Materi dan Energi

Posted on

Materi dan Energi

A.     
PENGERTIAN MATERI
Materi didefinisikan sebagai
sesuatu yang mempunyai massa yang menempati ruang. Udara tersusun atas gas-gas
yang tidak dapat dilihat, tapi dapat dibuktikan adanya. Dengan menghibaskan
sehelai kertas, kita akan merasakan adanya angin. Angin adalah udara yang
bergerak. Walau udara amat ringan, tapi dapat dibuktikan bahwa udara memiliki
massa. Ikatan seutas tali tepat pada tangan-tangan sebatang kayu. Pada kedua
ujung kayu itu masing-masing gantungkanlah sebuah balon yang sudah ditiup dan
yang belum ditiup pada ujung yang lain. Dari percobaan itu dapat disimpulkan
bahwa udara memiliki massa dan menepati ruang.
1.     
 Wujud Materi
Dikenal tiga
macam wujud materi, yakni padat, cair dan gas.





Padat

Cair




Gas
:
:
 
:
Bentuk dan volumenya tetap, selama
tidak ada pengaruh dari luar



Bentuknya selalu berubah, sesuai
dengan tempatnya volume zat cair adalah tetap

Baik bentuk dan volumenya tidak tetap dan akan mengisi seluruh ruang yang
ditempatinya.
Zat padat memiliki bentuk dan
volume tatap, selama tidak ada pengaruh dari luar. Contoh, bentuk volume
sebatang emas tetap dimanapun emas itu berada.
Berbeda dengan zat cair, bentuk zat
cair berubah-ubah mengikuti bentuk ruang yang ditempatinya. Didalam gas air
akan mengambil bentuk ruang gelas, di dalam botol air akan mengambil bentuk
ruang botol. Seperti zat padat volume zat cair juga tetap.
2.     
 Sifat-sifat dan perubahan materi
Dalam kehidupan Anda, Anda sering melihat perubahan
materi seperti:





Air
Pada suhu kamar berwujud cair (suhu ±25° C ) tetapi jika dipanaskan akan
berubah menjadi uap air. Di puncak (di udara yang dingin ) uap air, dapat
mengembun, dan jika didinginkan hingga 0 oC (dalam kulkas), dapat berubah
menjadi es (disebut peristiwa membeku)
Kayu dan kertas
Jika kayu/kertas dibakar akan berubah menjadi abu.
Besi
Jika didiamkan di udara terbuka lama lama kelamaan akan berkarat.
Kawat
Kawat pijar dalam bola lampu, jika dialiri listrik akan menyala.
Nasi dan susu
Nasi maupun susu, jika dibiarkan di udara terbuka akan menjadi basi dan masih
banyak peristiwa perubahan materi yang lain.
Secara umum, jenis perubahan wujud materi dan istilahnya dapat Anda lihat
pada gambar berikut.
Perubahan materi dapat digolongkan menjadi dua
golongan yaitu :
a.   





