Salah satu hal yang penting dalam mempelajari ilmu termokimia yaitu pemahaman mengenai bentuk-bentuk energi dan perubahannya. Karena termokimia merupakan topik yang menguraikan hubungan antara reaksi kimia dengan energi yang dimiliki suatu senyawa kimia.
Pemahaman ihwal bentuk-bentuk energi ini sangat berkaitan erat dalam pemanfaatannya di dunia industri. Dampak dari pengetahuan mengenai energi yang minim juga sanggup menjadikan kecelakaan kerja dalam industri.
Macam-macam bentuk energi di alam:
- Eneri termal panas logam yang sangat tinggi.
- Energi radiasi dari matahari yang dipancarkan dalam bentuk cahaya.
- Energi listrik dari petir
- Energi nuklir hasil penyusunan kembali inti atom menuju keseimbangan.
- Energi kimia merupakan hasil dari penyusunan ulang atom-atom dalam suatu reaksi kimia untuk mencapai kestabilan.
Bentuk Bentuk Energi
Nah perlu dipahami bahwa selain bentuk-bentuk energi menurut kenampakan dan penggunaanya, ilmuwan juga mengklasifikasikan energi ke dalam tiga jenis. Klasifikasi tiga jenis energi ini menurut sifat paling dasarnya. Adapun tiga jenis energi ini ialah:
- Energi potensial merupakan yang dimiliki oleh suatu benda lantaran posisi ataupun orientasinya.
- Energi kinetik yaitu energi yang dimiliki suatu benda lantaran pergerakannya.
- Energi dalam yang merupakan total energi hasil penjumlahan dari energi kinetik dan energi potensial yang terdapat di dalam suatu senyawa.
Energi Kinetik
Energi kinetik hanya dimiliki oleh partikel/benda yang bergerak. Oleh lantaran itu energi ini sanggup dihitung dengan persamaan:
$E_k = \frac{1}{2} m v^2$
dengan $m$= massa partikel/benda dan $v$= kecepatan.
Mobil yang sedang melaju dengan kecepatan tertentu itu mempunyai energi kinetik. Tentu saja sanggup dengan gampang dihitung dengan persamaan di atas.
Energi Potensial
Energi potensial bergantung pada posisi suatu benda yang terpengaruh oleh medan gaya. Misalkan sebuah bola yang berada di puncak bukit. Posisinya yang terdapat di ketinggian tertentu itu membuatnya mempunyai energi potensial lantaran imbas gaya gravitasi bumi.
Energi potensial sebuah benda lantaran ketinggiannya sanggup dihitung dengan persamaan
$E_p = m g h$
dengan $m =$ massa, $g =$ gravitasi, $h =$ ketinggian.
Pun sama halnya dengan besi yang terdapat di posisi tertentu terhadap magnet, besi tersebut mempunyai energi potensial lantaran posisinya di sekitar medan magnet.
Oleh lantaran itu energi potensial bukan hanya dimiliki oleh benda yang ada pada ketinggian tetapi juga pada pola lainnya:
- Pegas yang ditekan
- Dua magnet yang berada pada medan magnetnya
- Partikel bermuatan yang letaknya berdekatan.
- Dan yang lainnya.
Karena energi potensial ini bergantung pada gaya yang bekerja padanya, maka perhitungan energinya memakai aneka macam persamaan fisika berbeda.
Energi Dalam (Internal Energy)
Energi dalam merupakan total energi yang dimiliki oleh partikel (elektron, proton dan neutron) yang menyusun sebuah senyawa. Energi dalam ini terdiri dari energi kinetik dari elektron terhadap inti atom dan energi potensial dari daya tarik elektromagnetik antar partikel.
Sederhananya yaitu energi dari ikatan-ikatan kimia pada suatu senyawa.
Setiap benda/zat mempunyai energi dalam. Contohnya, kayu yang terletak di lantai. Walaupun tidak mempunyai energi potensial (karena ketinggiannya) dan juga tidak mempunyai energi kinetik (karena diam), namun tetap mempunyai energi dalam, lantaran bila terkena api, kayu tersebut akan memancarkan panas yang merupakan pelepasan energi dalam dari partikel-partikel penyusun kayu tersebut.
