Mengenal Energi dan Perubahannya dalam Sistem | Kimia Kelas 11

Energi itu apa, sih? Seperti apa perubahan energi dalam sistem? Yuk, simak pembahasan tentang energi dan perubahan energi dalam sistem pada artikel berikut!

—

Siapa yang suka berkemah? Coba acungkan tangan!

Akuuu…!!

Hehehe, sama nih! Aku juga suka berkemah! Nah, biasanya, kalau lagi berkemah bersama teman, ada satu kegiatan yang nggak boleh ketinggalan, nih. Kamu tau nggak, apa?

Yup, betul! Jawabannya adalah api unggun!

Api unggun yang dibuat waktu kita kemah, nggak cuma bikin area perkemahan jadi terang, tapi juga bisa bikin badan kita jadi hangat, lho! Selain itu, kita juga bisa memanfaatkan api unggun untuk memasak makanan atau merebus air buat bikin minuman hangat. Makanya, nggak heran kan, kalau orang yang lagi kemah pada hobi bikin api unggun pas malem hari. 

Nah, tapi kamu sadar nggak sih, kalau api unggun yang kita buat itu memancarkan energi lho, tepatnya energi panas dan energi cahaya. Wah, berarti kalau kita bikin api unggun, artinya kita juga menciptakan energi panas dan energi cahaya, dong?

Eits, nggak gitu ya, guys! Api unggun memang memancarkan energi panas dan energi cahaya, tapi bukan berarti kita yang menciptakan energi itu, ya! Energi itu sifatnya kekal alias nggak bisa diciptakan dan nggak bisa dimusnahkan, sesuai hukum kekekalan energi yang berbunyi:

“Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.”

Api terbentuk ketika udara seperti oksigen mengalami penggabungan dengan benda yang mudah terbakar atau bahan bakar. Nah, proses tersebut menggunakan yang namanya energi kimia. Kemudian, energi kimia tersebut mengalami perubahan sehingga menghasilkan energi cahaya dan panas. Jadi, energi panas dan energi cahaya yang dipancarkan oleh api unggun itu berasal dari energi kimia, guys!

Tapi, energi itu apa sih sebenarnya? Yuk, kita bahas lebih lanjut!

Apa Itu Energi?

Pengertian energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Makanya, kalau kamu lagi nggak ada kemampuan untuk melakukan kerja, artinya kamu lagi nggak berenergi, tuh. Gimana caranya supaya berenergi? Salah satu caranya adalah dengan makan. Ketika makan, energi kimia yang ada pada makanan akan berpindah ke dalam tubuh kita. Jadi, kita bisa menjalani aktivitas kembali, deh!

Energi di dunia ini ada macam-macam bentuknya, guys! Di antaranya yaitu energi panas, energi cahaya, energi kimia, energi kinetik, energi potensial, energi bunyi, dan energi listrik. Kira-kira, kamu ada contoh bentuk energi lainnya yang belum disebutkan di sini, nggak? Comment di bawah, ya!

Perubahan Energi

Seperti yang sudah disebutkan di awal artikel tadi, energi itu sifatnya kekal, tidak bisa diciptakan dan tidak bisa dimusnahkan. Tapi, energi bisa diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Contohnya yaitu saat kita menyalakan kipas angin, terjadi perubahan dari energi listrik menjadi energi gerak. Atau saat kita menyalakan senter, terjadi perubahan dari energi kimia dalam baterai menjadi energi cahaya.

Ketika mempelajari perubahan energi, kita akan mempelajari juga yang disebut dengan sistem dan lingkungan. Apa itu sistem dan lingkungan?

Sistem adalah segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi. Sedangkan lingkungan adalah hal-hal di luar sistem yang membatasi sistem dan dapat mempengaruhi sistem.

Api unggun merupakan contoh sistem (Sumber: pexels.com)

Contohnya adalah api unggun. Api unggun merupakan sistem, sedangkan hal-hal lain yang berada di sekitar api unggun, misalnya udara sekitar, kamu yang sedang duduk-duduk di pinggir api unggun, dan tenda yang berada di balik punggungmu merupakan lingkungan. Paham ya, bedanya?

Jenis-Jenis Sistem

Ada tiga jenis sistem yang perlu kamu tau, yaitu sistem terbuka, sistem tertutup, dan sistem terisolasi.

1. Sistem Terbuka

Pada sistem terbuka, terjadi perpindahan energi dan perpindahan materi. Artinya, antara sistem dan lingkungan tidak terdapat batasan yang jelas, sehingga memungkinkan terjadinya perpindahan energi dan materi.

