadar glukosa dalam darah
Sebaliknya, jika banyak kegiatan, banyak energi yang digunakan untuk kontraksi otot sehingga kadar glukosa dalam darah menurun. Dalam hal ini, glikogen akan diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya mengalami katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi kimia).
- Metabolisme Pencernaan Protein dalam Tubuh
Di dalam tubuh, protein diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang bekerja pada proses hidrolisis protein, antara lain pepsin, tripsin, kemotripsin, karboksi peptidase, dan amino peptidase.
Protein yang telah dipecah menjadi asam amino, kemudian diabsorpsi melalui dinding usus halus dan sampai ke pembuluh darah. Setelah diabsorpsi dan masuk ke dalam pembuluh darah, asam amino tersebut sebagian besar langsung digunakan oleh jaringan.
Sebagian lain, mengalami proses pelepasan gugus mengandung N) di hati. Proses pelepasan gugus amino ini dikenal dengan deaminasi protein. Protein tidak dapat disimpan di dalam tubuh sehingga kelebihan protein akan segera dibuang atau diubah menjadi zat lain.
Zat sisa hasil penguraian protein yang mengandung nitrogen akan dibuang bersama air seni dan zat sisa yang yang tidak mengandung nitrogen akan diubah menjadi karbohidrat dan lemak. Oksidasi 1 gram protein dapat menghasilkan energi 4 kalori.
Kelebihan protein dalam tubuh dapat mengakibatkan pembengkakan hati dan ginjal karena beban kerja organ-organ tersebut lebih berat dalam menguraikan protein dan mengeluarkannya melalui air seni.
Protein tidak disimpan didalam tubuh, zat sisa hasil penguraian protein yang mengandung nitrogen akan dibuang melalui air seni dan yang tidak mengandung nitrogen akan diubah menjadi karbohidrat dan lemak. Oksidasi protein menghasilkan 4 kalori.
Apabila kelebihan protein akan terjadi pembengkakan hati dan ginjal, karena hati dan ginjal tidak kuat untuk menguraikan protein yang terlalu banyak. Apabila kekurangan protein akan mengakibatkan busung lapar (Hanger Odema). Ada 2 jenis busung lapar yaitu Kwashiorkor dan Marasmus.
Kwashiorkor adalah penyakit yang disebabkan oleh ketiadaan protein didalam tubuh. Kondisi ini ditandai dengan pembengkakan dibagian bawah kulit (edema) akibat terlalu banyaknya cairan didalam tubuh.
Marasmus adalah penyakit yang disebabkan oleh kurangnya protein, karbohidrat dan lemak. Marasmus ini bisa dikatakan kurangnya energi didalam tubuh. Akibatnya, tubuh menjadi sangat kurus hingga terlihat rangka tubuh yang menonjol.
Gangguan metabolisme yang berupa penimbunan senyawa aseton dapat menyebabkan gangguan pernapasan. Kesulitan bernapas terjadi karena tingkat keasaman dan jumlah CO2 yang tinggi, yang disebut dengan asidosis.
- Metabolisme Pencernaan Lemak dalam Tubuh
Di dalam tubuh, lemak mengalami metabolisme. Lemak akan dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol dengan bantuan enzim lipase. Proses ini berlangsung dalam saluran pencernaan.
Sebelum diserap usus, asam lemak akan bereaksi dengan garam empedu membentuk senyawa, seperti sabun. Selanjutnya, senyawa akan diserap jonjot usus dan akan terurai menjadi asam lemak dan garam empedu.
Oleh lemak tersebut akan bereaksi dengan gliserol membentuk lemak. Kemudian, diangkut oleh pembuluh getah bening usus menuju pembuluh getah bening dada kiri. Selanjutnya, ke pembuluh balik bawah selangka kiri.
Lemak dikirim dari tempat penimbunannya ke hati dalam bentuk lesitin untuk dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Selanjutnya, gliserol akan diubah menjadi gula otot atau glikogen. Asam lemak akan diubah menjadi asetil koenzim.
- Membuat rangkuman tentang "Transformasi Energi dalam Sel" di buku catatan IPA
- Untuk mengukur tingkat pemahamanmu , maka kerjakan latihan soal dengan membuka link di bawah iniπ