HUKUM KEKEKALAN ENERGI
Makalah Ini Disusun Untuk
Memenuhi Mata Kuliah
SEJARAH FISIKA
Disusun Oleh :
KELOMPOK 13 :
Mutiara Lestari S. (06111011017) Amanda Violita (06101011018) Evelina Astra Patriot (06101011020) Intan Permata Sari (06101011027) Septiana Sari (06101011030)
DOSEN PEMBIMBING :
Drs. ABIDIN
PASARIBU, M.M./M. YUSUF, M. Pd.
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN
FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU
PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2011/2012
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis haturkan
kehadirat Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak rizki dan hidayah-Nya
kepada kita semua. Shalawat dan salam selalu kita curahkan kepada junjungan
kita Nabi Besar Muhammad SAW., sebagai
Rahmatan lil’alamin yang telah membawa umat manusia dari jalan kegelapan menuju
kehidupan yang mendapat sinar illahi seperti sekarang ini.
Alhamdulillah
makalah yang berjudul “HUKUM KEKEKALAN ENERGI” ini dapat diselesaikan semata-mata
atas kehendak-Nya dan rahmat serta cinta kasih-Nya yang berlimpah. Rasa syukur
kami atas kemurahan-Nya karena telah diberi kesempatan untuk menyelesaikan
makalah ini.
Dalam kesempatan ini
penulis mengucapkan terima kasih kepada
semua pihak yang telah membantu dalam proses pembuatan makalah ini yang tidak
dapat disebutkan satu persatu, secara khusus penulis ingin menyampaikan terima
kasih kepada:
1) Bpk. M. Yusuf, S.Pd., MM. Dan Bpk. Abidin
Pasaribu, S. Pd. yang telah ikut membantu dalam memberikan kontribusi batasan
materi sejarah fisika yang telah ditugaskan.
2)
Seluruh sahabat-sahabat kami, keluarga
besar Bugafis 2010 serta adik – adik Fisika 2011 yang selalu memberikan
dukungan serta semangat yang tak kenal henti.
Penulis menyadari
bahwa dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan, oleh sebab itu
penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Dan semoga dengan
terselesaikannya penyusunan makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin.
Indralaya, Mei 2012
(Penulis)
BAB
I
ISI
A.
ASAL MULA KONSERVASI
ENERGI
Kita telah
mengetahui pada tahun 1831 Faraday telah memperkenalkan bidang listrik magnet.
Pada percobaan sebelumnya ia telah menemukan bahwa arus listrik dapat
menghasilkan sifat kemagnetan, kemudian di percobaan berikutnya ia menunjukkan
bahwa magnet memiliki kekuatan dalam keadaan tertentu untuk menghasilkan
listrik. Ia telah membuktikannya, dan memang benar adanya hubungan antara
listrik dan sifat kemagnetan. Ia kemudian menujukkan bahwa seluruh bagian, baik
banyak ataupun sedikit akan dipengaruhi oleh gaya magnet, dan bahkan cahaya
dapat dipengaruhi oleh magnet contohnya pada fenomena polarisasi. Ia yakin
bahwa ia telah melengkapi segala sesuatu yang berhubungan dengan kelistrikan
secara keseluruhan, konvertibilitas listrik dan aksi kimia. Kemudian ia
menghubungkannya dengan cahaya, afinitas kimia, sifat kemagnetan, dan
kelistrikan. Dan lebih jauh, ia mengetahui sepenuhnya bahwa tak seorangpun dapat
memproduksi kekuatan (energi) dan menyediakan satu sama lain sampai kapanpun. “
Tidak di tempat manapun” katanya. “ Apakah
mungkin ada energi yang tercipta dengan
sendirinya tanpa adanya suatu pemasok
yang cocok untuk menyediakannya.” Ketika Faraday menulis kata-kata ini pada
tahun 1840 ia telah membuka awal baru melalui gagasan sederhana namun memilki
arti yang sangat besar daripada sesuatu yang telah ia rumuskan sebelumnya. Ia
melihat sebuah kebenaran besar tanpa sepenuhnya menyadari pentingnya hal ini
bagi kehidupan manusia kedepannya.
Gagasan menakjubkan
yang Faraday kemukakan ini nyaris tidak disadari sebagian besar orang dan ini
merupakan sebuah kebenaran dan setelah keluarnya pernyataan ini, gagasan yang
dibuatnya ini kemuadian dikenal sebagai sebagai doktrin dari “konservasi
energi”, hukum yang menyatakan pengubahan energi dai satu bentuk ke bentuk
lainnyatidak akan pernah terjamin dalam suatu kuantitas yang sama, atau
singkatnya “untuk menciptakan atau memusnahkan energi adalah suatu ketidakmungkinan,
dan seluruh fenomena dari materi di alam semesta terbentuk dari transformasi
energi.