Perubahan Fisika, yaitu perubahan yang tidak
menghasilkan materi baru, yang berubah hanya bentuk dan wujud materi.
Contoh :
1. Es menjadi air, dan dapat kembali menjadi es.
2. Pelarutan garam, dan jika diuapkan, akan kembali menjadi garam semula.
Perubahan Kimia atau reaksi kimia yaitu perubahan
yang menghasilkan materi baru. Suatu perubahan kimia, sulit dikembalikan ke
keadaan semula
Contoh :
1. Nasi menjadi basi
2 Kayu terbakar menjadi abu.
Untuk mengetahui, apakah telah
terjadi perubahan kimia pada materi, ada tolok ukur yang dapat diamati seperti
perubahan suhu, pembentukan gas atau pembentukan endapan.
3.     
 Klasifikasi Materi
Suatu bahan dapat dikatakan serba
sama (homogen) atau serba aneka (heterogen). Suatu benda yang seluruh bagiannya
memiliki sifat-sifat yang sama disebut bahan homogen. Perhatikan larutan gula
dalam air. Keseluruh bagian akan kita amati suatu cairan yang agak
kekuning-kuningan dan bila pada setiap bagian kita ambil untuk dicicipi, terasa
manis. Jadi, larutan gula ini bersifat homogen. Larutan memang suatu
campuran yang serba sama
, sedangkan tanah dan campuran minyak dengan air
merupakan camputan heterogen.
Suatu bahan yang tersusun dari dua
atau lebih zat-zat yang sifatnya berbeda disebut campuran. Komposisi campuran
tidak tetap, melainkan bervariasi. Oleh sebab itu, akan kita kenal campuran
homogen dan campuran heterogen. Zat-zat yang ditemukan di alam jarang sekali
dalam keadaan murni. Pada umumnya ditemukan campuran heterogen. Lihat batu
kapur, granit, batu pualam yang ditemukan, akan tampak jelas heterogenitas
sifat-sifatnya.
Setiap materi yang homogen dan
susunan kimianya tetap disebut zat atau subtansi. Setiap zat memiliki sifat
fisika dan sifat kimia tertentu. Dikenal dua macam zat, yakni unsur dan
senyawa. Zat yang dengan reaksi kimia biasa dapat diuraikan menjadi beberapa
zat lain yang lebih sederhana disebut senyawa. Jadi air adalah senyawa. Zat
yang dengan reaksi kimia tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat-zat lain
disebut unsur. Jadi Oksigen (O) dan hidrogen (H) adalah unsur. Menurut
sifat-sifat, dikenal unsur logam dan nonlogam, Besi, tembaga, dan seng,
misalnya adalah unsur logam, sedangkan Arang, Belerang dan fosfor adalah unsur
nonlogam.
B.      
 PENGERTIAN ENERGI
Energi adalah suatu kemampuan untuk
melakukan kerja atau kegiatan. Tanpa energi, duania ini akan diam atau beku.
Dalam kehidupan manusia selalu terjadi kegiatan dan untuk kegiatan otak serta
otot diperlukan energi. Energi itu diperoleh melalui proses oksidasi
(pembakaran) zat makanan yang masuk kedalam tubuh berupa makanan. Kegiatan
manusia lainnya dalam memproduksi barang, transportasi, dan lainnya juga
memerlukan energi yang diperoleh dari bahan sumber energi atau sering disebut
sumber daya alam (natural resources)
·        
MACAM- MACAM ENERGI
a.   
 Energi Mekanik
Energi mekanik
dapat dibedakan atas dua pengertian yaitu :
                        
