MATERI DAN ENERGI dan materi
MATERI DAN ENERGI
1 . M a t e r i Materi adalah apa saja yang mempunyai massa dan menempati suatu ruang,b a i k
y a n g b e r b e n t u k p a d a t , c a i r, d a n g a s . S e m u a m a t e r i d a p a t d i p e c a h m e n j a d i
b a g i a n y a n g s a n g a t k e c i l y a n g d i s e b u t m o l e k u l . M o l e k u l m a s i h memiliki sifatsifat materi, misalnya molekul gula adalah bagian terkecil darigula yang masih mempunyai sifat-sifat
gula.D e n g a n k e m a j u a n i l m u p e n g e t a h u a n , s e b u a h m o l e k u l d a p a t d i p e c a h
lagi menjadi bagian lebih kecil ya ng disebut atom. Molekul gula tebu
d a p a t dipecah menjadi 12 atom karbon, 22 atom hidrogen, dan 11 atom oksigen. Atomatom tersebut dipersatukan sedemikian rupa sehingga menjadi bentukm o l e k u l g u l a . A k a n
tetapi, bila atom- atom karbon, hidrogen, dan oksigentesebut dipersatukan
k e m b a l i d e n g a n s u s u n a n y a n g b e r b e d a a k a n d a p a t membentuk molekul materi
yang berbeda, misalnya alkohol atau zat pati. D a r i c o n t o h - c o n t o h d i a t a s d a p a t
d i t a r i k k e s i m p u l a n b a h w a a t o m - a t o m disebut pula unsur dasar yang menyusun suatu
materi.S e m u a m a t e r i m e m p u n y a i s i f a t s e n d i r i - s e n d i r i . A p a b i l a t e r j a d i
s u a t u perubahan karena sesuatu, sifatnya akan berubah dan sifat itu menjadi ciri bagi
materi tersebut. Perubahan suatu materi dibedakan atas dua kelompok,yaitu :a . P e r u b a h a n
m a t e r i s e c a r a f i s i k a a d a l a h p e r u b a h a n m a t e r i y a n g t i d a k disertai terjadinya
materi jenis baru, misalnya sebagai berikut.
P e n g u a p a n
a i r :
k a l a u
a i r
d i p a n a s k a n
a k a n
b e r u b a h
m e n j a d i uap.
P e m b e k u a n
a i r :
a i r
d i d i n g i n k a n
p a d a
0
0
C menjadi es.
Gula dilarutkan dalam air: tidak mengubah warna tetapi
m a n i s . Jadi, perubahan materi secara fisika termasuk perubahan tingkat wujud materi,
seperti menguap, membeku, melarut dan menghablur.b . P e r u b a h a n m a t e r i s e c a r a k i m i a
a d a l a h p e r u b a h a n y a n g m e n g h a s i l k a n satu atau beberapa materi yang jenisnya lain,
misalnya sebagai berikut.
B e s i b e r k a r a t : s e p o t o n g b e s i y a n g d i b i a r k a n
d a l a m k e a d a a n lembab dan karena reaksi udara beberapa waktu akan timbul
karatyang merupakan materi baru hasil reaksi.
P e mb a k a r a n : s e p o t o n g k a yu di n ya l a k a n d a n
t e r b a k a r menghasilkan abu.
Magnesium ditaruh pada nyala api: akan tampak kabut putih dengan nyala menyilaukan,
setelah dingin idak tampak potongan magnesiumtersebut.A t o m a d a l a h p a r t i k e l y a n g p a l i n g
k e c i l d a r i s u a t u u n s u r k i m i a . P a r t i k e l didefinisikan sebagai atom bila masih memiliki
sifat-sifat atom tersebut.Menurut
John Dalton
( 1 7 6 6 - 1 8 4 4 ) , s e o r a n g a h l i k i m i a P r a n c i s , mengajukan hipotesis
t e n t a n g s u b s t a n s i d a s a r m a t e r i . Te r n y a t a p r i n s i p hipotesis tersebut dapat
bertahan, sehingga dikenal sebagai Teori Dalton. Atom menurut Dalton tersusun sebagai
berikut :1)Atom merupakan partikel-partikel terkecil dari unsur yang tidak
dapatdipecahkan lagi.
2)
Atom-atom dari unsur yang sama mempunyai sifat sama, sebaliknya atom dari unsur yang
berbeda mempunyai sifat yang berbeda pula.3 ) K u m p u l a n a t o m s e j e n i s d a p a t m e m b e n t u k
u n s u r, s e d a n g k u m p u l a n atom berlainan jenis akan membentuk senyawa.4 ) A t o m - a t o m
y a n g s a l i n g m e n g i k a t s e c a r a k i m i a w i a k a n m e m b e n t u k molekul.K e m a j u a n
p e s a t d i d u n i a i l m u p e n g e t a h u a n a l a m d a l a m a b a d X X menimbulkan
perbedaan pendapat tentang konsep teori atom dan molekul.Saat ini batasan untuk atom adalah
partikel yang terkecil dari suatu unsur yang dapat mengambil bagian dalam perubahanperubahan kimia.
Rutherford
(1817 - 1937) mengemukakan teori tentang struktur atom dan mengatakan bahwa :
Sebuah atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan dibungkusoleh kulit atom yang
mengandung elektron-elekron yang bermuatan negatif. A t o m t i d a k a k a n b e r m u a t a n l i s t r i k
( m e n j a d i n e t r a l ) b i l a j u m l a h m u a t a n negatif sama dengan jumlah muatan positif
J. Chadwick
(1891 - 1994) menemukan bahwa partikel jenis ketiga initidak bermuatan listrik dan
mempunyai massa tepat sama dengan massaproton. Partikel ini disebut neutron yang
bersama-sama dengan proton didalam nukleus.Berat proton dibandingkan dengan berat
electron adalah 1840 kali lebihbesar. Massa atom unsur-unsur lain tergantung pada massa inti
atom unsurtersebut dan hal ini tergantung pada massa neutronnya. Misalkan, massa a t o m
oksigen adalah 16, berarti pada oksigen terdapat 8 proton dan
8 neutron di dalam inti atomnya.
Niels Bohr
( 1 8 8 5 - 1 9 6 2 ) m e n g a j u k a n t e o r i y a n g m e n y a t a k a n b a h w a atom merupakan system
matahari yang terkecil (miniatur). Inti atom sebagaimatahari dan elektron-elektron sebagai
planet yang beredar mengelilingiinti. Elektron-elektron beredar melintasi garis edar
berbentuk elips dengank e c e p a t a n c a h a ya . N i e l s B o h r m e n e m u k a n b a h w a l o k a s i l o k a s i e l e c t r o n tertentu dan terbatas. Electron dapat terlempar ke luar orbit dan
menjauhii n t i n y a , k a d a n g - k a d a n g m a l a h m e m a s u k i o r b i t
l e b i h d e k a t k e i n t i mempunyai energi lebih kecil daripada electron yang jauh
dari inti. Untukmemindahkan electron dari lintasan yang dekat ke inti ke lintasan yang lebih jauh
dari inti diperlukan tambahan energi. Sebaliknya, electron dari lintasanluar yang jauh ke lintasan
dalam yang dekat inti melepaskan energi. Energiyang dilepas maupun ditambahkan merupakan
jumlah tertentu yang disebutkuantum.N e i l s B o h r g a g a l m e n g a d a k a n p e r c o b a a n
d e n g a n a t o m l a i n k e c u a l i hydrogen, tetapi kegagalan tersebut diperbaiki oleh
Schrodinger sehinggateori Bohr dapat dimantapkan.