Beberapa ahli
filsafat berpikir bahwa gagasan menakjubkan yang dikemukakan faraday pernah
dipikirkan oleh manusia sebelumnya. Jadi boleh dikatakan, ini merupakan satu
dari pemikiran terbesar yang merupakan dasar dan sebuah petunjuk yang terjadi dalam
abad ke-19. Gagasan menakjubkan Faraday
pada waktu itu, sebenarnya merupakan hal yang terpisah dari apa yang
ditelitinya, dan sudah dapat dikategorikan sebagai suatu pencapaian yang luar biasa
bila kita kita bandingkan perkembangan
ilmu pada masa itu dengan masa sekarang, dan sudah sepatutnya kita
menghargainya, sebab pemikiran seluas ini tidak seluruhnya dimiliki oleh sebagian
besar orang.
#
Note: pemikiran
faraday ini merupakan dasar dari hukum kekekalan energi, dengan kata lain,
mulai muncul ide untuk melakukan penelitian mengenai konservasi energi ini
muncul setelah gagasan faraday muncul.
Sebenarnya
bukan hanya Farday yang memikirkan hal ini, sebagian lainya juga sudah pernah
memikirkan hal ini sebelumnya namun mereka beum bisa menyatakannya secara langsung,
orang-orang yang terlibat dalam teori undulatory cahaya dan panas hampir menyatakannya.
Doktrin Yong dan Frensel merupakan jalan utama yang mengarahkan pada masalah
konservasi. Disamping itu Fenomena elektromagnetik juga telah membantu
mengarahkan pada masalah konservasi energi. Tapi dari semua ini belum
benar-benar dapat membantu mengarahkan pada sebuah tujuan yang sama, yaitu
masalah konservasi namun hal ini justru mengarah ke sub bidang ilmu lain dari
fisika.
Energi
panas, tidak mampu dibuat, melainkan bentuk dari suatu transformasi energi. Untuk membuktikan kebenaran mengenai
konservasi energi ini, pad abad ke-18 Count Rumford and Humphry Davy menunjukkan,
kerja mungkin diubah kedalam bentuk panas, dan penafsiran yang benar
dari fakta ini berarti transormasi dari molar menjadi gerakan intro molekular.
Kita dapat sepenuhnya ragu dengan perkiran dua lelaki jenius ini, karena masih
belum ada kejelasan, belum ada data yang dapat menunjukkan kebenaran pemikiran
mereka, seharusnya ada hubungan yang erat antara jumlah molar dan gerakan
molekular, sebab itu masing-masing dari mereka memandang persoalan ini melalui hukum
mechanical equivalent of heat. Tapi
keduanya masih tidak mampu membuktikan pemikaran yang mereka nyatakan sendiri, hingga
akhirnya hilang begitu saja.
Tapi pada 1824,
ahli filsafat Perancis Sadi Carnot menyatakan hal yang sama namun dalam konteks
yang berbeda dengan Count Rumford dan Humphry Davy, ia yakin bahwa pasti
kuantitas dari kerja dapat diubah kedalam kuantitas yang pasti pula dalam bentuk
panas, baik dalam jumlah yang banyak ataupun sedikit. Sama seperti peneliti
sebelumnya, Carnot tidak dapat membuktikan keyakinannya atas pemikirannya
mengenai konservasi energi, ia masih menyatakannya dalam bentuk “faktor-faktor
berubah yang dapat diperhitungkan”, tapi
ia tidak mampu memberi alasan dengan jelas hubungannya dengan energi mekanik.
Pada tahun 1840, muncul seorang yang
benar-benar meneliti kembali hasil pemikiran Rumford dan Davy setelah keduanya
meninggalkan pemikiran yang mereka buat sendiri dan kemudian berhasil menyelesaikannya
dalam bentuk yang rumit. Rumahnya di Manchester, England , ia bekerja di sebuah
pabrik. Ia adalah teman dan murid dari ilmuan besar Dr. Dalton. Namnya James
Prescott Joule.
