Materi IPAS Kelas 4 Bab 3 Semester 2 Mengubah Bentuk Energi

 

Energi tidak dapat diciptakan. Energi juga tidak dapat dimusnahkan. Namun, energi bisa kita ubah bentuknya. Dalam kehidupan sehari-hari manusia menggunakan energi dengan mengubah bentuknya. Energi kimia dari makanan diubah menjadi energi gerak saat kita berjalan dan beraktivitas. 

A.           Transformasi Energi di Sekitar Kita

Berbagai energi di sekitar kita bisa diubah menjadi energi lain agar lebih bermanfaat, sperti bunyi Hukum Kekekalan Energi yaitu “Energi tidak dapat dihilangkan atau diciptakan, tetapi energi dapat diubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain”. Energi diubah bentuknya untuk meringankan pekerjaan atau kebutuhan manusia sehari-hari. Pernahkah kamu membantu ibu menjemur pakaian? Saat menjemur pakaian, kita memanfaatkan transformasi energi panas dari matahari. Panas ini kemudian megnuapkan kandungan air dalam pakaian basah dan menjadikannya kering.

Contoh lainnya saat hujan kita menggosok-gosokan tangan, pada kegiatan tersebut energi gerak menjadi bentuk energi yang lai, yaitu energi panas.

Manusia tidak bisa menciptakan energi. Untuk memanfaatkan energi, manusia mengubah bentuk energi yang ada menjadi energi yang lain. Perubahan bentuk inilah yang disebut dengan transformasi energi.

Contoh lainnya transformasi energi

Pada suatu alat, bisa terjadi perubahan energi lebih dari satu kali. Contohnya adalah baterai. Baterai menyimpan energi kimia. Ketika digunakan, baterai akan menghasilkan energi listrik. Energi listrik ini kemudaian diubah lagi menjadi bentuk lain sesuai fungsi alatnya.

Energi cahaya Matahari juga bisa diubah menjadi energi listrik dengan bantuan panel surya. Panel surya menyimpan energi kimia yang bisa mengubah cahaya Matahari menjadi energi listrik.

Ada berbagai macam transformasi energi, di antaranya energi matahari menjadi energi listrik, energi angin menjadi energi egara, energi listrik menjadi energi cahaya, dan lain sebagainya. Untuk lebih jelasnya, cermati contoh-contoh transformasi energi berikut.

1.        Transformasi energi Matahari menjadi energi Listrik

Transformasi energi matahari menjadi energi listrik dilakukan melalui proses fotovoltaik, yang memanfaatkan sel surya atau panel surya. Sinar matahari mengenai sel-sel surya yang terbuat dari bahan semikonduktor, seperti silikon, Sel surya menyerap foton dari sinar matahari, Foton melepaskan elektron dari atom-atom di dalam sel surya, Elektron-elektron yang terlepas menciptakan aliran listrik, Aliran listrik dikumpulkan dan disalurkan untuk berbagai keperluan listrik.

2.                  Transformasi energi Angin menjadi energi Gerak

Perubahan energi angin menjadi energi gerak terjadi pada kincir angin, layang-layang, dan perahu layar.

a.              Kincir anging

Kincir angin mengubah energi angin menjadi energi mekanik yang menggerakkan kincir angin, Energi angin yang bertabrakan dengan bilah-bilah kincir angin mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik, Energi mekanik yang dihasilkan dapat digunakan untuk menggerakkan mesin atau melakukan berbagai pekerjaan

b.             Layang-layang

Layang-layang menggunakan energi gerak dari angin untuk diterbangkan, Layang-layang terbuat dari bahan ringan yang membentang di atas bingkai, Angin memiliki berat lebih daripada udara, sehingga dapat menerbangkan layang-layang

c.               Perahu layar

Perahu layar menggunakan energi angin untuk menggerakkan perahu, Gerak dan arah perahu dikendalikan dengan layar, Dorongan angin yang mengenai layar perahu dapat membuat perahu bergerak melaju.

3.                  Transformasi energi Kimia menjadi energi Cahaya

Perubahan energi kimia menjadi energi cahaya dapat terjadi pada lampu senter, ponsel, kendaraan, dan lilin. Energi kimia dapat berasal dari baterai, yang mengandung komponen katoda dan anoda. Saat saklar dinyalakan, arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif, sehingga bola lampu menyala. Selain itu, energi kimia juga dapat diubah menjadi energi panas. Contohnya, saat kayu dibakar di perapian, energi kimia kayu berubah menjadi panas yang menghangatkan ruangan

4.                  Transformasi energi Listrik menjadi energi Panas

Perubahan energi listrik menjadi energi panas adalah proses mengubah energi listrik menjadi panas. Proses ini terjadi ketika arus listrik mengalir melalui bahan yang memiliki hambatan terhadap arus listrik. Contoh perubahan energi listrik menjadi energi panas adalah: Setrika listrik, Kompor listrik, Oven listrik, Penanak nasi, Mesin pembuat teh dan kopi, Pengering rambut.