Ketiga bentuk-bentuk energi tersebut tidak pernah dalam keadaan tetap, namun berubah-rubah bentuknya. Hal ini sesuai dengan aturan kekekalan energi, yakni:
Energi di dalam ruang terisolasi tidak akan mengalami perubahan, maka bersifat tetap. Sehingga energi tidak sanggup diciptakan dan tidak sanggup dimusnahkan, hanya akan berubah ke bentuk lainnya.
Yang dimaksud dengan sistem terisolasi, telah kubahas sebelumnya, silahakn baca pada artikel berjudul: Pengertian Sistem dan Lingkungan.
Perubahan Bentuk Energi
Energi sanggup berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Contoh paling sederhananya yaitu pada setrika yang biasa kalian gunakan, terdapat perubahan dari energi listrik menjadi energi panas. Sedangkan pada batre terdapat perubahan energi kimia menjadi listrik.
Selain bentuknya, jenis energi juga sanggup berubah, contohnya: Jika terdapat kendaraan beroda empat seberat 1360kg yang terparkir di tingkat-2 dengan ketinggian 36.6m. Maka energi potensial yang dimiliki oleh kendaraan beroda empat ialah:
$E_p = m g h$
$E_p = 1360 kg . 9,8 m/s^2 . 36,6 m$
$E_p= 4,88 \times 10^2 kJ$
Energi potensial ketika kendaraan beroda empat berada di parkiran tingkat-2 ialah $E_p= 4,88 \times 10^2 kJ$. Berdasarkan aturan kekekalan energi, bila kendaraan beroda empat ini dijatuhkan dari ketinggian tersebut, maka energi kinetik sesaat sebelum menyentuh tanah yaitu sama dengan energi potensialnya.
Jika ingin membuktikannya melalui persamaan matematis, sanggup dibuktikan bahwa energi kinetik dikala kendaraan beroda empat menyentuh tanah ialah:
$E_k = \frac{1}{2} m v^2$
$E_k= \frac{1}{2} 1360 kg v^2$
karena $v= a. t$ dan $t= \sqrt{\frac{2. S}{a}}$
$E_k= \frac{1}{2} 1360 kg . (a .\sqrt{\frac{2. S}{a}}$
karena percepatan $a = g = 9,8 kg/s^2$ dan jarak $S = h = 36,6 m$, maka;
$E_k= \frac{1}{2} 1360 kg . 9,8 kg/s^2 . 2 . 36,6 m$
$E_k= 4,88 \times 10^2 kJ$
Hasilnya sama, maka terbukti.
Hubungan antara energi potensial dan kinetik ini tentunya sudah kau pelajari di materi fisika. Silahkan dibuka-buka kembali kalau kau sudah lupa.
Contoh lainnya yaitu pada gerakan badan manusia. Ketika kau menaiki tangga, maka terjadi perubahan dari energi kimia dari reaksi pembakaran materi masakan di dalam badan menjadi energi kinetik. Kemudian ketika menaiki tangga, energi kinetik tersebut diubah lagi menjadi energi potensial.
Ketika badan berada di ketinggian (setelah naik tangga) energi potensial yang dimiliki lebih tinggi dari sebelum menaiki tangga. Kemudian ketika terjun ke bawah akan terjadi perubahan energi potensial menjadi kinetik.
Siklus perubahan energi ini berlangsung setiap harinya dan menghipnotis setiap aspek kehidupan.
Demikian artikel pengantar termokimia dengan topik bentuk-bentuk energi dan perubahannya.
Sumber:
- https://chem.libretexts.org/LibreTexts/Valley_City_State_University/Chem_121/Chapter_7%3A_Thermochemistry/7.1%3A_Nature_of_Energy
- https://chem.libretexts.org/LibreTexts/University_of_California%2C_Irvine/UCI%3A_General_Chemistry_1A_(OpenChem)/196Energy_(OpenChem)
Sumber https://mystupidtheory.com