Kulit Ihanya dapat diisi 2 elektron
Kulit IIhanya dapat diisi 8 elektron
Kulit IIIhan ya dapat diisi 18 elektron
K u l i t I V h a n y a d a p a t d i i s i 3 2 e l e k t r o n Symbol atom modern dirintis oleh
Jacob Berzelius pada tahun 1813 denganmengambil singkatan dari huruf pertama nama
atom yang kadang-kadangdiikuti oleh salah satu huruf berikutnya. Huruf pertama
ditulis dengan huruf besar, sedang huruf berikutnya ditulis dengan huruf kecil. Sebagai contoh :
N
a
m
a
A
t
o
m
S
i
m
b
o
Hydrogen
HO
k
s
i
g
e
n
O
C
a
l
s
i
u
m
C
a
2 . E n e r g i Energi atau tenaga
ialah kemampuan untuk melakukan kerja. Dalam IPA yang dimaksud kerja ialah usaha gerak
melawan hambatan. Seseorang yangmengangkat sebuah benda ke atas, berarti melakukan usaha gerak
melawangaya tarik bumi atau gravitasi. Energi dapat memindahkan materi dari suatutempat ke
tempat lain. Bermacam-macam bentuk energi antara lain gerak, cahaya, panas, tenaga kimia,
dan tenaga atom.Energi dapat diubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Peristiwai n i
disebut transformasi energi. Sebagai contoh, kayu yang
d i b a k a r menghasilkan energi panas.Energi dapat diubah menjadi energi yang setara,
tetapi energi itu tidakd a p a t d i m u s n a h k a n d a n j u g a t i d a k d a p a t d i b u a t . H a l i n i
disebut huku mk ekekalan energi. Albert Einstein me nge mukakan pendapatn ya
tentanghuku m kekekalan materi dan energi, bahwa pada waktun ya orang
dapatm e n g u b a h u n s u r m e n j a d i e n e r g i d a n s e b a l i k n ya e n e r g i m e n j a d i
u n s u r kembali. Para ahli menegaskan pendapat Einstein dengan mengemukakanbahwa
unsur dan energi adalah dua macam bentuk yang berlainan, maka tetap berlaku hukum
kekekalan. Bahwa untuk energi dapat diubah dari yangs a t u k e y a n g l a i n , t e t a p i j u m l a h
a k h i r a d a l a h t e t a p . B a g a n d i b a w a h i n i memperlihatkan secara skematis energi asal
radiasi surya maupun buatanmanusia diubah bentuknya menjadi energi yang dapat
dimanfaatkan.Pada proses I : Sinar matahari ditangkap oleh daun tumbuhtumbuhan,d i k u m p u l k a n d a l a m b e n t u k k a y u d a n b i o m a s s a s e b a g a i k a y u b a k a r
a t a u biomassa yang dapat dimanfaatkan oleh manusia.P a d a p r o s e s I I :
m e n u n j u k k a n p a d a r a d i a s i s u r y a y a n g m e m a n a s i atmosfer, sehingga
terjadi perpindahan udara berupa angin dan arus pancar.Pada proses III : lautan dipanaskan, terjadi
dua hal, yang pertama air naiks e b a g a i u a p m e n j a d i a w a n d a n t u r u n l a g i k e b u m i
d a l a m b e n t u k h u j a n . Hujan yang turun di gunung dan air mengalir di sungai
merupakan potensitenaga air. Kedua, lautan dipanaskan, lapisan laut sebelah atas lebih
panas
daripada lapisan bawah. Panas ini merupakan potensi energi ya n g
d a p a t dimanfaatkan dengan cara konversi energi panas laut (KEPL).P a d a p r o s e s I V :
p a n a s m a t a h a r i d i m a n f a a t k a n s e c a r a l a n g s u n g sebagaimana terjadi
pada menjemur pakaian, menjemur ikan kering, dll.P a d a p r o s e s V, V I , d a n V I I :
pemanfaatan panas matahari dilakukand e n g a n k o l e k t o r b u a t a n
manusia, dimaksudkan sebagai alat untuk
penangkap
dan
pengumpul
sinar matahari.Berbagai macam cara kerja menerima energi yang tidak sama, maka dapatdibedakan
berbagai jenis energi atas dasar kerja tersebut.a . E n e r g i S i n a r M a t a h a r i Pada proses fotosintesis
yang dilaksanakan oleh klorofil daun, terjadipembentukan gula dari air dan gas asam arang.
Pada peristiwa ini terjadipembentukan zat organik dari zat-zat organik yang disebut asimilasi
karbonsebagai berikut :6 H
2
O + 6 CO
2Sinar Matahari
C
6
H
12
O
6
+6O
2
b . E n e r g i K i m i a Dalam reaksi kimia tiap atom sifatnya tetap, yang berubah hanya
pasanganatom dalam bentuk molekul baru.D a l a m a l a m , p a d a u m u m n y a a t o m - a t o m t i d a k
b e r d i r i s e n d i r i , m e l a i n k a n bergabung menjadi molekul-molekul, yaitu atom-atom
sejenis bergabungm e n j a d i s a t u m e m b e n t u k m o l e k u l u n s u r k i m i a d a n a t o m - a t o m
b e r l a i n a n jenis bergabung menjadi satu membentuk molekul senyawa kimia.Energi yang
menyatukan atom-atom menjadi molekul adalah energi kimia.Proses perubahan ikatanikatan molekul yang menggunakan energi kimia disebut
reaksi kimia
. Reaksi kimia yang memerlukan panas disebut
reaksiendoterm
, sedangkan reaksi kimia yang mengeluarkan atau menghasilkan panas disebut
reaksi
eksoterm
. Pada suhu tinggi reaksi berlangsung cepat,sedang pada suhu rendah berlangsung
lambat, dan pada titik beku reaksi kimia relative berhenti.c . E n e r g i M a g n e t Pada
zaman dahulu, orang-orang magnesia di Turki telah mengenal“batu ajaib” yang dapat
menarik sepotong besi. Mereka heran pula apabilabatu ajaib digantung pada seutas tali
akan mengambil sikap utara selatan.Pada abad XX orang-orang Cina menggunakan batu
ajaib sebagai kompasdalam dunia pelayaran. Batu tersebut dibawa dari Magnesia,
namun namatempat di Asia Kecil itu dipatrikan sebagai nama magnet.
Wi l l i a m G i l b e r t
( 1 5 4 4 - 1 6 0 3 ) , o r a n g I n g g r i s p e r t a m a y a n g me ne mukan sifat
m a g n e t , a n t a r a l a i n m e n g a t a k a n b a h w a k u t u b m a g n e t sejenis akan tolak-menolak dan
kutub magnet berlainan jenis tarik-menarik. Yang disebut kutub adalah ujung-ujung sebuah
magnet. Yang mengambilsikap utara disebut
kutub utara
dan yang mengambil sikap selatan adalah
kutub selatan
. Wi l l i a m Gi l be rt me n ya t a ka n bah wa b u mi a dal a h
m a g n e t raksasa.d . E n e r g i L i s t r i k Benda-benda di alam mengandung muatan listrik yang
terjadi sebagai akibatgesekan benda-benda tersebut. Saat udara sangat kering, pada
beberapab e n d a d a p a t t e r j a d i p e n i m b u n a n m u a t a n l i s t r i k . D a l a m k e a d a a n
l e m b a b muatan listrik dapat dinetralisir oleh uap air yang membawa pergi.
D i k e n a l a d a d u a m u a t a n l i s t r i k , y a i t u m u a t a n l i s t r i k p o s i t i f y a n g t e r d a p a t pada
gelas dan muatan listrik negatif yang terdapat pada rambut.Berdasarkan teori terbaru tentang
listrik, yaitu Teori Elektron, benda netral ialah benda yang tidak bermuatan listrik karena
jumlah muatan positif samabanyak dengan muatan negatif. Muatan negatif disebut electron dan
muatanpositif disebut proton.P a d a t a h u n 1 8 0 0 A l e x a n d e r Vo l t a b e r h a s i l
m e m b u a t s e l l i s t r i k d e n g a n menggunakan le mpengan-le mpengan seng dan
t e m b a g a y a n g d i s u s u n sejajar dan disisipi kertas sebagai separator. Susunan yang
dikenal denganelektroda-elektroda tersebut dimasukkan dalam larutan garam.
Elektroday a n g b e r m u a t a n p o s i t i f k e m u d i a n d i s e b u t a n o d a d a n y a n g
b e r m u a t a n negatif disebut katoda, sedangkan larutan garam disebut elektrolit.
Aliranlistrik timbul karena ada perbedaan potensial dalam sel listrik dan sekarangdikenal dengan
baterai atau aki.
e.
