1 of 38

Energi dan Perubahannya

BAB 3

Sumber : shutterstock.com

2 of 38

“Energi tidak dapat dibuat dan dimusnahkan sehingga jumlahnya tetap, tetapi bentuknya dapat berubah-ubah.”

Kemampuan melakukan kerja atau usaha.

Energi dan Usaha

A

Sumber : flickr.com

1. Konsep Energi

3 of 38

Energi dan Usaha

A

1. Konsep Energi

a

Energi Mekanik

b

Energi Kalor/Termal

c

Energi Listrik

d

Energi Kimia

a

b

c

e

d

e

Energi Nuklir

Macam-macam bentuk energi

4 of 38

Energi dan Usaha

A

1. Konsep Energi

Energi Mekanik

Hukum kekekalan energi mekanik dinyatakan:

EM = EP + EK

dengan:

EM = energi mekanik (J)

EP = energi potensial (J)

EK = energi kinetik (J)

Sumber : publicdomainvectors.org

5 of 38

Energi dan Usaha

A

Energi Potensial

Energi suatu benda akibat kedudukannya.

EP = mgh

dengan:

EP = energi potensial (J)

m = massa (kg)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = ketinggian (m)

Sumber : explainthatstuff.com

1. Konsep Energi

6 of 38

Energi dan Usaha

A

Energi Kinetik

Energi yang dimiliki suatu benda karena terjadinya perpindahan.

dengan:

EK = energi kinetik (J)

m = massa (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

 

Sumber : pxhere.com

1. Konsep Energi

7 of 38

Soal

  1. Sebuah benda dikatakan memiliki energi kinetik sebesar 300 J karena benda tersebut bergerak dengan kecepatan 60 km/jam. Perkirakan besar massa benda tersebut!

​

  • Sebuah mobil sedan memiliki energi kinetik sebesar 600.000 Joule. Jika mobil tersebut mempunyai massa sebesar 600 kg, maka hitunglah kecepatan mobil sedan tersebut!

​

  • Sebuah benda memiliki massa 2 kg berada pada ketinggian 10 meter dari tanah. Benda tersebut semula dalam keadaan diam, kemudian dijatuhkan sehingga mencapai tanah. Jika g = 10 m/s2, maka berapakah energi kinetik benda saat ketinggian 5 meter dari tanah?

8 of 38

Contoh Soal

  1. Sebuah bola bermassa 200 gram dijatuhkan dari ketinggian h1 = 3 m. Hitunglah kecepatan jika bola dijatuhkan dari ketinggian h2 = 2 m.

9 of 38

Contoh Soal

 

 

 

 

 

Sumber : shutterstock.com

10 of 38

Energi Potensial Listrik

Energi Listrik dalam Rangkaian

Energi dan Usaha

A

Energi Listrik

Dimiliki oleh muatan listrik yang mengalir.

W = I2Rt

dengan:

W = energi listrik (J)

I = kuat arus listrik (A)

R = hambatan (Ω)

t = waktu (s)

Dimiliki oleh benda bermuatan listrik (statis).

W = qV

dengan:

W = energi listrik (J)

q = muatan listrik (C)

V = potensial listrik (V)

1. Konsep Energi

11 of 38

Lilin terbakar menghasilkan energi kalor

Baterai merupakan salah satu contoh energi kimia

Plutonium merupakan salah satu sumber energi nuklir

Energi dan Usaha

A

Sumber : pxhere.com

Sumber : pxhere.com

Sumber : flickr.com

1. Konsep Energi

12 of 38

Energi dan Usaha

A

Mobil melakukan usaha sebesar W dengan persamaan:

W = Fs

dengan:

W = usaha (J)

F = gaya (N)

s = perpindahan (m)

θ = sudut antara gaya dan perpindahan (o)

Gaya melakukan usaha:

W = Fs cos θ

Sumber : dokumen penerbit

2. Konsep Usaha

13 of 38

Energi dan Usaha

A

Usaha sebagai perubahan energi potensial

W = ∆EP

W = EP2 – EP1

Usaha sebagai perubahan energi kinetik

W = ∆EK

W = EK2 – EK1

Usaha sebagai output kinerja mesin

W = Poutt

E = Pint

 

dengan:

W = Usaha (J)

Pin = daya masukan (W atau J/s)

Pout = daya keluaran (W atau J/s)

t = waktu penggunaan (s)

η = efisiensi mesin (%)

E = Energi masukan (J)

3. Hubungan Energi dan Usaha

14 of 38

Contoh Soal

  1. Sebuah mobil dengan massa 1.500 kg melaju dengan kecepatan 90 km/jam. Ketika mobil melaju, tiba-tiba pengemudi melihat kucing pada jarak 55 m di depan mobil. Seketika pengemudi menginjak pedal rem dan mobil berhenti tepat 5 m dari kucing.
    1. Hitung usaha yang dilakukan gaya rem untuk menghentikan laju mobil.
    2. Berapakah gaya rem yang diberikan pada mobil?

15 of 38

Contoh Soal

 

16 of 38

Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui

B

Minyak mentah (crude oil) harus diproses terlebih dahulu supaya dapat dimanfaatkan.

Minyak Bumi

Batu Bara

Terbentuk dari pepohonan mati yang tidak mengalami pembusukan secara sempurna.

Sumber Energi Nuklir

Reaksi fisi (Isotop uranium-235 & isotop plutonium-239). Reaksi fusi (deuterium & tritium).

Sumber : flickr.com

Sumber : pxhere.com

Sumber : flickr.com

17 of 38

Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui

B

Melalui distilasi bertingkat:

  1. Fraksi pertama menghasilkan gas yang memiliki titik didih 25oC.
  2. Fraksi kedua menghasilkan nafta.
  3. Fraksi ketiga menghasilkan kerosin dan avtur.
  4. Fraksi keempat menghasilkan solar.
  5. Fraksi kelima menghasilkan residu yang dapat diolah menjadi berbagai produk.

a. Pengolahan tahap awal (primary process)

Fraksi distilasi minyak mentah

Sumber : shutterstock.com

1. Minyak Bumi

18 of 38

1

Perengkahan (cracking)

Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui

B

b. Pengolahan tahap kedua (secondary process)

2

3

4

Proses ekstraksi

Proses kristalisasi

Pembersihan (treating)

1. Minyak Bumi

19 of 38

Persiapan (preparation)

Mengurangi ukuran butir dengan alat pemecah (crusher) atau penggiling (grinder).

Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui

B

a. Pengolahan batu bara

Pemisahan (consentration)

Dewatering

Metode gravity concentration:

  1. Flowing film concentration
  2. Jigging
  3. Flotasi

Tahapan-tahapan:

  1. Thickening
  2. Filtration
  3. Drying

2. Batu Bara

20 of 38

Pemanfaatan Batu Bara

Dimetil eter (DME)

Batu bara cair (coal liquid)

Briket batu bara

Pemanfaatan pada industri semen

Bahan bakar PLTU

Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui

B

b. Pemanfaatan energi batu bara

2. Batu Bara

21 of 38

Pyrolisis

01

02

03

04

Sumber Energi Tidak Dapat Diperbarui

B

Proses Pencairan Batu Bara

Solvent extraction

Catalytic liquefaction

Konversi batu bara menjadi cair (indirect liquefaction)

2. Batu Bara

22 of 38

1

2

3

Matahari

4

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

Air

Angin

Bioenergi

Sumber : pxhere.com

Sumber : shutterstock.com

Sumber : pixabay.com

Sumber : flickr.com

23 of 38

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

a. Komponen SHS

Perangkat yang dibutuhkan sistem sel surya:

  1. Modul panel surya
  2. Regulator (controller)
  3. Baterai
  4. Inverter

Pemanfaatan panel surya tipe on grid pada perumahan

Sumber : shutterstock.com

1. Matahari

24 of 38

We Create

Quality Professional

PPT Presentation

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

b. Instalasi SHS

Menentukan banyaknya modul sel surya (WP)

 

1. Matahari

Sumber : pixabay.com

25 of 38

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

Menentukan banyaknya baterai

 

 

 

Sumber : commons.wikimedia.org

b. Instalasi SHS

1. Matahari

26 of 38

1

2

3

4

Pilihlah area yang dapat menampung jumlah panel surya.