Dari
hasil demonstrasi yang dilakukan joule ada sebuah kakuratan dan kesamaan mutlak
antara “mechanical work” dan panas
tanpa memperhatikan bentuk perwujudan
gerakan molar, dan dapat menghasilkan sebuah kepastian dan terukur jumlah dari
panasnya. Joule menemukan, sebagi contoh, permukaan lautan di Manchester adalah
setinggi 707 kali, dengan tinggi air yang hanya dua kaki dapat mengahsilkan
cukup panas untuk menaikkan suhu dari satu pound air dalam satu derajat
fahrenheit. Jika panas tidak dapat diciptakan namun hanya dapat ditranformasikan dalam bentuk yang lain, maka
tidak harus dalam bentuk jenis yang sama, misalnya dalam bentuk energi cahaya,
energi listrik, energi magnet yang kesemuanya itu memiliki hubungan yang erat
dan saling terkait anatara satu dengan yang lain, sehingga antara satu dengan
lainnya dapat saling bertransformasi dengan panas. Semua analogi tersebut
nampakanya menuju pada suatu kesimpulan yang benar, seluruh eksperimen yang
dilakukanpun nampakanya mendukung. Hukum
setara mekanika panas kemudian menjadi kunci utama dari hukum terbesar, hukum
kekekalan energi.
Namun
sebelum Joule bereksperimen dengan transformai panas, seorang berkebangsaan Denmark telah mempelajarinya terlebih dahulu, seorang
ahli filsafat Kopenhagen, Colding namanya telah mendapat ide yang sama dan
telah mempertunjukkannya. Dan masih di era yang sama di negara Jerman, 3 orang
ilmuan yang telah terlebih dahulu melakukannya dari Joule dan Colding hampir
mampu menunjukkan kebenaran dari hukum ini, namun sayangnya mereka belum dapat
memaparkan secara jelas dan tidak mampu mempertunjukkannya. Nama dari ketiga
orangan jerman itu adalah Mohn, Mayer, dan Helmothz. Mereka bertiga telah
berjasa besar memberikan doktrin terhadap konservasi energi yang saat ini
tengah menjadi perhatian kita.
Pada
1837 pemikir asal Jerman ini, Mohr, telah memahami kebenaran yang sebenarnya,
dan menyataknnya dalam sebuah artikel “Zeitschrift fur Physik” dan lain
sebagainnya. Tapi artikel-artikel ini tidak menarik perhatian sama sekali bagi
orang-orang pada saat itu, bahkan dari negara Mohr sendiri. Namun Mohr masih
mendapatkan penghargaan atas usahanya dalam memecahkan masalah konsevasi energi
dan berani mengungkapkannya , dan mungkin belum pernah ada orang yang memikirkan masalah ini sejauh
dirinya dan berhasil menemukan kebenaran sesungguhnya sejelas seperti yang ia
dapatkan, meskipun ia idak berhasil menunujukkan validitasnya, namun hal itu
tidak perlu dipermasalahkan.
Lima
tahun setelahnya, pada 1842 Dr. Julius Robert Mayer, seorang dokter praktik di
kota kecil heilborn, di jerman, menerbitkan makalah di Liebig Annalen “The
Forces of Inorganic Nature," yang isinya tidak hanya mengenai teori
mekanika panas saja, tetapi juga doktrin untuk kekekalan energi yang
secara eksplisit berhasil ia ungkapkan.
Dua
tahun sebelumnya, ketika ia menjadi ahli bedah di sebuah kapal Hindia Belanda
yang tengah menjelajahi daerah tropis , ia mengamati bahwa darah vena pasien tampak lebih
merah dari darah vena yang biasanya diamati di daerah beriklim iklim sedang. Dia
merenungkan fakta yang tampaknya tidak berarti ini, dan akhirnya ia menemukan kesimpulan bahwa
penyebabnya oksidasi yang lebih rendah dari oksidasi yang dipelukan untuk menjaga suhu tubuh di
daerah tropis. Melalui refleksi ini dengan menganalogikan tubuh sebagai mesin yangbergantung
pada kekuatan luar agar meiliki kemampuan untuk
melakukan suatu hal, dan pada akhirnya ia menemukan pendapat yang bebas
untuk “mechanicaltheory of heat”.
A.
Karangan
Mayer pada 1847
Pada tanggal 23 Juli di tahun 1847, Helmholtz menyebutkan
"Konservasi gaya " pada
Physical Society. Kata "Gaya", yang dimaksud Helmholtz disini setara
dengan istilah modern yang sering digunakan saat ini "energi." Kalimat
ini ternyata diterima dengan sangat baik oleh Masyarakat, tapi Helmholtz
terpaksa menerbitkannya sebagai pamflet setelah Poggendorff menolak Annalen-nya
(sejenis jurnal fisika yang diterbitkan pada masa lampau) karena dianggap terlalu
spekulatif.
Helmholtz merangkum kesimpulan dalam esainya
sebagai berikut : Tidak mungkin untuk
menurunkan jumlah tak terbatas dari kekuatan mekanik (energi) meskipun dengan
cara apapun termasuk mengkombinasikannya sedimikian rupa secara alamiah.
B.