Energi NuklirInti atom (nukleus) mengandung proton dan neutron yang terikat satu samal a i n .
P r o t o n b e r m u a t a n p o s i t i f , s e d a n g n e u t r o n t i d a k b e r m u a t a n d a n d i sekelilingnya
bergerak electron yang bermuatan negatif. Proton dan neutront e r i k a t k u a t o l e h t i m b u n a n
tenaga ikat.
Enrico Fermi
dari
Italia
secarakebetulan berhasil memecahkan inti atom dan menghasilkan tenaga yang luar biasa
besarnya dalam bentuk radiasi. Tenaga yang sangat kuat tersebutmerupakan kumpulan energi yang
disebut energi nuklir.E n e r g i n u k l i r d a p a t d i m i s a l k a n s e b a g a i s u a t u
t i m b u n a n t e n a g a p e g a s raksasa. Apabila kunci pegas dibuka mendadak, maka akan
terjadi ledakandahsyat dengan kekuatan merusak yang hebat. Akan tetapi, bila
pelepasanb e r l a n g s u n g p e l a n a k a n m e r u p a k a n e n e r g i y a n g s a n g a t b e r g u n a .
Unsurradioaktif adalah unsur yang terus-menerus melepaskan sinar
radioaktif.Radiasi sinar-sinar radioaktif alfa me ngakibatkan inti atom pecah.
U n s u r radioaktif uranium bila ditembak dengan neutron yang sangat cepat akan p e c a h
d a n m e n g e l u a r k a n n e u t r o n l a i n d i s e r t a i e n e r g i y a n g s a n g a t b e s a r. N e u t r o n
baru tersebut akan menembak atom uranium berikutnya
d a n seterusn ya, sehingga terjadi reaksi berantai ya n g sangat cepat
d e n g a n energi yang luar biasa.
SUMBER DAYA ENERGI NONKONVENSIONAL
Minyak bumi termasuk sumber daya energi yang konvensional. Minyak bumiadalah sumber daya
energi yang tidak dapat diperbaharui dan jumlahnya p u n t e r b a t a s , s e h i n g g a s u a t u
s a a t a k a n h a b i s . O l e h k a r e n a i t u , u n t u k mempertahankan eksistensi manusia di
muka bumi ini, harus dicari sumberdaya energi alternatif pengganti minyak bumi, sehingga kehidupan
manusiad i m a s a m e n d a t a n g d a p a t d i p e r t a h a n k a n . A d a p u n s u m b e r d a y a
e n e r g i nonkonvensional yang dapat digunakan sebagai alternatif pengganti minyakbumi adalah
sebagai berikut :1 . E n e r g i M a t a h a r i D a l a m h a l i n i d i k a i t k a n d e n g a n p e m a n f a a t a n
energi matahari yang b e r a s a l d a r i p a n c a r a n s i n a r m a t a h a r i s e c a r a
l a n g s u n g k e b u m i . D a l a m pelaksanaan pemanfaatannya dapat dibedakan atas 3
macam cara, yaitusebagai berikut :a . P r i n s i p P e m a n a s a n L a n g s u n g D a l a m h a l i n i
s i n a r m a t a h a r i m e m a n a s i l a n g s u n g b e n d a y a n g a k a n dipanaskan atau memanasi secara
langsung medium, misalnya air yanga k a n d i p a n a s k a n , m e n j e m u r p a k a i a n , d a n
sebagain ya. Dengan cara p e m a n a s a n l a n g s u n g i n i , s u h u y a n g a k a n
d i p e r o l e h t i d a k a k a n melampaui 100
o
C. Cara ini dapat lebih efektif bila mempergunakan p e n g u m p u l
p a n a s y a n g d i s e b u t k o l e k t o r . S i n a r
m a t a h a r i dikonsentrasikan dengan kolektor ini pada suatu tempat
s e h i n g g a diperoleh suhu yang lebih tinggi.b.Konversi Surya Termis Elektris (KSTE) P a d a
c a r a i n i y a n g d i p a n a s k a n a d a l a h a i r j u g a , t e t a p i p a n a s y a n g terkandung
dalam air itu akan dikonversikan menjadi energi listrik. Padap r i n s i p n y a , K S T E
m e m e r l u k a n s e b u a h k o n s e n t r a t o r o p t i k u n t u k pemanfaatan radiasi
surya, sebuah alat untuk menyerap energi yang d i k u m p u l k a n , s u a t u s i s t e m
pengangkut panas, alat untuk men yerap
energi yang dikumpulkan, suatu sistem pengangkut panas, dan sebuahmesin yang agak konvensional
untuk pembangkit tenaga listrik.c . K o n v e r s i E n e r g i P h o t o v o l t a n i k P a d a c a r a i n i e n e r g i
sinar matahari langsung dikonversikan menjadienergi listrik. Energi
p a n c a r a n m a t a h a r i d a p a t d i u b a h m e n j a d i a r u s searah dengan mempergunakan
lapisan-lapisan tipis dari silikon atau bahan-bahan semikonduktor lainnya.K e u n t u n g a n k e u n t u n g a n d a r i k o n v e r s i e n e r g i p h o t o v o l t a n i k a d a l a h sebagai berikut :
Tidak ada bagian-bagian yang bergerak.
Usia pemakaian dapat melampaui 100 tahun sekalipun efisiensinya sepanjang masa
pemakaian akan menurun.
Pemeliharaan tidak sulit.
Sistem ini mudah disesuaikan pada berbagai jenis pemanfaatannya.2 . E n e r g i P a n a s
BumiEnergi panas bumi sudah lama digunakan manusia. OrangorangR o ma w i me n g g u n a k a n s u mb e r a i r p a n a s b u mi u n t u k
m e n g i s i k o l a m pemandian panas bagi kesehatan lebih dari 2.000 tahun yang lalu. Tenaga
panas bumi pada umumnya tampak di permukaan bumi berupaair panas, fumarol (uap panas),
geiser (semburan air panas), dan sulfatora(sumber belerang). Dengan jalan pengeboran,
uap alam yang bersuhu dantekanan yang tinggi dapat diambil dalam bumi dan dialirkan
ke generatorturbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.P a d a p r i n s i p n y a b u m i
m e r u p a k a n p e c a h a n y a n g t e r l e m p a r d a r i matahari. karenanya, bumi
hingga kini masih mempunyai suatu inti panassekali yang meleleh. kegiatan-kegiatan
gunung berapi di banyak tempat dipermukaan bumi merupakan bukti dari teori ini. Magma yang
menyebabkanl e t u s a n - l e t u s a n v u l k a n i s j u g a m e n g h a s i l k a n s u m b e r - s u m b e r u a p
d a n a i r panas pada permukaan bumi.B i l a d i l a k u k a n p e m b o r a n d i d a e r a h i n i , m a k a
a k a n t e r j a d i p e r b e d a a n yang besar antara tekanan udara luar yang hanya 1 atmosfer
itu, sehinggaterjadilah semburan yang kuat sekali. Bila yang menyembur keluar itu uap
panas, maka dapat langsung dimanfaatkan untuk memutar turbin uap yangdikaitkan
dengan generator pembangkit listrik. Dengan demikian kita akan mendapatkan energi listrik
yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai macamkeperluan. Bila yang keluar adalah air panas,
maka dapat pula digunakanu n t u k p e m b a n g k i t l i s t r i k , t e t a p i t i d a k
s e c a r a l a n g s u n g . a i r p a n a s i t u digunakan untuk menguapkan amonia. Gas
amonia inilah yang digunakanu n t u k m e m u t a r t u r b i n u a p y a n g d i k a i t k a n d e n g a n
generator pembangkittenaga listrik, sehingga akan didapatkan energi listrik.
