Energi

Sumber: google.com

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. James Prescott Joule merumuskan hukum Kekekalan Energi yaitu,

Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk energi lain.

Di alam semesta, banyak tersedia energi berupa energi primer, contohnya saja di bumi dapat berupa batu bara, minyak bumi, angin, air, biomassa, hingga biogas. Energi primer ini dapat langsung dimanfaatkan namun, untuk membuat energi ini dapat disimpan, mudah dipindahkan, maka harus diubah ke bentuk energi sekunder. Contoh energi sekunder yaitu, bensin untuk kendaraan, listrik untuk alat elektronik.

Usaha sangat berkaitan dengan perhitungan matematis, perhitungan di bawah ini dapat menjelaskannya.

Berikut ini adalah tabel konversi energi.

Sumber: Pembangkit Energi Baru Terbarukan - Unggul Wibawa

Kasus 1:
Seorang tukang bangunan akan memindahkan batu bata sebanyak 200 buah, masing-masing dengan berat sekitar 3 kg, pada suatu tempat yang tingginya 3 meter.

• Alternatif 1: 40 kali angkat @ 5 batu bata
• Alternatif 2: 20 kali angkat @ 10 batu bata

Alternatif mana yang memiliki nilai usaha yang lebih tinggi?
F = m * a; dalam kasus ini gaya berat sebuah batu bata adalah G = m * g
G = 3 kg * 10 m/s² = 30 N
W = F * s, dalam kasus ini F = G, maka W = G * h = m * g * h

• Alternatif 1: W = 40 * 30 N * 5 * 3 m = 18.000 Nm
• Alternatif 2: W = 20 * 30 N * 10 * 3 m = 18.000 Nm

Jadi, kedua alternatif nilai usahanya sama besar.

Besaran lain yang terkait dengan energi seperti: daya (power), gaya (force), dan torsi (torque)

Kasus 2:
Sebuah pompa harus mendorong air, dari ketinggian 8 meter, sebanyak 2000 liter dalam waktu 1 menit.

1. Berapa usaha (W) yang harus dilakukan oleh pompa?
2. Berapa daya (P) yang harus dimiliki pompa tersebut?

Yang diketahui adalah:

• Volume (V) = 2000 liter = 2000 dm³
• Ketinggian (h) = 8 meter
• Berat jenis air (ρ) = 1 kg/dm³
• Waktu (t) = 60 detik

m = v * ρ = 2000 dm³ x 1 kg/dm³ = 2000 kg
W = m * g * h = 2000 kg * 10 m/s² * 8 m = 160000 Joule = 160 kJ
diubah ke kWh 160 kJ * 0,000278 kWh = 0,04448 kWh
usaha untuk 1 menit adalah 0,04448 kWh : 1/60 = 2,6688 kWh
usaha dalam 1 menit diubah ke Joule 2,6688 kWh : 0,000278 = 9600 kJ
P = 2,6688 kWh : 1/60 h = 160,128 kW
Jadi, usaha yang dilakukan pompa adalah 9600 kJ dan daya yang harus dimiliki pompa adalah 160,128 kW