JAMES
PRESCOTT JOULE DAN HUKUM KEKEKALAN ENERGI
James Prescott Joule, seorang ilmuwan Inggris yang
namanya diabadikan menjadi satuan energi Joule ini lahir di Salford,
Lancashire, Inggris pada 24 Desember 1818. James Prescott Joule merumuskan
Hukum Kekekalan , yaitu "Energi tidak dapat diciptakan ataupun
dimusnahkan." Ia adalah anak seorang pengusaha bir yang kaya raya, namun
sedikitpun ia tidak pernah merasakan pendidikan di sekolah hingga usia 17
tahun. Hal ini disebabkan karena sejak kecil ia selalu sakit-sakitan akibat
luka di tulang belakangnya. Sehingga, ia terpaksa hanya tinggal di rumah
sepanjang hari.
Karena itu, ayahnya sengaja mendatangkan guru privat ke rumahnya dan
menyediakan semua buku yang diperlukan Joule. Tidak hanya itu, ayahnya bahkan
menyediakan sebuah laboratorium khusus untuk Joule. Meskipun begitu, Joule
tidak hanya mengandalkan pelajaran yang ia dapatkan dari guru privatnya. Joule
tetap berusaha belajar sendiri sehingga sebagian besar pengetahuan yang
dimilikinya diperoleh dengan cara belajar sendiri. Namun, ada satu pelajaran
yang cukup sulit dipahaminya, yaitu Matematika. Setelah berusia 17 tahun Joule
baru bersekolah dan masuk ke Universitas Manchester dengan bimbingan John
Dalton, seorang ahli kimia Inggris yang begitu terkenal.
Joule dikenal sebagai siswa yang rajin belajar, rajin bereksperimen, dan
juga rajin menulis buku. Bukunya yang berjudul Tentang Panas yang Dihasilkan
oleh Listrik terbit pada tahun 1840 saat ia berusia 22 tahun. Tiga tahun
kemudian tepatnya pada tahun 1843 bukunya mengenai ekuivalen mekanik panas
terbit. Lalu, empat tahun berikutnya (1847) ia juga menerbitkan buku mengenai
hubungan dan kekekalan energi. Buku-buku hasil karyanya tersebut begitu menarik
perhatian Sir William Thomson atau dikenal dengan nama Lord Kevin. Sehingga,
akhirnya Joule bekerja sama dengan Thomson dan menemukan efek Joule-Thomson.
Efek tersebut merupakan prinsip yang kemudian dikembangkan dalam pembuatan
lemari es. Efek tersebut menyatakan bahwa apabila gas dibiarkan berkembang
tanpa melakukan kerja ke luar, maka suhu gas itu akan turun. Selain itu, Joule
yang sangat taat kepada agama juga menemukan hukum kekekalan energi bersama
dengan dua orang ahli fisika dari Jerman, yaitu Hermann von Helmholtz dan
Julius Von Mayer. Hukum kekekalan energi yang mereka temukan menyatakan bahwa
energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah
bentuk menjadi energi listrik, mekanik, atau kalor.
Ia adalah seorang yang hobi fisika. Dengan percobaan ia berhasil membuktkan
bahwa panas (kalori) tak lain adalah suatu bentuk
energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik, teori yang
menyatakan panas sebagai zat alir. Joule (simbol J) adalah satuan SI untuk
energi dengan basis unit kg.m2/s2. Nama joule diambil dari penemunya James
Prescott Joule. Joule disimbolkan dengan huruf J. Istilah ini pertama kali
diperkenalkan oleh Dr. Mayer of Heilbronn.
Joule
diambil dari satuan unit yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang
dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab
itu, 1 joule sama dengan 1 newton meter (simbol: N.m). Selain itu, satu joule
juga adalah energi absolut terkecil yang dibutuhkan (pada permukaan bumi) untuk
mengangkat suatu benda seberat satu kilogram setinggi sepuluh sentimeter.
Definisi
satu joule lainnya yaitu pekerjaan yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan
listrik sebesar satu coulomb melalui perbedaan potensial satu volt, atau satu
coulomb volt (simbol: C.V). 1 joule juga dapat didefinisikan sebagai pekerjaan
untuk menghasilkan daya satu watt terus-menerus selama satu detik, atau satu watt
sekon (simbol: W.s).
Konversi 1 joule adalah sama dengan 107 erg.
1 joule
mendekati sama dengan: 6.241506363x1018 eV (elektron volt), 0.239 kal (kalori),
2.7778x10-7 kwh (kilowatt-hour), 2.7778x10-4 wh (watt-hour), atau 9.8692x10-3
liter-atmosfer. Berkat penemuan-penemuannya Joule menerima Medali Emas Copley,
menjadi anggota Royal Society –sebuah Lembaga Ilmu Pengetahuan Inggris yang
pernah dipimpin Newton selama 25 tahun. Selain itu, Joule juga menjadi Presiden
Asosiasi Kemajuan Ilmu Pengetahuan di Inggris.