Di sa mping untuk m e n d a p a t k a n e n e r g i l i s t r i k , a i r p a n a s j u g a d a p a t
d i m a n f a a t k a n u n t u k keperluan lain, misalnya untuk penyaringan lumbung padi atau
disalurkanuntuk keperluan rumah tangga.3 . E n e r g i A n g i n P e r a h u - p e r a h u l a y a r
m e n g g u n a k a n e n e r g i a n g i n u n t u k m e l e w a t i perairan. Pada abad XV,
Christopher Colombus memakai kapal layar besar untuk menemukan Benua Amerika.Kincir
angin telah digunakan untuk menggiling tepung di Persia dalam abad VII. Kincir angin di
negeri Belanda dipakai untuk menggerakkan pompairigasi dan untuk menggiling tepung
hingga kini masih terkenal, walaupunpada saat ini banyak berfungsi sebagai obyek wisata.P a d a
d a s a r n y a a n g i n t e r j a d i k a r e n a a d a n ya p e r b e d a a n s u h u a n t a r a udara panas dan udara
dingin. Di daerah khatulistiwa yang panas, udaranyamenjadi panas, mengembang dan menjadi ringan,
naik ke atas dan bergerakk e d a e r a h y a n g l e b i h d i n g i n , m i s a l n y a d a e r a h k u t u b .
S e b a l i k n y a , d a e r a h kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah.
Dengand e m i k i a n t e r j a d i s u a t u p e r p u t a r a n u d a r a b e r u p a p e r p i n d a h a n
u d a r a d a r i kutub-kutub. Utara ke garis khatulistiwa menyusuri permukaan bumi
dans e b a l i k n y a , s u a t u p e r p i n d a h a n u d a r a d a r i k h a t u l i s t i w a k e m b a l i k e
kutubutara, melalui lapisan udara yang tinggi. Perpindahan udara seperti
i t u dikenal sebagai Angin Pasat.P e n g g u n a a n t e n a g a a n g i n d a p a t d i l a k u k a n
u n t u k k e p e r l u a n - k e p e r l u a n sebagi berikut :
Menggerakkan pompa-pompa air untuk irigasi ataupun
u n t u k mendapatkan air tawar bagi ternak.
Menggiling padi untuk mendapatkan beras.
Menggergaji kayu.
Membangkitkan tenaga listrik. Jadi, prinsipnya, angin ditangkap oleh kincir angin sehingga kincir
anginb e r p u t a r . P e r p u t a r a n n y a d i t e r u s k a n u n t u k m e m u t a r s u a t u
g e n e r a t o r pe mbangkit listrik. ke mudian diperlukan sebuah tegangan
d i k a r e n a k a n kecepatan angin yang berubah-ubah, sehingga tegangan juga berubahubah.4 . E n e r g i P a s a n g S u r u t Banyak gaya dan kekuatan yang mempengaruhi lautan
di permukaanbumi. Salah satu kekuatan yang bekerja terhadap air bumi adalah pengaruhmassa
bulan yang mengakibatkan adanya gaya tarik, sehingga menjelma m e n j a d i s u a t u
g e j a l a y a n g d i k e n a l s e b a g a i p a s a n g d a n s u r u t l a u t y a n g terjadi secara
teratur, meskipun bulan terletak lebih dari 400.000 km dari bumi. Bilamana mengelilingi
bumi, maka air laut akan ditarik ke atas karenagaya tarik gravitasi bulan.Selain itu, benda langit lain,
yaitu matahari, juga mempunyai pengaruhyang besar, meskipun terletak lebih jauh, yaitu 150 juta
kilometer dari bumi.N a m u n , k a r e n a u k u r a n n y a y a n g b e s a r s e k a l i ( g a r i s t e n g a h n ya
± 1 , 5 j u t a km), maka pengaruh matahari terhadap gejala pasang surut di bumi sebesarpengaruh
bulan.D e n g a n d e m i k i a n , m a k a g a y a t a r i k g r a v i t a s i a k a n t e r b e s a r
b i l a m a n a matahari dan bulan ada pada sisi yang sama terhadap bumi. Di lain
pihak,b i l a m a n a b u l a n d a n m a t a h a r i b e r a d a p a d a s i s i y a n g b e r l a i n a n ,
m a k a pengaruh gaya tarik gravitasi kurang karena akan saling menghapus.5 . E n e r g i
B i o g a s Sejak berabad-abad tinja binatang maupun tinja manusia dimanfaatkanuntuk
mempertahankan, bahkan meningkatkan kesuburan dan produktivitastanah.Untuk proses
fermentasi tinja tidak diperlukan suatu bahan tambahankecuali air, yaitu untuk tiap
empat bagian tinja ditambah lima bagian air. P e r l u d i k e m u k a k a n b a h w a s i s a
t i n j a s e t e l a h d i a m b i l b i o g a s n y a t i d a k kehilangan nilai sebagai pupuk
alam. Selanjutnya dapat dicatat pula bahwa b i o g a s t i d a k b e r b a u . D e m i k i a n p u l a
s i s a t i n j a y a n g a k a n d i p a k a i s e b a g a i pupuk tidak berbau.6 . E n e r g i B i o m a s s a
Di Negara-negara yang telah maju, dengan berkembangnya industry, p e r a n a n
biomassa sebagai sumber energi makin berkurang dan digantidengan
e n e rg i k o m e r s i a l , m u l a - m u l a b a t u b a r a , k e m u d i a n m i n y a k b u m i . Pada saat
ini Negara-negara industry praktis tidak lagi menggunakan energiy a n g b e r a s a l d a r i
b i o m a s s a . P o l a e n e rg i N e g a r a - n e g a r a t e r s e b u t b o l e h dikatakan seluruhnya
terdiri atas energi komersial.L a i n h a l n y a a d a l a h s i t u a s i N e g a r a - n e g a r a
b e r k e m b a n g , d i N e g a r a - negara tersebut biomassa masih merupakan komponen
yang besar dalampola pemakaian energi. Salah satu perkiraan mengatakan bahwa
pemakaiane n e r g i y a n g b e r a s a l d a r i b i o m a s s a , t e r u t a m a p e m a n f a a t a n k a yu
b a k a r, l i m b a h p e r t a n i a n , d a n t i n j a h e w a n , m e n c a p a i 6 0 % d a r i s e l u r u h
k o n s u m s i energi.Pemanfaatan biomassa untuk keperluan energi dapat dilakukan
denganb e r b a g a i c a r a . P e m a n f a a t a n k a y u b a k a r d a n l i m b a h
pertanian secaralangsung sebagai bahan merupakan contoh
k l a s i k y a n g m a s i h b a n y a k dipakai.
Biomassa untuk Bahan Bakar Transpor
Kecuali kapal-kapal laut besar yang dapat memakai energi nuklir sebagai tenaga
penggerak dan kereta api yang dapat mempergunakan tenaga listrik,pada umumnya alatalat pengangkutan, seperti truk dan mobil, tergantung p a d a m i n y a k s e b a g a i
b a h a n b a k a r. D e n g a n k i a n m e n i n g k a t n y a h a rg a m i n y a k b u m i d a n
k e s a d a r a n a k a n t e r b a t a s n y a s u m b e r d a y a e n e r g i i n i , banyak usaha
y a n g d i l a k u k a n u n t u k m e n d a p a t k a n s u a t u s u m b e r e n e rg i alternative sebagai
bahan bakar transport.Salah satu kemungkinan yang banyak menarik perhatian adalah
pembuatanalcohol, khususnya etanol dari biomassa, sebagai calon pengganti
minyakuntuk bahan bakar transport. Etanol dapat dihasilkan dari bahan-bahan bakubiomassa
berikut :1 ) B a h a n - b a h a n y a n g m e n g a n d u n g
h i d r a t a r a n g d a l a m b e n t u k gula, seperti tebu dan
nipah.2 ) B a h a n - b a h a n y a n g m e n g a n d u n g h i d r a t
a r a n g d a l a m b e n t u k z a t tepung, seperti ubi jalar, kentang dan sagu.
3 ) B a h a n
s e l u l o s a
y a n g
m e n g a n d u n g
a r a n g
d e n g a n
b e n t u k molekul yang lebih kompleks, seperti
kayu.P r o s e s p e m b u a t a n e t a n o l p a d a a s a s n y a t e r d i r i a t a s l a n g k a h l a n g k a h berikut :1.Konsentrasi hidrat arang menjadi gula yang dapat dicairkan
dalam air.2.Fermentasi gula menjadi etanol. 3 . P e m i s a h a n e t a n o l d a r i a i r
d a n k o m p o n e n - k o m p o n e n l a i n d e n g a n c a r a destilasi.