i.    
Energi potensial
                      
ii.    
Energi kinetik.
Jumlah kedua energi itu di namakan
energi mekanik. Setiap benda mempunyai berat, maka baik dalam keadaan diam atau
bergerak setiap benda memiliki energi. Misalnya energi yang tersimpan dalam air
yang dibendung pada sebuah waduk yang bersifat tidak aktif dan di sebut energi
potensial
(energi tempat). Bila waduk dibuka, air akan mengalir dengan
deras, sehingga energi air menjadi aktif. Mengalirnya air ini adalah dengan energi
kinetik
(tenaga gerak)
Air waduk pada contoh diatas juga
memiliki energi potensial karena letaknya. Semakin tinggi letak air waduk
terhadap permukaan air laut, semakin besar energi potensialnya. Secara
matematis, kenyataan itu dapat dirumuskan sebagai berikut.
E = mgh
M = masa benda
G = besar grafitasi bumi
H = jarak ketinggian
Sedangkan besarnya energi kinetik
dapat dirumuskan :
E = ½ m
V
M = massa benda
V = kecepatan gerak benda
Artinya suatu benda yang
kecepatannya besar akan besar pula energi kinetiknya.
b.    Energi Panas
Energi panas juga sering disebut sebagai kalor.
Pemberian panas kepada suatu benda dapat menyebabkan kenaikan suhu benda itu
ataupun bahkan terkadang dapat menyebabkan perubahan bentuk, perubahan ukuran,
atau perubahan volume benda itu
Ada tiga istilah yang penggunaannya sering kacau,
yaitu panas, kalor, dan suhu. panas adalah salah satu bentuk energi. Energi
panas yang berpindah disebut kalor, sementara suhu ada­lah derajat panas suatu
benda.
Ketika merebus air berarti energi panas diberikan
kepada air, yang berasal dari energi yang tersimpan di dalam bahan bakar kayu
atau minyak tanah sehingga suhu air naik. Jika pemberian energi panas
diteruskan sampai suhu air mencapai titik didihnya, maka air akan menguap dan
berubah bentuk menjadi uap air.
Banyaknya energi panas yang diberikan dapat dihitung
dengan menggunakan hubungan rumus:
Q = m x c t kalori, di mana Q = menyatakan banyaknya
energi panas dalam kalori
m = menyatakan massa benda/zat yang mendapatkan energi
panas
c = menyatakan kalor jenis benda/zat yang mendapatkan
panas
t = menyatakan kenaikan (perubahan) suhu.
c.     Energi Magnetik
Energi magnetik dapat dipahami dengan mengamati gejala
yang timbul ketika dua batang magnet yang kutub-kutubnya saling didekatkan satu
dengan yang lain. seperti diketahui bahwa setiap magnet mempunyai 2 macam
kutub, yaitu kutub magnet utara dan kutub magnet selatan. jika dua batang
magnet kutub-­kutubnya yang senama (u – u/s – s) saling didekatkan maka kedua
magnet akan saling tolak-menolak. Sebaliknya, kedua magnet akan saling
tarik-menarik apabila yang saling berdekatan adalah kedua kutub tidak senama
(u-s).
Kedua kutub magnet memiliki kemampuan untuk saling
melakukan gerakan. kemampuan itu adalah energi yang tersim­pan di dalam magnet
dan energi inilah yang disebut sebagai Energi magnetik. Semakin besar energi
magnetik yang dimiliki oleh suatu magnet, semakin besar pula gaya yang
ditimbulkan oleh magnet itu
Pengertian tentang energi magnetik akan bertambah
jelas jika dipahami melalui suatu penelitian medan magnet di sekitar kutub
suatu magnet terdapat medan magnet, yaitu ruangan atau daerah di sekeliling
kutub magnet di mana energi magnetik masih dapat dirasakan.
Hal ini dapat diperhatikan gejalanya apabila suatu
benda kecil maupun suatu magnet yang lemah diletakkan sekitar suatu kutub
magnet, maka benda kecil atau magnet yang lemah itu akan bergerak. Ini berarti
di sekeliling magnet yang menimbulkan medan magnet ada kemampuan untuk
menggerakkan benda lain. kemampuan tersebut tidak lain adalah energi magnetik.
Magnet akan dapat menarik benda lain apabila benda tersebut dalam bentuk magnet.
Benda yang dapat menjadi magnet yaitu besi, dan baja.
d.    Energi listrik
Energi listrik ditimbulkan/dibangkitkan melalui
bermacam­-macam cara. misalnya: (1) dengan sungai atau air terjun yang memiliki
energi kinetik; (2) dengan energi angin yang dipakai untuk menggerakkan kincir