Contohnya yaitu api unggun. Energi panas yang ada pada sistem (api unggun) dapat dirasakan juga oleh kita yang duduk-duduk di pinggirnya (lingkungan). Kemudian, materi pada api unggun tersebut seperti percikan api dan abu hasil pembakaran kayu juga bisa sampai ke tubuh kita karena tidak ada batas antara sistem dan lingkungan.

2. Sistem Tertutup

Pada sistem tertutup, terjadi perpindahan energi, tetapi tidak terjadi perpindahan materi. Artinya, antara sistem dan lingkungan terdapat batasan yang cukup jelas, sehingga tidak memungkinkan terjadinya perpindahan materi, tapi masih memungkinkan terjadinya perpindahan energi.

Contohnya yaitu memasak menggunakan panci tertutup. Energi panas dari kompor dapat berpindah menuju makanan yang ada dalam panci, tetapi makanan yang ada dalam panci tidak bisa berpindah karena berada dalam panci yang tertutup. Jadi, batasan antara sistem dan lingkungannya yaitu tutup panci tersebut. Kalau tutupnya dibuka, berarti jadi sistem terbuka, ya!

3. Sistem Terisolasi

Pada sistem terisolasi, tidak terjadi perpindahan energi maupun perpindahan materi. Artinya, antara sistem dan lingkungan terdapat batasan yang sangat jelas, sehingga tidak memungkinkan terjadinya perpindahan energi maupun materi.

Contohnya yaitu air panas dalam termos. Batasan antara sistem dan lingkungannya yaitu termos yang tertutup rapat. Pada sistem terisolasi, tidak ada perpindahan energi dan materi karena sistem benar-benar terisolasi dari lingkungan sekitarnya.

Supaya kamu lebih paham, perhatikan rangkumannya pada tabel berikut ini, ya!

Cara Menghitung Perubahan Energi

Energi dalam sistem merupakan fungsi keadaan, artinya besar perubahan energi dalam sistem (ΔE) bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir yang terjadi dalam sistem tersebut. Hal ini bisa dirumuskan seperti berikut.

Kemudian, antara perubahan energi dengan kerja dan kalor ternyata saling memiliki hubungan, lho! Besar perubahan energi dalam suatu reaksi kimia merupakan jumlah perpindahan kalor dan kerja, atau dapat dirumuskan seperti berikut.

Eits, tapi ada yang perlu kamu perhatikan ya, terkait rumus di atas! Jika sistem menyerap kalor, maka kalor atau q akan bertanda positif (+), sedangkan jika sistem melepas kalor, maka kalor atau q akan bertanda negatif (-). Kemudian, jika sistem yang melakukan kerja, maka kerja atau w akan bertanda negatif (-), sedangkan jika lingkungan yang melakukan kerja, maka kerja atau w akan bertanda positif (+). Jangan sampai lupa, ya!

Hmm, kalau misalnya nilai kerjanya (w) belum diketahui, gimana ya? Nah, kalau kamu mau menghitung nilai kerja, kamu bisa menggunakan rumus berikut ini, ya.

Sekarang, langsung aja kita coba kerjakan contoh soal, yuk!

Contoh Soal

Jika pembakaran bahan bakar dalam suatu mesin melakukan kerja sebesar 855 J dan menghasilkan panas sebesar 1422 J, maka berapakah perubahan energinya?

Penyelesaian:

Diketahui:

w = -855 J (karena sistem yang melakukan kerja, maka nilai w negatif)

q = -1422 J (karena sistem melepas kalor, maka nilai q negatif)

Ditanya:

ΔE?

Jawab:

ΔE = q + w

ΔE = (-1422 J) + (-855 J)

ΔE = -2277 J

Jadi, perubahan energinya adalah sebesar -2277 Joule.

Selesai sudah pembahasan kita kali ini tentang energi dan perubahan energi dalam sistem. Gampang, kan? Yuk, asah terus kemampuanmu pada pelajaran kimia bareng guru privat favoritmu di ruangguru privat! Sampai jumpa di artikel selanjutnya!

Sumber Gambar:

Gambar ‘Api Unggun’ [Daring]. Tautan: https://www.pexels.com/id-id/foto/api-unggun-saat-sore-1629159/ (Diakses: 30 September 2021).

Artikel ini pertama kali ditulis oleh Rabia Edra dan telah diperbarui oleh Kenya Swawikanti pada 30 September 2021.