1 . M a t e r i Materi adalah apa saja yang mempunyai massa dan menempati suatu ruang,b a i k
y a n g b e r b e n t u k p a d a t , c a i r, d a n g a s . S e m u a m a t e r i d a p a t d i p e c a h m e n j a d i
b a g i a n y a n g s a n g a t k e c i l y a n g d i s e b u t m o l e k u l . M o l e k u l m a s i h memiliki sifatsifat materi, misalnya molekul gula adalah bagian terkecil darigula yang masih mempunyai sifat-sifat
gula.D e n g a n k e m a j u a n i l m u p e n g e t a h u a n , s e b u a h m o l e k u l d a p a t d i p e c a h
lagi menjadi bagian lebih kecil ya ng disebut atom. Molekul gula tebu
d a p a t dipecah menjadi 12 atom karbon, 22 atom hidrogen, dan 11 atom oksigen. Atomatom tersebut dipersatukan sedemikian rupa sehingga menjadi bentukm o l e k u l g u l a . A k a n
tetapi, bila atom- atom karbon, hidrogen, dan oksigentesebut dipersatukan
k e m b a l i d e n g a n s u s u n a n y a n g b e r b e d a a k a n d a p a t membentuk molekul materi
yang berbeda, misalnya alkohol atau zat pati. D a r i c o n t o h - c o n t o h d i a t a s d a p a t
d i t a r i k k e s i m p u l a n b a h w a a t o m - a t o m disebut pula unsur dasar yang menyusun suatu
materi.S e m u a m a t e r i m e m p u n y a i s i f a t s e n d i r i - s e n d i r i . A p a b i l a t e r j a d i
s u a t u perubahan karena sesuatu, sifatnya akan berubah dan sifat itu menjadi ciri bagi
materi tersebut. Perubahan suatu materi dibedakan atas dua kelompok,yaitu :a . P e r u b a h a n
m a t e r i s e c a r a f i s i k a a d a l a h p e r u b a h a n m a t e r i y a n g t i d a k disertai terjadinya
materi jenis baru, misalnya sebagai berikut.
P e n g u a p a n
a i r :
k a l a u
a i r
d i p a n a s k a n
a k a n
b e r u b a h
m e n j a d i uap.
P e m b e k u a n
a i r :
a i r
d i d i n g i n k a n
p a d a
0
0
C menjadi es.
Gula dilarutkan dalam air: tidak mengubah warna tetapi
m a n i s . Jadi, perubahan materi secara fisika termasuk perubahan tingkat wujud materi,
seperti menguap, membeku, melarut dan menghablur.b . P e r u b a h a n m a t e r i s e c a r a k i m i a
a d a l a h p e r u b a h a n y a n g m e n g h a s i l k a n satu atau beberapa materi yang jenisnya lain,
misalnya sebagai berikut.
B e s i b e r k a r a t : s e p o t o n g b e s i y a n g d i b i a r k a n
d a l a m k e a d a a n lembab dan karena reaksi udara beberapa waktu akan timbul
karatyang merupakan materi baru hasil reaksi.
P e mb a k a r a n : s e p o t o n g k a yu di n ya l a k a n d a n
t e r b a k a r menghasilkan abu.
Magnesium ditaruh pada nyala api: akan tampak kabut putih dengan nyala menyilaukan,
setelah dingin idak tampak potongan magnesiumtersebut.A t o m a d a l a h p a r t i k e l y a n g p a l i n g
k e c i l d a r i s u a t u u n s u r k i m i a . P a r t i k e l didefinisikan sebagai atom bila masih memiliki
sifat-sifat atom tersebut.Menurut
John Dalton
( 1 7 6 6 - 1 8 4 4 ) , s e o r a n g a h l i k i m i a P r a n c i s , mengajukan hipotesis
t e n t a n g s u b s t a n s i d a s a r m a t e r i . Te r n y a t a p r i n s i p hipotesis tersebut dapat
bertahan, sehingga dikenal sebagai Teori Dalton. Atom menurut Dalton tersusun sebagai
berikut :1)Atom merupakan partikel-partikel terkecil dari unsur yang tidak
dapatdipecahkan lagi.
2)
Atom-atom dari unsur yang sama mempunyai sifat sama, sebaliknya atom dari unsur yang
berbeda mempunyai sifat yang berbeda pula.3 ) K u m p u l a n a t o m s e j e n i s d a p a t m e m b e n t u k
u n s u r, s e d a n g k u m p u l a n atom berlainan jenis akan membentuk senyawa.4 ) A t o m - a t o m
y a n g s a l i n g m e n g i k a t s e c a r a k i m i a w i a k a n m e m b e n t u k molekul.K e m a j u a n
p e s a t d i d u n i a i l m u p e n g e t a h u a n a l a m d a l a m a b a d X X menimbulkan
perbedaan pendapat tentang konsep teori atom dan molekul.Saat ini batasan untuk atom adalah
partikel yang terkecil dari suatu unsur yang dapat mengambil bagian dalam perubahanperubahan kimia.
Rutherford
(1817 - 1937) mengemukakan teori tentang struktur atom dan mengatakan bahwa :
Sebuah atom terdiri atas inti atom yang bermuatan positif dan dibungkusoleh kulit atom yang
mengandung elektron-elekron yang bermuatan negatif. A t o m t i d a k a k a n b e r m u a t a n l i s t r i k
( m e n j a d i n e t r a l ) b i l a j u m l a h m u a t a n negatif sama dengan jumlah muatan positif
J. Chadwick
(1891 - 1994) menemukan bahwa partikel jenis ketiga initidak bermuatan listrik dan
mempunyai massa tepat sama dengan massaproton. Partikel ini disebut neutron yang
bersama-sama dengan proton didalam nukleus.Berat proton dibandingkan dengan berat
electron adalah 1840 kali lebihbesar. Massa atom unsur-unsur lain tergantung pada massa inti
atom unsurtersebut dan hal ini tergantung pada massa neutronnya. Misalkan, massa a t o m
oksigen adalah 16, berarti pada oksigen terdapat 8 proton dan
8 neutron di dalam inti atomnya.
Niels Bohr
( 1 8 8 5 - 1 9 6 2 ) m e n g a j u k a n t e o r i y a n g m e n y a t a k a n b a h w a atom merupakan system
matahari yang terkecil (miniatur). Inti atom sebagaimatahari dan elektron-elektron sebagai
planet yang beredar mengelilingiinti. Elektron-elektron beredar melintasi garis edar
berbentuk elips dengank e c e p a t a n c a h a ya . N i e l s B o h r m e n e m u k a n b a h w a l o k a s i l o k a s i e l e c t r o n tertentu dan terbatas. Electron dapat terlempar ke luar orbit dan
menjauhii n t i n y a , k a d a n g - k a d a n g m a l a h m e m a s u k i o r b i t
l e b i h d e k a t k e i n t i mempunyai energi lebih kecil daripada electron yang jauh
dari inti. Untukmemindahkan electron dari lintasan yang dekat ke inti ke lintasan yang lebih jauh
dari inti diperlukan tambahan energi. Sebaliknya, electron dari lintasanluar yang jauh ke lintasan
dalam yang dekat inti melepaskan energi. Energiyang dilepas maupun ditambahkan merupakan
jumlah tertentu yang disebutkuantum.N e i l s B o h r g a g a l m e n g a d a k a n p e r c o b a a n
d e n g a n a t o m l a i n k e c u a l i hydrogen, tetapi kegagalan tersebut diperbaiki oleh
Schrodinger sehinggateori Bohr dapat dimantapkan.