angin; (3) dengan menggunakan accu (energi kimia); (4) dengan menggunakan
tenaga uap yang dapat memutar generator listrik; (5) dengan menggunakan tenaga
diesel; dan (6) dengan menggunakan tenaga nuklir. kegunaan dari energi listrik
dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali yang dapat dirasakan, terutama di
kehidupan kota-kota besar, bahkan sebagai penerangan yang sekarang sudah
digunakan sampai jauh ke pelosok pedesaan
e.     Energi Kimia
Yang dimaksud dengan energi kimia ialah energi yang
diperoleh melalui suatu proses kimia. Energi yang dimiliki ma­nusia dapat
diperoleh dari makanan yang dimakan melalui pro­ses kimia. Jika kedua macam
atom-atom karbon dan atom oksigen, tersebut dapat bereaksi, akan terbentuk
molekul baru yaitu karbondioksida. bergabungnya kedua atom tersebut memerlu­kan
energi. kalori tersebut dikenal sebagai energi kimia. bila kedua atom yang
telah tergabung dipisahkan, maka akan mele­paskan energi. energi yang terbebas
disebut energi eksoterm pada reaksi korek api, juga dihasilkan energi panas
yang melalui suatu proses kimia.
Bertambah jelaslah kiranya untuk memahami adanya
energi yang disebut energi kimia melalui pengertian yang disebut reaksi
eksoterm di mana berlangsungnya reaksi kimia disertai pembebasan kalori yang
disebut energi kimia.
f.      Energi Bunyi
Bunyi dapat juga diartikan getaran sehingga energi
bunyi berarti juga getaran. Getaran selaras mempumyai energi dua macam, yaitu
energi potensial dan energi kinetik. Melalui pemba­hasan secara matematis dapat
ditunjukkan bahwa jumlah kedua macam energi pada suatu getaran selaras adalah
selalu tetap dan besarnya tergantung massa, simpangan, dan waktu getar atau
periode. Untuk contoh yang lebih jelas mengenai adanya energi bunyi atau energi
getaran yaitu apabila orang melihat jatuhnya sebuah benda dari ketinggian
tertentu.
Pada saat benda itu jatuh di suatu lantai, energi
kinetiknya berubah menjadi energi panas dan juga energi getaran, yaitu
timbulnya suatu getaran pada lantai yang menimbulkan bunyi. Apabila getaran
yang ditun­jukkan itu sangat besar, akan dapat dirasakan adanya energi
getarannya yaitu dengan terlihatnya getaran pada benda-benda lain di
sekitarnya. Meledaknya suatu bom menimbulkan getaran yang hebat dan energi
getarannya mampu merobohkan bangunan ataupun memecahkan kaca-kaca yang tebal.
Gendang telinga manusia juga hanya mampu menerima
energi getaran yang ditimbulkan oleh sumber getar yang fre­kuensi paling
rendahnya adalah 16 geteran per detik (hertz) dan paling besar 20.000 getaran
per detik.
g.     Energi Nuklir
Energi nuklir merupakan hasil dari reaksi fisi yang
terjadi pada inti atom. Dewasa ini, reaksi inti yang banyak digunakan oleh
manusia untuk menghasilkan energi nuklir adalah reaksi yang terjadi antara
partikel dengan inti atom yang digolongkan dalam kelompok heavy atom seperti
aktinida.
Berbeda dengan reaksi kimia biasa yang hanya mengubah
komposisi molekul setiap unsurnya dan tidak mengubah struktur dasar unsur
penyusun molekulnya, pada reaksi inti atom atau reaksi fisi, terjadi perubahan
struktur inti atom menjadi unsur atom yang sama sekali berbeda.
Pada umumnya, pembangkitan energi nuklir yang ada saat
ini memanfaatkan reaksi inti antara neutron dengan isotop uranium-235 (235U)
atau menggunakan isotop plutonium-239 (239Pu). Hanya neutron dengan
energi berkisar 0,025 eV atau sebanding dengan neutron berkecepatan 2200 m/
detik akan memiliki probabilitas yang sangat besar untuk bereaksi fisi dengan 235U
atau dengan 239Pu.
Neutron merupakan produk fisi yang memiliki energi
dalam kisaran 2 MeV. Agar neutron tersebut dapat beraksi fisi dengan uranium
ataupun plutonium diperlukan suatu media untuk menurunkan energi neutron ke
kisaran 0,025 eV, media ini dinamakan moderator. Neutron yang melewati
moderator akan mendisipasikan energi yang dimilikinya kepada moderator, setelah
neutron berinteraksi dengan atom-atom moderator, energi neutron akan berkisar
pada 0,025 eV.
h.   Energi
Cahaya atau Cahaya