PERCOBAAN JAMES
PRESCOTT JOULE
Kalor mengalir
dengan sendirinya dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi ke benda lain
dengan suhu yang lebih rendah. Satuan kalor yang masih umum dipakai sampai saat
ini yaitu kalori. Satu kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1°C. Terkadang satuan yang digunakan adalah
kilokalori (kkal) karena dalam jumlah yang lebih besar, di mana 1 kkal = 1.000
kalori. Satu kilokalori (1 kkal) adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu 1 kg air sebesar 1 °C.
Pada tahun 1800-an, seorang ilmuwan dari Inggris,
James Prescott Joule (1818 - 1889) melakukan sejumlah percobaan yang penting
untuk menetapkan pandangan bahwa kalor merupakan bentuk transfer energi.
Percobaan ini membuktikan bahwa apabila suatu bentuk energi diubah menjadi
bentuk energi lain, maka tidak ada energi yang musnah. Salah satu bentuk
percobaan Joule ditunjukkan secara sederhana seperti pada gambar di atas.
Inilah
percobaan Joule yang paling terkenal, yang pada dasarnya tidak akan melibatkan
arus listrik. Peralatannya terdiri atas roda jantera kuningan yang memutar air
didalam wadah tembaga. Roda jantera diputar oleh sebuah beban yang dijatuhkan.
Ketika jatuh, beban tadi memiliki energi mekanis atau gerak. Joule menjatuhkan
beban tadi berkali – kali. Mekanisme kerja alatnya adalah pada waktu jatuh,
beban memutar roda jantera dan mengaduk air. Setiap kali beban jatuh, suhu air
akan naik. Jumlah kenaikannya bergantung pada jarak beban yang dijatuhkan. Hal
ini membuktikan bahwa energi gerak beban yang dijatuhkan. Hal ini membuktikan
bahwa energi gerak beban yang dijatuhkan berubah menjadi energi panas dalam
air. Kenaikan suhu yang sama juga bisa diperoleh dengan memanaskan air di atas
kompor. Joule menentukan bahwa sejumlah kerja tertentu yang dilakukan selalu
ekivalen dengan sejumlah masukan kalor tertentu. Secara kuantitatif, kerja
4,186 joule (J) ternyata ekivalen dengan 1 kalori (kal) kalor. Nilai ini (4,186
J = 1 kal) dikenal sebagai tara kalor
mekanik.
Dari hasil
percobaannya dengan tujuan untuk menentukan kesetaraan antara kalor dan energi,
Joule menyimpulkan hubungan antara kalor dan usaha yaitu sebagai berikut :
a. Kalor
merupakan suatu bentuk energi yang dapat berpindah dari lingkungan ke suatu
sistem atau sebaliknya karena ada perbedaan suhu antara suatu sistem dengan
lingkungannya. tanpa pengaruh dari luar, kalor akan selalu berpindah dari suhu
yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Misalnya, perpindahan kalor saat
pendinginan sebuah mesin kendaraan.
b. Usaha
juga merupakan suatu bentuk perpindahan energi melalui gaya yang dilakukan
sistem pada lingkungan atau sebaliknya dimana titik tangkap gaya mengalami
perpindahan. Misalnya, usaha pada beban yang bergerak ke bawah.
Pada percobaan
Joule tersebut, terjadi kenaikan suhu air yang dapat disebabkan oleh adanya aliran
kalor akibat usaha yang dilakukan. Perubahan suhu air, tentu akan menyebabkan perubahan
energi kinetik partikel – partikel air dan pada akhirnya akan mengakibatkan
perubahan energi dalam air. Energi dalam didefinisikan sebagai jumlah total
energi kinetik partikel – partikel zat dalam suatu sistem.
C. THOMSON DAN HUKUM KEKEKALAN ENERGI
(1824 – 1907)
William Thomson
lahir di Belfast, Irlandia, pada tanggal 26 Juni 1824. Dia adalah anak ke-4
dari tujuh bersaudara, anak James Thomson, guru dan penulis buku pelajaran
matematika. William dan saudaranya yang lebih tua, James, sangat berbakat.
Keduanya masuk Universitas Glasgow pada usia 10 dan 11 tahun. Tahun 1846, saat
berusia 22 tahun, Thomson menjadi profesor dalam ilmu fisika (dulu disebut
filsafat alam) di Universitas Glasgow.