Kulit Ihanya dapat diisi 2 elektron
Kulit IIhanya dapat diisi 8 elektron
Kulit IIIhan ya dapat diisi 18 elektron
K u l i t I V h a n y a d a p a t d i i s i 3 2 e l e k t r o n Symbol atom modern dirintis oleh
Jacob Berzelius pada tahun 1813 denganmengambil singkatan dari huruf pertama nama
atom yang kadang-kadangdiikuti oleh salah satu huruf berikutnya. Huruf pertama
ditulis dengan huruf besar, sedang huruf berikutnya ditulis dengan huruf kecil. Sebagai contoh :
N
a
m
a
A
t
o
m
S
i
m
b
o
Hydrogen
HO
k
s
i
g
e
n
O
C
a
l
s
i
u
m
C
a
2 . E n e r g i Energi atau tenaga
ialah kemampuan untuk melakukan kerja. Dalam IPA yang dimaksud kerja ialah usaha gerak
melawan hambatan. Seseorang yangmengangkat sebuah benda ke atas, berarti melakukan usaha gerak
melawangaya tarik bumi atau gravitasi. Energi dapat memindahkan materi dari suatutempat ke
tempat lain. Bermacam-macam bentuk energi antara lain gerak, cahaya, panas, tenaga kimia,
dan tenaga atom.Energi dapat diubah dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Peristiwai n i
disebut transformasi energi. Sebagai contoh, kayu yang
d i b a k a r menghasilkan energi panas.Energi dapat diubah menjadi energi yang setara,
tetapi energi itu tidakd a p a t d i m u s n a h k a n d a n j u g a t i d a k d a p a t d i b u a t . H a l i n i
disebut huku mk ekekalan energi. Albert Einstein me nge mukakan pendapatn ya
tentanghuku m kekekalan materi dan energi, bahwa pada waktun ya orang
dapatm e n g u b a h u n s u r m e n j a d i e n e r g i d a n s e b a l i k n ya e n e r g i m e n j a d i
u n s u r kembali. Para ahli menegaskan pendapat Einstein dengan mengemukakanbahwa
unsur dan energi adalah dua macam bentuk yang berlainan, maka tetap berlaku hukum
kekekalan. Bahwa untuk energi dapat diubah dari yangs a t u k e y a n g l a i n , t e t a p i j u m l a h
a k h i r a d a l a h t e t a p . B a g a n d i b a w a h i n i memperlihatkan secara skematis energi asal
radiasi surya maupun buatanmanusia diubah bentuknya menjadi energi yang dapat
dimanfaatkan.Pada proses I : Sinar matahari ditangkap oleh daun tumbuhtumbuhan,d i k u m p u l k a n d a l a m b e n t u k k a y u d a n b i o m a s s a s e b a g a i k a y u b a k a r
a t a u biomassa yang dapat dimanfaatkan oleh manusia.P a d a p r o s e s I I :
m e n u n j u k k a n p a d a r a d i a s i s u r y a y a n g m e m a n a s i atmosfer, sehingga
terjadi perpindahan udara berupa angin dan arus pancar.Pada proses III : lautan dipanaskan, terjadi
dua hal, yang pertama air naiks e b a g a i u a p m e n j a d i a w a n d a n t u r u n l a g i k e b u m i
d a l a m b e n t u k h u j a n . Hujan yang turun di gunung dan air mengalir di sungai
merupakan potensitenaga air. Kedua, lautan dipanaskan, lapisan laut sebelah atas lebih
panas
daripada lapisan bawah. Panas ini merupakan potensi energi ya n g
d a p a t dimanfaatkan dengan cara konversi energi panas laut (KEPL).P a d a p r o s e s I V :
p a n a s m a t a h a r i d i m a n f a a t k a n s e c a r a l a n g s u n g sebagaimana terjadi
pada menjemur pakaian, menjemur ikan kering, dll.P a d a p r o s e s V, V I , d a n V I I :
pemanfaatan panas matahari dilakukand e n g a n k o l e k t o r b u a t a n
manusia, dimaksudkan sebagai alat untuk
penangkap
dan
pengumpul
sinar matahari.Berbagai macam cara kerja menerima energi yang tidak sama, maka dapatdibedakan
berbagai jenis energi atas dasar kerja tersebut.a . E n e r g i S i n a r M a t a h a r i Pada proses fotosintesis
yang dilaksanakan oleh klorofil daun, terjadipembentukan gula dari air dan gas asam arang.
Pada peristiwa ini terjadipembentukan zat organik dari zat-zat organik yang disebut asimilasi
karbonsebagai berikut :6 H
2
O + 6 CO
2Sinar Matahari
C
6
H
12
O
6
+6O
2
b . E n e r g i K i m i a Dalam reaksi kimia tiap atom sifatnya tetap, yang berubah hanya
pasanganatom dalam bentuk molekul baru.D a l a m a l a m , p a d a u m u m n y a a t o m - a t o m t i d a k
b e r d i r i s e n d i r i , m e l a i n k a n bergabung menjadi molekul-molekul, yaitu atom-atom
sejenis bergabungm e n j a d i s a t u m e m b e n t u k m o l e k u l u n s u r k i m i a d a n a t o m - a t o m
b e r l a i n a n jenis bergabung menjadi satu membentuk molekul senyawa kimia.Energi yang
menyatukan atom-atom menjadi molekul adalah energi kimia.Proses perubahan ikatanikatan molekul yang menggunakan energi kimia disebut
reaksi kimia
. Reaksi kimia yang memerlukan panas disebut
reaksiendoterm
, sedangkan reaksi kimia yang mengeluarkan atau menghasilkan panas disebut
reaksi
eksoterm
. Pada suhu tinggi reaksi berlangsung cepat,sedang pada suhu rendah berlangsung
lambat, dan pada titik beku reaksi kimia relative berhenti.c . E n e r g i M a g n e t Pada
zaman dahulu, orang-orang magnesia di Turki telah mengenal“batu ajaib” yang dapat
menarik sepotong besi. Mereka heran pula apabilabatu ajaib digantung pada seutas tali
akan mengambil sikap utara selatan.Pada abad XX orang-orang Cina menggunakan batu
ajaib sebagai kompasdalam dunia pelayaran. Batu tersebut dibawa dari Magnesia,
namun namatempat di Asia Kecil itu dipatrikan sebagai nama magnet.
Wi l l i a m G i l b e r t
( 1 5 4 4 - 1 6 0 3 ) , o r a n g I n g g r i s p e r t a m a y a n g me ne mukan sifat
m a g n e t , a n t a r a l a i n m e n g a t a k a n b a h w a k u t u b m a g n e t sejenis akan tolak-menolak dan
kutub magnet berlainan jenis tarik-menarik. Yang disebut kutub adalah ujung-ujung sebuah
magnet. Yang mengambilsikap utara disebut
kutub utara
dan yang mengambil sikap selatan adalah
kutub selatan
. Wi l l i a m Gi l be rt me n ya t a ka n bah wa b u mi a dal a h
m a g n e t raksasa.d . E n e r g i L i s t r i k Benda-benda di alam mengandung muatan listrik yang
terjadi sebagai akibatgesekan benda-benda tersebut. Saat udara sangat kering, pada
beberapab e n d a d a p a t t e r j a d i p e n i m b u n a n m u a t a n l i s t r i k . D a l a m k e a d a a n
l e m b a b muatan listrik dapat dinetralisir oleh uap air yang membawa pergi.
D i k e n a l a d a d u a m u a t a n l i s t r i k , y a i t u m u a t a n l i s t r i k p o s i t i f y a n g t e r d a p a t pada
gelas dan muatan listrik negatif yang terdapat pada rambut.Berdasarkan teori terbaru tentang
listrik, yaitu Teori Elektron, benda netral ialah benda yang tidak bermuatan listrik karena
jumlah muatan positif samabanyak dengan muatan negatif. Muatan negatif disebut electron dan
muatanpositif disebut proton.P a d a t a h u n 1 8 0 0 A l e x a n d e r Vo l t a b e r h a s i l
m e m b u a t s e l l i s t r i k d e n g a n menggunakan le mpengan-le mpengan seng dan
t e m b a g a y a n g d i s u s u n sejajar dan disisipi kertas sebagai separator. Susunan yang
dikenal denganelektroda-elektroda tersebut dimasukkan dalam larutan garam.
Elektroday a n g b e r m u a t a n p o s i t i f k e m u d i a n d i s e b u t a n o d a d a n y a n g
b e r m u a t a n negatif disebut katoda, sedangkan larutan garam disebut elektrolit.
Aliranlistrik timbul karena ada perbedaan potensial dalam sel listrik dan sekarangdikenal dengan
baterai atau aki.
e.