Prinsip kerja perubahan energi listrik menjadi energi panas adalah: Arus listrik mengalir melalui elemen pemanas yang terbuat dari bahan konduktor.  Elemen pemanas menghasilkan energi panas dan kenaikan suhu. Energi panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk memanaskan objek atau area tertentu.

Gambar. Pengering rambut, contoh alat elektronik yang mengubah benergi listik menjadi energi panas.

5.                  Transformasi energi Kimia menjadi energi Gerak

Perubahan energi kimia menjadi energi gerak terjadi pada tubuh manusia, kendaraan, balon, dan bahan bakar. Contoh perubahan energi kimia menjadi energi gerak pada tubuh manusia. ubuh manusia mengubah energi kimia dari makanan dan minuman menjadi energi gerak untuk menggerakkan otot. Energi kimia yang didapat dari makanan dan minuman diolah dan diserap oleh tubuh secara kimiawi.

Contoh perubahan energi kimia menjadi energi gerak pada balon. Balon helium adalah contoh bagaimana energi kimia dapat diubah menjadi energi gerak. Ketika dilepaskan, helium akan menyebabkan balon udara bergerak ke atas.

6.                  Transformasi energi Listrik menjadi energi Cahaya

Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya terjadi ketika energi listrik mengalir melalui perangkat seperti lampu pijar atau LED, menghasilkan cahaya.

Berikut beberapa contoh dan penjelasan lebih rinci: Lampu Pijar (Incandescent Light Bulb):  Saat saklar dihidupkan, arus listrik mengalir melalui filamen (kawat tipis) dalam lampu pijar. Filamen menjadi sangat panas dan memancarkan cahaya.

Gambar. Lampu Pijar

Lampu LED (Light Emitting Diode): Saat energi listrik memasuki lampu LED, dioda di dalamnya akan menyearagkan arus. Dioda tersebut menyebabkan energi ekstra dari pergerakan elektron selama eksitasi listrik diubah menjadi cahaya tampa. Contoh Lain: Perubahan energi listrik menjadi energi cahaya juga terjadi pada layar televisi, layar komputer, layar ponsel, dan lampu-lampu neon.  

Gambar. Alat elektronik Merubaha Energi Listrik Menjadi Energi Cahaya

7.                  Transformasi energi Listrik menjadi energi Gerak

Perubahan energi listrik menjadi energi gerak terjadi pada banyak perangkat sehari-hari, seperti kipas angin, blender, dan pompa air, di mana energi listrik menggerakkan motor yang kemudian menggerakkan bagian-bagian mekanis. Berikut adalah beberapa contoh perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak: Kipas angin: Aliran listrik menggerakkan motor yang memutar baling-baling. Blender: Energi listrik menggerakkan motor yang memutar pisau blender. Mixer: Aliran listrik menggerakkan motor yang memutar pengaduk. Pompa air: Energi listrik menggerakkan motor yang memompa air. Motor listrik: Motor listrik secara langsung mengubah energi listrik menjadi energi gerak rotasi. Bor listrik: Energi listrik menggerakkan motor yang memutar mata bor.   

Gambar. Berbagai alat elektronik yang memanfaatkan transformasi energi listrik menjadi energi gerak

Namun, tidak semua energi bisa sepenuhnya kita ubah menjadi energi yang kita ingingkan. Mari kita lihat contoh energi pada mobil.

Saat mengisi mobil dengan bensin, kita mengharapkan semua bensin akan berubah bentuk menjadi energi gerak. Namun pada kenyataanya, sebagian energi akan berubah bentuk menjadi energi panas, dan energi kimia lagi dalam bentuk asam kendaraan.

Kedua energi ini adalah energi sampingan yang terbentuk saat mobil dipakai.

 

B.            Energi yang tersimpan

Ketika kalian makan, kalian menyimpan energi kimia dalam tubuh. Ketika melakukan berbagai macam aktivitas, kalian mengubah energi kimia pada tubuh. Jika energi pada tubuh kalian sudah hampir hais, tubuh akan terasa lemas dan tidak memiliki tenaga unuk beraktivitas.

Umumnya sumber energi yang ada di alam tersimpan dalam berbagai macam benda. Energi yang tersimpan pada suatu benda disebut sebagai energi potensial. Artiya benda ini memiliki potensi atau kemampuan untuk menjadi sumber energi. Namun, tentu saja membutuhkan transformasi energi untuk memanfaatkannya.