Tahun 1847,
untuk pertama kalinya Thomson mendengar karya James Joule mengenai hubungan
panas dan gerak mekanis. Asas penyimpanan tenaga dalam karya Joule kelak
dikenal sebagai Hukum Termodinamika Pertama. Meskipun Joule diakui sebagai
penemu utama termodinamika, Thomsonlah yang "memantapkan termodinamika
menjadi disiplin ilmu yang resmi dan merumuskan hukumnya yang pertama dan kedua
dengan terminologi yang tepat."
Hukum
Termodinamika Pertama menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan maupun
dimusnahkan, tetapi bentuknya dapat diubah. Artinya, jumlah tenaga/zat di alam
semesta adalah tetap. "Hukum ini secara meyakinkan mengajarkan bahwa alam
semesta tidak menciptakan diri sendiri! Struktur alam semesta sekarang adalah
hasil konservasi, bukan inovasi sebagaimana dinyatakan oleh teori
evolusi."Tahun 1851, Thomson menerbitkan tulisan berjudul "On the Dynamical Theory of Heat",
yang mendukung teori Joule mengenai panasdan gerak. Tulisan ini merupakan
langkah penting dalam prosesperpaduan bagian fisika yang terpisah-pisah. Karya
ini juga memuat Hukum Termodinamika Kedua versi Thomson. (Tanpa diketahui
Thomson,tahun sebelumnya, ahli fisika Jerman, R.J.E. Clausius sudah mengajukan hukum
yang sama dengan Hukum Termodinamika Kedua versi Thomson.)
Hukum Kedua Termodinamika juga disebut Hukum Peluruhan
Energi. Asasuniversal yang mendasari hukum ini menunjukkan bahwa semua sistem,jika
tidak diprogram sebelumnya atau tidak diatur dengan tepat,cenderung berubah
dari keadaan teratur menjadi tidak teratur. Inimenunjukkan bahwa secara
keseluruhan, alam semesta berprosesterus-menerus menuju kondisi di mana
pengaturan semakin berkurang.Ringkasnya, hukum termodinamika menunjukkan bahwa
"jumlah tenaga dialam semesta tidak berubah, tapi tenaga yang ada
senantiasa berkurang."
Energi disipasi adalah energi yang hilang dalam suatu
sistem. Hilang
dalam arti berubah menjadi energi lain yang tidak menjadi tujuan suatu sistem. Contohnya,
energi panas yang timbul akibat gesekan, Energi listrik yang terbuang akibat
adanya hambatan pada kawat penghantar.Energi panas pada trafo. trafo itu dikehendaki untuk mengubah tegangan.
Namun pada kenyataan timbul panas pada trafo. Panas ini dapat dianggap energi
disipasi.
BAB II
PENUTUP
A. KESIMPULAN
Ada beberapa kesimpulan yang dapat
kita tarik dqari
makalah ini, yaitu :
Bahwa Hukum Kekekalan Energi pada
dasarnya merupakan hukum yang dikenalkan oleh Faraday melalui teori listrik
magnet yang dikemukakannya. Meskipun, beberapa pendapat para ahli mengatakan
bahwa masih ada tokoh – tokoh lain sebelum Faraday yang melakukan penelitian
terlebih dahulu.
Bunyi
dari hukum kekekalan energi adalah : “energi tidak dapat diciptakan
maupun
dimusnahkan, tetapi bentuknya dapat diubah”.
Tokoh – tokoh yang berperan penting
dalam asal mula hukum kekekalan energi selain Faraday adalah James Prescott Joule, William Thomson, Dr. Mayer of Heilbronn.
B. SARAN
Bahwa dalam makalah
ini sebaiknya perlu diulas kembali mengenai berbagai percobaan yang
dilakukan oleh setiap tokoh yang berperan penting dalam teori – teori yang
terkait dengan hukum kekekalan energi tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Kekekalan_energi (online)
09 Mei 2012
http://priyadi.net/archives/2007/12/12/hukum-kekekalan-energi/
(online) 09 Mei 2012
http://haqiqie.wordpress.com/2007/12/31/hukum-kekekalan-energi-yang-kekal-dan-yang-abadi/
(online) 09 Mei 2012
http://www.scribd.com/doc/56041220/Bunyi-Hukum
(online) 09 Mei 2012
http://kolom-biografi.blogspot.com/2009/11/biografi-james-prescott-joule.html
(online) 09 Mei 2012
LAMPIRAN
HASIL DISKUSI KELOMPOK 11 :
1.
Apakah hubungan antara hukum kekekalan
energi dengan konservasi energi?
Jawab : konservasi energi merupakan nama lain
dari kekekalan energi yang menyatakan
bahwa “energi tidak dapat diciptakan dan
tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat diubah menjadi bentuk energi lainnya”.