Energi NuklirInti atom (nukleus) mengandung proton dan neutron yang terikat satu samal a i n .
P r o t o n b e r m u a t a n p o s i t i f , s e d a n g n e u t r o n t i d a k b e r m u a t a n d a n d i sekelilingnya
bergerak electron yang bermuatan negatif. Proton dan neutront e r i k a t k u a t o l e h t i m b u n a n
tenaga ikat.
Enrico Fermi
dari
Italia
secarakebetulan berhasil memecahkan inti atom dan menghasilkan tenaga yang luar biasa
besarnya dalam bentuk radiasi. Tenaga yang sangat kuat tersebutmerupakan kumpulan energi yang
disebut energi nuklir.E n e r g i n u k l i r d a p a t d i m i s a l k a n s e b a g a i s u a t u
t i m b u n a n t e n a g a p e g a s raksasa. Apabila kunci pegas dibuka mendadak, maka akan
terjadi ledakandahsyat dengan kekuatan merusak yang hebat. Akan tetapi, bila
pelepasanb e r l a n g s u n g p e l a n a k a n m e r u p a k a n e n e r g i y a n g s a n g a t b e r g u n a .
Unsurradioaktif adalah unsur yang terus-menerus melepaskan sinar
radioaktif.Radiasi sinar-sinar radioaktif alfa me ngakibatkan inti atom pecah.
U n s u r radioaktif uranium bila ditembak dengan neutron yang sangat cepat akan p e c a h
d a n m e n g e l u a r k a n n e u t r o n l a i n d i s e r t a i e n e r g i y a n g s a n g a t b e s a r. N e u t r o n
baru tersebut akan menembak atom uranium berikutnya
d a n seterusn ya, sehingga terjadi reaksi berantai ya n g sangat cepat
d e n g a n energi yang luar biasa.
SUMBER DAYA ENERGI NONKONVENSIONAL
Minyak bumi termasuk sumber daya energi yang konvensional. Minyak bumiadalah sumber daya
energi yang tidak dapat diperbaharui dan jumlahnya p u n t e r b a t a s , s e h i n g g a s u a t u
s a a t a k a n h a b i s . O l e h k a r e n a i t u , u n t u k mempertahankan eksistensi manusia di
muka bumi ini, harus dicari sumberdaya energi alternatif pengganti minyak bumi, sehingga kehidupan
manusiad i m a s a m e n d a t a n g d a p a t d i p e r t a h a n k a n . A d a p u n s u m b e r d a y a
e n e r g i nonkonvensional yang dapat digunakan sebagai alternatif pengganti minyakbumi adalah
sebagai berikut :1 . E n e r g i M a t a h a r i D a l a m h a l i n i d i k a i t k a n d e n g a n p e m a n f a a t a n
energi matahari yang b e r a s a l d a r i p a n c a r a n s i n a r m a t a h a r i s e c a r a
l a n g s u n g k e b u m i . D a l a m pelaksanaan pemanfaatannya dapat dibedakan atas 3
macam cara, yaitusebagai berikut :a . P r i n s i p P e m a n a s a n L a n g s u n g D a l a m h a l i n i
s i n a r m a t a h a r i m e m a n a s i l a n g s u n g b e n d a y a n g a k a n dipanaskan atau memanasi secara
langsung medium, misalnya air yanga k a n d i p a n a s k a n , m e n j e m u r p a k a i a n , d a n
sebagain ya. Dengan cara p e m a n a s a n l a n g s u n g i n i , s u h u y a n g a k a n
d i p e r o l e h t i d a k a k a n melampaui 100
o
C. Cara ini dapat lebih efektif bila mempergunakan p e n g u m p u l
p a n a s y a n g d i s e b u t k o l e k t o r . S i n a r
m a t a h a r i dikonsentrasikan dengan kolektor ini pada suatu tempat
s e h i n g g a diperoleh suhu yang lebih tinggi.b.Konversi Surya Termis Elektris (KSTE) P a d a
c a r a i n i y a n g d i p a n a s k a n a d a l a h a i r j u g a , t e t a p i p a n a s y a n g terkandung
dalam air itu akan dikonversikan menjadi energi listrik. Padap r i n s i p n y a , K S T E
m e m e r l u k a n s e b u a h k o n s e n t r a t o r o p t i k u n t u k pemanfaatan radiasi
surya, sebuah alat untuk menyerap energi yang d i k u m p u l k a n , s u a t u s i s t e m
pengangkut panas, alat untuk men yerap
energi yang dikumpulkan, suatu sistem pengangkut panas, dan sebuahmesin yang agak konvensional
untuk pembangkit tenaga listrik.c . K o n v e r s i E n e r g i P h o t o v o l t a n i k P a d a c a r a i n i e n e r g i
sinar matahari langsung dikonversikan menjadienergi listrik. Energi
p a n c a r a n m a t a h a r i d a p a t d i u b a h m e n j a d i a r u s searah dengan mempergunakan
lapisan-lapisan tipis dari silikon atau bahan-bahan semikonduktor lainnya.K e u n t u n g a n k e u n t u n g a n d a r i k o n v e r s i e n e r g i p h o t o v o l t a n i k a d a l a h sebagai berikut :
Tidak ada bagian-bagian yang bergerak.
Usia pemakaian dapat melampaui 100 tahun sekalipun efisiensinya sepanjang masa
pemakaian akan menurun.
Pemeliharaan tidak sulit.
Sistem ini mudah disesuaikan pada berbagai jenis pemanfaatannya.2 . E n e r g i P a n a s
BumiEnergi panas bumi sudah lama digunakan manusia. OrangorangR o ma w i me n g g u n a k a n s u mb e r a i r p a n a s b u mi u n t u k
m e n g i s i k o l a m pemandian panas bagi kesehatan lebih dari 2.000 tahun yang lalu. Tenaga
panas bumi pada umumnya tampak di permukaan bumi berupaair panas, fumarol (uap panas),
geiser (semburan air panas), dan sulfatora(sumber belerang). Dengan jalan pengeboran,
uap alam yang bersuhu dantekanan yang tinggi dapat diambil dalam bumi dan dialirkan
ke generatorturbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.P a d a p r i n s i p n y a b u m i
m e r u p a k a n p e c a h a n y a n g t e r l e m p a r d a r i matahari. karenanya, bumi
hingga kini masih mempunyai suatu inti panassekali yang meleleh. kegiatan-kegiatan
gunung berapi di banyak tempat dipermukaan bumi merupakan bukti dari teori ini. Magma yang
menyebabkanl e t u s a n - l e t u s a n v u l k a n i s j u g a m e n g h a s i l k a n s u m b e r - s u m b e r u a p
d a n a i r panas pada permukaan bumi.B i l a d i l a k u k a n p e m b o r a n d i d a e r a h i n i , m a k a
a k a n t e r j a d i p e r b e d a a n yang besar antara tekanan udara luar yang hanya 1 atmosfer
itu, sehinggaterjadilah semburan yang kuat sekali. Bila yang menyembur keluar itu uap
panas, maka dapat langsung dimanfaatkan untuk memutar turbin uap yangdikaitkan
dengan generator pembangkit listrik. Dengan demikian kita akan mendapatkan energi listrik
yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai macamkeperluan. Bila yang keluar adalah air panas,
maka dapat pula digunakanu n t u k p e m b a n g k i t l i s t r i k , t e t a p i t i d a k
s e c a r a l a n g s u n g . a i r p a n a s i t u digunakan untuk menguapkan amonia. Gas
amonia inilah yang digunakanu n t u k m e m u t a r t u r b i n u a p y a n g d i k a i t k a n d e n g a n
generator pembangkittenaga listrik, sehingga akan didapatkan energi listrik.