Energi potensial adalah suatu energi yang tersimpan pada benda. Ada yang tersimpan dalam bentuk energi kimia dan juga elastis (energi pegas).

Dari pengertian ini, kita dapat mengetahui bahwa benda yang diam, namun adadi posisi tertentu akan memiliki energi potensial. Ada beberapa contoh sederhana untuk mengetahui keberadaan energi potensial. Misalnya, saat orang menarik tali busur lalu menahannya, tali busur mendapat energi potensial. Jika tali itu dilepaskan, anak panah akan melesat. Melesatnya anak panah ini adalah akibat usaha yang dilakukan oleh tali busus.

Ada beberapa jenis energi potensial, di antaranya energi potensial gravitasi, energi potensial listrik, energi potensial elastis, dan energi potensial kimia.

1.      Energi Potensial Gravitasi

Ketika ada benda jatuh dari ketinggian, maka benda itu akan jatuh menimpa tanah. Contohnya bola yang sedang dilemparkan, pasti akan jatuh ke tanah, tika akan melayang di udara. Perubahan kedudukan benda ini disebut energi potensia gravitasi. Hal ini dikarenakan pergerakannya dipengaruhi oleh gravitasi bumi. Itulah alasan mengapa semua benda pasti jatuh ke bawah atau tanah. Energi yang tersimpan pada benda di tempat tinggi dan bisa berubah menjadi energi gerak akibat gravitasi. Disebut juga dengan energi potensial kinetik, contohnya air terjun.

Gambar. Bola yang dilemper akan jatuh ke tanah akibat gaya gravitasi

2.      Energi Potensial Listrik

Energi potensial listrik, atau energi potensial elektrostatik, adalah energi potensial (diukur dalam joule) yang dihasilkan dari gaya-gaya Coulomb konservatif dan diasosiasikan dengan konfigurasi sejumlah muatan-muatan titik dalam sebuah sistem yang didefinisikan. Energi ini dapat terjadi jika sbuah partikel bermuatan bergerak dalam suatu medan listrik. Saat itulah medan listrik akan mengarahkan gaya, lalu melakukan kerja terhadap partikel tersebut. Inilah yang disebut dengan energi potensial listrik.

3.      Energi Potensial Elastis

Energi potensial elastis adalah energi yang tersimpan pada benda elastis yang diregangkan atau dikompres. Energi ini terjadi karena kecenderungan benda untuk kembali ke posisi semula. Contohnya pada tali busur yang ditarik, usaha yang dilakukan oleh pemanah pada tali busur, menyebabkan tali busur menyimpan energi potensial elastis. Saat tali busur dan anak panah dilepaskan energi potensial berubah menjadi energi kinetik. Energi yang tersimpan dalam tali busur yang mergang disebut energi potensial elastis.

Gambar. Orang memanah

Adapun yang dimaksud dengan benda elastis adalah benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengenainya di hilangkan. Contoh benda elastis antara lain karet, bola karet dan pegas.

Gambar. Karet termasuk benda elastis

4.      Energi Potensial Kimia

Semua bahan bakar fosil mengandung energi potensial kimia. Bahan bakar ini menyediakan energi yang kita pakai sehari-hari untuk memasak, penerangan, pembangkit listrik, dan menjalankan kendaraan.

Gambar. Batu bara, Minyak bumi, dan gas Elpiji

Sel-sel dalam tubuh kita juga membutuhkan energi kimia. Energi kimia itu tersimpan dalam makanan. Pencernaan adalah proses memecah makanan yang kita makan, melepaskan energi untuk digunakan oleh tubuh untuk beraktivitas.

 

Mengenal Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Air yang mengalir menuju air terjug juga memiliki energi potensial yang sangat besar. Kedua jenis energi potensial ini, bisa dimanfaatkan untik membangkitkan listrik. Listri terbentuk melalui proses transformasi energi yang cukup panjang. Perhatikan alur pembangkit listrik yang menggunakan air.

Gambar. Alur Pembangkit listrik

Setidaknya terdapat tiga porses konversi energi pada PLTA. Proses konversi energi dimulai dari energi potensial (berhubungan dengan ketinggian) dari air pada reservoir yang berubah menjadi energi kinetik translasi (berhubungan dengan perpindahan) saat air bergerak menuju rumah pembangkit/powerhouse dalam saluran air. Selanjutnya, energi kinetik translasi dikonversi menjadi energi kinetik rotasi (berhubungan dengan putaran) saat turbin berputar akibat dari pergerakan aliran air.

C.           Energi yang Bergerak