Jadi jelas bahwa hukum kekekalan energi merupakan nama lain dari konservasi
energi.
2.
Apakah hubungan antara James Presscout
Joule dengan William Thomson dalam penemuan hukum kekekalan energi ini?
Jawab : Pada dasarnya Joule dikenal sebagai siswa yang rajin belajar, rajin
bereksperimen, dan juga rajin menulis buku. Bukunya yang berjudul Tentang Panas
yang Dihasilkan oleh Listrik terbit pada tahun 1840 saat ia berusia 22 tahun.
Tiga tahun kemudian tepatnya pada tahun 1843 bukunya mengenai ekuivalen mekanik
panas terbit. Lalu, empat tahun berikutnya (1847) ia juga menerbitkan buku
mengenai hubungan dan kekekalan energi. Buku-buku hasil karyanya tersebut
begitu menarik perhatian Sir William Thomson atau dikenal dengan nama Lord
Kevin. Sehingga, akhirnya Joule bekerja sama dengan Thomson dan menemukan efek
Joule-Thomson. Selain itu, fungsi dari Thomson disini sebagai penerjemah buku –
buku yang ditulis oleh James Presscout Joule karena pada dasarnya buku – buku
yang ditulis oleh beliau terlalu sulit untuk di terima oleh masyarakat yang
masih awam akan pengetahuan tentang hukum kekekalan energi.
3.
Apa maksud dari kalimat : "Jumlah tenaga dialam semesta tidak berubah, tapi tenaga
yang ada senantiasa berkurang." ?
Jawab : Energi yang ada didunia ini tidak pernah habis tetapi
kemungkinan jumlah tenaga yang tersisa akan berkurang karena telah digunakan
sebagai usaha (kerja). Dalam termodinamika contohnya, kita mengenal mesin kalr
yang memiliki reservoir panas dan dingin untuk keluar masuknya suhu, kemudian
akan ada saluran khusus pembuangan untuk hasil kerja yang telah digunakan.
Dalam hal ini, mesin kalor dapat kita analogikan sebagai alam semesta yang
memiliki isi dan segala sesuatunya yang sebenarnya menggunakan energi sebagai
kerja yang akan dilakukan. Energi tersebut bis berupa dari siklus – siklus
disekitar lingkungannya, tetapi mungkin tidak akan memiliki jumlah satuan
energi yang sama karena adanya proses pembuangan seperti evaporasi(penguapan),
dan lain sebagainya.
4.
Apa yang dimaksud dengan kekekalan di
hukum kekekalan energi? Apakah dalam hewan yang telah mati, energi dapat
dkatakan nol atau musnah?
Jawab : telah diketahui sebelumnya bahwa energi
tidak mungkin musnah tetapi hanya dapat diubah kedalam bentuk energi yang lain
dan dapat berkurang akibat faktor eksternal disekitar sistem tersebut. Pada
hewan yang telah mati, masih terdapat energi didalam tubuhnya yang disebut
dengan ENERGI DALAM hasil metabolisme tubuhnya yang masih tersisa. Energi dalam
yang ada semata – mata tidak dapat kita katakan sebagai energi yang musnah,
karena pada faktanya bahwa energi yang ada masih bisa digunakan sebagai sumber
energi bagi makhluk hidup di sekitar hewan yang mati tersebut. Energi ini dapat
diubah menjadi energi kimia, dll.
5.
Apakah hubungan hukum kekekalan energi
dengan hukum ke-2 termodinamika?
Jawab : Hukum Kedua Termodinamika juga disebut Hukum Peluruhan Energi. Asas
universal yang mendasari hukum ini menunjukkan bahwa
semua sistem,jika tidak diprogram sebelumnya atau tidak diatur dengan
tepat,cenderung berubah dari keadaan teratur menjadi tidak teratur.
Inimenunjukkan bahwa secara keseluruhan, alam semesta berproses
terus-menerus menuju kondisi di mana pengaturan semakin
berkurang.Ringkasnya, hukum termodinamika menunjukkan bahwa "jumlah tenaga
dialam semesta tidak berubah, tapi tenaga yang ada senantiasa
berkurang." Energi yang ada
didunia ini tidak pernah habis tetapi kemungkinan jumlah tenaga yang tersisa
akan berkurang karena telah digunakan sebagai usaha (kerja). Dalam
termodinamika contohnya, kita mengenal mesin kalr yang memiliki reservoir panas
dan dingin untuk keluar masuknya suhu, kemudian akan ada saluran khusus
pembuangan untuk hasil kerja yang telah digunakan. Dalam hal ini, mesin kalor
dapat kita analogikan sebagai alam semesta yang memiliki isi dan segala
sesuatunya yang sebenarnya menggunakan energi sebagai kerja yang akan
dilakukan. Energi tersebut bis berupa dari siklus – siklus disekitar lingkungannya,
tetapi mungkin tidak akan memiliki jumlah satuan energi yang sama karena adanya
proses pembuangan seperti evaporasi(penguapan), dan lain sebagainya.