Energi cahaya terutama cahaya matahari banyak diperlu­kan
terutama oleh tumbuhan yang berhijau daun. tumbuhan itu membutuhkan energi
cahaya untuk mengadakan proses foto­sintesis. Dengan kemajuan teknologi, saat
ini dapat juga digunakan energi dari sinar yang dikenal dengan nama sinar
laser. yang dimaksud dengan sinar laser ialah sinar pada suatu gelombang yang
sama dan yang amat kuat. Sinar laser banyak sekali digunakan dan meliputi
banyak bidang, misalnya dalam bidang industri besar digunakan dalam pembuatan
senjata laser yang dapat menembus baja yang tebalnya 2 cm dan lain-lainnya.
Peng­gunaan sinar laser dalam bidang kesehatan
menunjukkan bahwa banyak penyakit-penyakit yang dapat dimusnahkan dengan sinar
laser. sudah bukan menjadi persoalan lagi bagi para yang mempergunakan sinar
laser. seperti halnya perawatan yang berasal dari china yang terkenal dengan
akupuntur, pera­watan dengan cara ini telah dimodernisir oleh ahli-ahli dunia
barat. baru-baru ini, sebuah perusahaan di ottenburn telah : membuat pesawat
istimewa untuk mengadakan akupuntur, yaitu dengan perantaraan sinar laser.
keuntungan akupuntur laser jika dibandingkan dengan
akupuntur biasa ialah bahwa waktu perawatan jauh lebih singkat dan jauh lebih
ringan. pera­watan dengan laser itu tidak dapat memasukkan hama ke dalam badan.
pengetahuan itu diperoleh dari pengalaman di china yang dikumpulkan dalam
ribuan tahun dan saat ini dilengkapi dengan pengetahuan modern tentang ilmu
hayat serta ilmu faal tubuh. dengan demikian, para dokter dapat mengadakan pera­watan
akupuntur laser yang lebih baik dan lebih lengkap.
i.      Energi
Matahari
Energi matahari merupakan energi yang utama bagi
kehidupan di bumi ini. Berbagai jenis energi, baik yang terbarukan maupun
tak-terbarukan merupakan bentuk turunan dari energi ini baik secara langsung
maupun tidak langsung. Energi yang merupakan turunan dari energi matahari
misalnya :
  • Energi
    angin yang timbul akibat adanya perbedan suhu dan tekanan satu tempat
    dengan tempat lain sebagai efek energi panas matahari.
  • Energi
    air karena adanya siklus hidrologi akibat dari energi panas matahari yang
    mengenai bumi.
  • Energi
    biomassa karena adanya fotosintesis dari tumbuhan yang notabene
    menggunakan energi matahari.
  • Energi
    gelombang laut yang muncul akibat energi angin.
  • Energi
    fosil yang merupakan bentuk lain dari energi biomassa yang telah mengalami
    proses selama berjuta-juta tahun
Selain itu energi panas matahari juga berperan penting
dalam menjaga kehidupan di bumi ini. Tanpa adanya energi panas dari matahari
maka seluruh kehidupan di muka bumi ini pasti akan musnah karena permukaan bumi
akan sangat dingin dan tidak ada mahluk yang sanggup hidup di bumi. Energi
Panas Matahari sebagai Energi Alternatif.
Energi panas matahari merupakan salah satu energi yang
potensial untuk dikelola dan dikembangkan lebih lanjut sebagai sumber cadangan
energi terutama bagi negara-negara yang terletak di khatulistiwa termasuk
Indonesia, dimana matahari bersinar sepanjang tahun. Dapat dilihat dari gambar
di atas bahwa energi matahari yang tersedia adalah sebesar 81.000 TerraWatt
sedangkan yang dimanfaatkan masih sangat sedikit.
Ada beberapa cara pemanfaatan energi panas matahari
yaitu:
1. Pemanasan ruangan
2. Penerangan ruangan
3. Kompor matahari
4. Pengeringan hasi pertanian
5. Distilasi air kotor
6. Pemanasan air
7. Pembangkitan listrik
C. HUKUM-
HUKUM TENTANG MATERI DAN ENERGI
1.       
 HUKUM KEKEKALAN ENERGI
Dalam perubahan-perubahan fisika dan kimia ternyata
bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Jadi energi hanya dapat
berubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain, yang dapat disebut juga “hukum
kekekalan energi”.
2.       
HUKUM KEKEKALAN
MATERI
Dalam reaksi –reaksi kimia materi tidak dapat
diciptakan dan dimusnahkan. Jadi banyaknya materi dalam setiap reaksi kimia
selalu tetap, yang berubah hanya susunan materinya. Disebut juga dengan “hukum
kekekalan materi”.