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

Sambung panel surya ke regulator lalu ke baterai.

Dari baterai, arus DC diubah menjadi AC melalui inverter.

Arus listrik siap digunakan pada peralatan rumah tangga.

Proses instalasi panel surya

b. Instalasi SHS

1. Matahari

27 of 38

Berdasarkan kapasitas output dayanya

1

2

3

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

a. Jenis PLTMH

Kapasitas minihidro

Kapasitas mikrohidro

Kapasitas pikohidro

2. Air

28 of 38

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

b. Komponen PLTMH

  1. Bendungan
  2. Saluran terbuka
  3. Bak penenang
  4. Pipa pesat (penstock)
  5. Turbin
  6. Generator
  7. Instalasi kabel

Salah satu contoh PLTMH

Sumber : shutterstock.com

2. Air

29 of 38

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

a. Syarat angin

Karakteristik angin

Daerah yang dapat dijadikan sebagai tempat pembangkit listrik tenaga angin yaitu daerah dengan kecepatan angin di atas 5 m/s.

3. Angin

30 of 38

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

b. Komponen PLTA

  1. Turbin
  2. Tower
  3. Generator
  4. Baterai
  5. Controller (regulator)

Sumber : pxhere.com

3. Angin

31 of 38

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

a. Jenis bioenergi

  1. Biodiesel
  2. Bioetanol
  3. Biogas

Proses konversi biomassa menjadi bioenergi

Sumber : dokumen penerbit

4. Bioenergi

32 of 38

Sumber Energi Dapat Diperbarui

C

b. Bahan-bahan penghasil bioenergi

  1. Kelapa
  2. Kelapa sawit
  3. Jarak pagar
  4. Tebu
  5. Sagu
  6. Ubi kayu
  7. Jagung
  8. Kotoran ternak

Proses pengolahan limbah organik menjadi biogas

Sumber : shutterstock.com

4. Bioenergi

33 of 38

2

3

4

1

Motor listrik, lampu elektrik, pemanas elektrik, dan peralatan audio-video.

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) dan mesin uap.

Aki dan elemen kering/baterai

Generator AC dan DC

3

4

2

1

Perubahan Energi

D

Perubahan Energi Mekanik

Perubahan Energi Kimia

Perubahan Energi Listrik

Perubahan Energi Kalor

34 of 38

Perubahan Energi

D

Struktur cincin belah pada komutator generator DC.

Sumber : shutterstock.com

Generator AC dan DC berfungsi untuk mengubah energi mekanik gerak menjadi energi listrik.

1. Perubahan Energi Mekanik

35 of 38

Perubahan Energi

D

Aki (Accumulator)

Elemen kering atau baterai

Sumber : shutterstock.com

Aki dan baterai berfungsi untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

2. Perubahan Energi Kimia

36 of 38

Perubahan Energi

D

Motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak.

Pada lampu terjadi perubahan energi listrik menjadi cahaya.

Sumber : shutterstock.com

3. Perubahan Energi Listrik

37 of 38

Perubahan Energi

D

Pada kompor induksi terjadi perubahan energi listrik menjadi panas.

Pada televisi terjadi perubahan energi listrik menjadi cahaya dan suara.

Sumber : shutterstock.com

Sumber : pxhere.com

3. Perubahan Energi Listrik

38 of 38

Perubahan Energi

D

PLTP memanfaatkan energi kalor menjadi gerak.

Mesin uap mengubah energi kalor dari pembakaran kayu menjadi gerak mekanik.

Sumber : pxhere.com

Sumber : pixabay.com

4. Perubahan Energi Kalor