6.
Sebutkan aplikasi dari kalor yang
merupakan bentuk hasil dari transfer energi!
Jawab : aplikasinya
dalam kehidupan sehari – hari adalah
Setrika :
energi listrik menjadi energi panas
Solder :
energi listrik menjadi energi panas
Hairdryer : energi listrik menjadi energi panas.
Mesin kalor : mengubah dari suhu menjasi energi panas
7.
Siapa sajakah tokoh yang menemukan hukum
kekekalan energi sebelum James Presscout Joule ?
Jawab : tokoh – tokoh yang menemukan dan memikirkan tentang teori hukum
kekekalan energi adalah :
Faraday
Doktrin Yong dan
Frensel merupakan jalan utama yang mengarahkan pada masalah konservasi.
Pada abad ke-18
Count Rumford and Humphry Davy
menunjukkan, kerja
mungkin
diubah kedalam bentuk panas, dan penafsiran yang benar dari fakta ini berarti transormasi dari molar
menjadi gerakan intro molekular.
Tapi pada 1824, ahli filsafat Perancis
Sadi Carnot menyatakan hal yang sama
8.
Dimanakah letak sistem kekekalan energi
yang terdapat pada percobaan James Presscout Joule ?
Jawab : Pada tahun 1800-an, seorang ilmuwan dari
Inggris, James Prescott Joule (1818 - 1889) melakukan sejumlah percobaan yang
penting untuk menetapkan pandangan bahwa kalor merupakan bentuk transfer
energi. Percobaan ini membuktikan bahwa apabila suatu bentuk energi diubah
menjadi bentuk energi lain, maka tidak ada energi yang musnah. Inilah percobaan
Joule yang paling terkenal, yang pada dasarnya tidak akan melibatkan arus
listrik. Peralatannya terdiri atas roda jantera kuningan yang memutar air
didalam wadah tembaga. Roda jantera diputar oleh sebuah beban yang dijatuhkan.
Ketika jatuh, beban tadi memiliki energi mekanis atau gerak. Joule menjatuhkan
beban tadi berkali – kali. Mekanisme kerja alatnya adalah pada waktu jatuh,
beban memutar roda jantera dan mengaduk air. Setiap kali beban jatuh, suhu air
akan naik. Jumlah kenaikannya bergantung pada jarak beban yang dijatuhkan. Hal
ini membuktikan bahwa energi gerak beban yang dijatuhkan. Hal ini membuktikan
bahwa energi gerak beban yang dijatuhkan berubah menjadi energi panas dalam
air. Kenaikan suhu yang sama juga bisa diperoleh dengan memanaskan air di atas
kompor. Maka dapat ditarik kesimpulan bahwa energi mekanik dari benda yang
dijatuhkan akan menghasilkan energi panas yang pada akhirnya akan menaikkan
suhu pada termometer.
9.
Apakah kesimpulan dari hasil percobaan
yang dilakukan oleh James Precout Joule?
Jawab :
Dari
hasil percobaannya dengan tujuan untuk menentukan kesetaraan antara kalor dan
energi, Joule menyimpulkan hubungan antara kalor dan usaha yaitu sebagai
berikut :
a. Kalor
merupakan suatu bentuk energi yang dapat berpindah dari lingkungan ke suatu
sistem atau sebaliknya karena ada perbedaan suhu antara suatu sistem dengan
lingkungannya. tanpa pengaruh dari luar, kalor akan selalu berpindah dari suhu
yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Misalnya, perpindahan kalor saat
pendinginan sebuah mesin kendaraan.
b. Usaha
juga merupakan suatu bentuk perpindahan energi melalui gaya yang dilakukan
sistem pada lingkungan atau sebaliknya dimana titik tangkap gaya mengalami
perpindahan. Misalnya, usaha pada beban yang bergerak ke bawah.
10. Mengapa
hukum kekekalan energi juga disebut sebagai hukum termodinamika 1 ?
Jawab : Hukum Termodinamika Pertama menyatakan bahwa
energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, tetapi bentuknya dapat
diubah. Artinya, jumlah tenaga/zat di alam semesta adalah tetap. "Hukum
ini secara meyakinkan mengajarkan bahwa alam semesta tidak menciptakan diri
sendiri! Struktur alam semesta sekarang adalah hasil konservasi, bukan inovasi
sebagaimana dinyatakan oleh teori evolusi.
No comments:
Post a Comment