Di sa mping untuk m e n d a p a t k a n e n e r g i l i s t r i k , a i r p a n a s j u g a d a p a t
d i m a n f a a t k a n u n t u k keperluan lain, misalnya untuk penyaringan lumbung padi atau
disalurkanuntuk keperluan rumah tangga.3 . E n e r g i A n g i n P e r a h u - p e r a h u l a y a r
m e n g g u n a k a n e n e r g i a n g i n u n t u k m e l e w a t i perairan. Pada abad XV,
Christopher Colombus memakai kapal layar besar untuk menemukan Benua Amerika.Kincir
angin telah digunakan untuk menggiling tepung di Persia dalam abad VII. Kincir angin di
negeri Belanda dipakai untuk menggerakkan pompairigasi dan untuk menggiling tepung
hingga kini masih terkenal, walaupunpada saat ini banyak berfungsi sebagai obyek wisata.P a d a
d a s a r n y a a n g i n t e r j a d i k a r e n a a d a n ya p e r b e d a a n s u h u a n t a r a udara panas dan udara
dingin. Di daerah khatulistiwa yang panas, udaranyamenjadi panas, mengembang dan menjadi ringan,
naik ke atas dan bergerakk e d a e r a h y a n g l e b i h d i n g i n , m i s a l n y a d a e r a h k u t u b .
S e b a l i k n y a , d a e r a h kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah.
Dengand e m i k i a n t e r j a d i s u a t u p e r p u t a r a n u d a r a b e r u p a p e r p i n d a h a n
u d a r a d a r i kutub-kutub. Utara ke garis khatulistiwa menyusuri permukaan bumi
dans e b a l i k n y a , s u a t u p e r p i n d a h a n u d a r a d a r i k h a t u l i s t i w a k e m b a l i k e
kutubutara, melalui lapisan udara yang tinggi. Perpindahan udara seperti
i t u dikenal sebagai Angin Pasat.P e n g g u n a a n t e n a g a a n g i n d a p a t d i l a k u k a n
u n t u k k e p e r l u a n - k e p e r l u a n sebagi berikut :
Menggerakkan pompa-pompa air untuk irigasi ataupun
u n t u k mendapatkan air tawar bagi ternak.
Menggiling padi untuk mendapatkan beras.
Menggergaji kayu.
Membangkitkan tenaga listrik. Jadi, prinsipnya, angin ditangkap oleh kincir angin sehingga kincir
anginb e r p u t a r . P e r p u t a r a n n y a d i t e r u s k a n u n t u k m e m u t a r s u a t u
g e n e r a t o r pe mbangkit listrik. ke mudian diperlukan sebuah tegangan
d i k a r e n a k a n kecepatan angin yang berubah-ubah, sehingga tegangan juga berubahubah.4 . E n e r g i P a s a n g S u r u t Banyak gaya dan kekuatan yang mempengaruhi lautan
di permukaanbumi. Salah satu kekuatan yang bekerja terhadap air bumi adalah pengaruhmassa
bulan yang mengakibatkan adanya gaya tarik, sehingga menjelma m e n j a d i s u a t u
g e j a l a y a n g d i k e n a l s e b a g a i p a s a n g d a n s u r u t l a u t y a n g terjadi secara
teratur, meskipun bulan terletak lebih dari 400.000 km dari bumi. Bilamana mengelilingi
bumi, maka air laut akan ditarik ke atas karenagaya tarik gravitasi bulan.Selain itu, benda langit lain,
yaitu matahari, juga mempunyai pengaruhyang besar, meskipun terletak lebih jauh, yaitu 150 juta
kilometer dari bumi.N a m u n , k a r e n a u k u r a n n y a y a n g b e s a r s e k a l i ( g a r i s t e n g a h n ya
± 1 , 5 j u t a km), maka pengaruh matahari terhadap gejala pasang surut di bumi sebesarpengaruh
bulan.D e n g a n d e m i k i a n , m a k a g a y a t a r i k g r a v i t a s i a k a n t e r b e s a r
b i l a m a n a matahari dan bulan ada pada sisi yang sama terhadap bumi. Di lain
pihak,b i l a m a n a b u l a n d a n m a t a h a r i b e r a d a p a d a s i s i y a n g b e r l a i n a n ,
m a k a pengaruh gaya tarik gravitasi kurang karena akan saling menghapus.5 . E n e r g i
B i o g a s Sejak berabad-abad tinja binatang maupun tinja manusia dimanfaatkanuntuk
mempertahankan, bahkan meningkatkan kesuburan dan produktivitastanah.Untuk proses
fermentasi tinja tidak diperlukan suatu bahan tambahankecuali air, yaitu untuk tiap
empat bagian tinja ditambah lima bagian air. P e r l u d i k e m u k a k a n b a h w a s i s a
t i n j a s e t e l a h d i a m b i l b i o g a s n y a t i d a k kehilangan nilai sebagai pupuk
alam. Selanjutnya dapat dicatat pula bahwa b i o g a s t i d a k b e r b a u . D e m i k i a n p u l a
s i s a t i n j a y a n g a k a n d i p a k a i s e b a g a i pupuk tidak berbau.6 . E n e r g i B i o m a s s a
Di Negara-negara yang telah maju, dengan berkembangnya industry, p e r a n a n
biomassa sebagai sumber energi makin berkurang dan digantidengan
e n e rg i k o m e r s i a l , m u l a - m u l a b a t u b a r a , k e m u d i a n m i n y a k b u m i . Pada saat
ini Negara-negara industry praktis tidak lagi menggunakan energiy a n g b e r a s a l d a r i
b i o m a s s a . P o l a e n e rg i N e g a r a - n e g a r a t e r s e b u t b o l e h dikatakan seluruhnya
terdiri atas energi komersial.L a i n h a l n y a a d a l a h s i t u a s i N e g a r a - n e g a r a
b e r k e m b a n g , d i N e g a r a - negara tersebut biomassa masih merupakan komponen
yang besar dalampola pemakaian energi. Salah satu perkiraan mengatakan bahwa
pemakaiane n e r g i y a n g b e r a s a l d a r i b i o m a s s a , t e r u t a m a p e m a n f a a t a n k a yu
b a k a r, l i m b a h p e r t a n i a n , d a n t i n j a h e w a n , m e n c a p a i 6 0 % d a r i s e l u r u h
k o n s u m s i energi.Pemanfaatan biomassa untuk keperluan energi dapat dilakukan
denganb e r b a g a i c a r a . P e m a n f a a t a n k a y u b a k a r d a n l i m b a h
pertanian secaralangsung sebagai bahan merupakan contoh
k l a s i k y a n g m a s i h b a n y a k dipakai.
Biomassa untuk Bahan Bakar Transpor
Kecuali kapal-kapal laut besar yang dapat memakai energi nuklir sebagai tenaga
penggerak dan kereta api yang dapat mempergunakan tenaga listrik,pada umumnya alatalat pengangkutan, seperti truk dan mobil, tergantung p a d a m i n y a k s e b a g a i
b a h a n b a k a r. D e n g a n k i a n m e n i n g k a t n y a h a rg a m i n y a k b u m i d a n
k e s a d a r a n a k a n t e r b a t a s n y a s u m b e r d a y a e n e r g i i n i , banyak usaha
y a n g d i l a k u k a n u n t u k m e n d a p a t k a n s u a t u s u m b e r e n e rg i alternative sebagai
bahan bakar transport.Salah satu kemungkinan yang banyak menarik perhatian adalah
pembuatanalcohol, khususnya etanol dari biomassa, sebagai calon pengganti
minyakuntuk bahan bakar transport. Etanol dapat dihasilkan dari bahan-bahan bakubiomassa
berikut :1 ) B a h a n - b a h a n y a n g m e n g a n d u n g
h i d r a t a r a n g d a l a m b e n t u k gula, seperti tebu dan
nipah.2 ) B a h a n - b a h a n y a n g m e n g a n d u n g h i d r a t
a r a n g d a l a m b e n t u k z a t tepung, seperti ubi jalar, kentang dan sagu.
3 ) B a h a n
s e l u l o s a
y a n g
m e n g a n d u n g
a r a n g
d e n g a n
b e n t u k molekul yang lebih kompleks, seperti
kayu.P r o s e s p e m b u a t a n e t a n o l p a d a a s a s n y a t e r d i r i a t a s l a n g k a h l a n g k a h berikut :1.Konsentrasi hidrat arang menjadi gula yang dapat dicairkan
dalam air.2.Fermentasi gula menjadi etanol. 3 . P e m i s a h a n e t a n o l d a r i a i r
d a n k o m p o n e n - k o m p o n e n l a i n d e n g a n c a r a destilasi.