Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha (kerja) atau melakukan suatu perubahan. Manusia membutuhkan energi untuk bekerja, bergerak, bernapas, dan mengerjakan banyak hal lainnya. Energi menyebabkan mobil, motor, pesawat, dan kereta api dapat berjalan. Energi menyalakan peralatan listrik di rumah. Energi ada di mana-mana, bahkan, tumbuhan dan hewan membutuhkan energi untuk tumbuh dan berkembang. Dengan demikian, untuk melakukan usaha, diperlukan energi. Energi terdapat dalam berbagai bentuk. Kerja kehidupan bergantung pada kemampuan organisme mengubah energi dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu materi karena lokasi atau strukturnya. Misalnya pada kejadian batu yang terlempar dari ketapel. Akibat kedudukan batu terhadap keadaan setimbang, batu mampu melakukan kerja atau memiliki energi. Energi yang diperoleh karena lokasi atau kedudukannya tersebut dinamakan energi potensial. Contoh lain, air dalam bendungan menyimpan energi potensial karena ketinggiannya. Benda yang diletakkan di atas meja memiliki energi potensial gravitasi. Karena energi potensial gravitasi inilah, benda dapat bergerak dari meja ke tanah. Batu di katapel mendapat energi saat karet katapel diregangkan. Energi potensial itulah yang mendorong batu terlempar dari katapel.
Terdapat berbagai macam Energi Potensial, antara lain sebagai berikut:
- Energi potensial gravitasi bumi, yaitu energi yang dimiliki suatu benda karena terletak di atas permukaan bumi. Makin tinggi letak suatu benda di atas permukaan bumi, makin besar energi potensial gravitasinya.
- Energi potensial elastisitas, ialah energi yang tersimpan pada benda yang sedang diregangkan (misalnya, pada karet katapel dan busur panah) atau ditekan (misalnya, pada per). Makin jauh peregangan dan penekanannya, makin besar energinya.
- Energi potensial kimia, ialah energi yang terkandung dalam suatu zat. Misalnya, makanan memiliki energi kimia sehingga orang yang makan akan memilik energi untuk beraktivitas. Contoh lainnya adalah ketika bahan bakar dibakar, energi potensial kimia diubah menjadi panas. Contoh energi kimia lainnya adalah bensin yang mempunyai energi kimia sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan mesin.
- Energi potensial listrik, ialah energi yang dimiliki muatan listrik dan arus listrik. Energi ini paling banyak digunakan karena mudah diubah menjadi energi lainnya. Sebuah benda bermuatan listrik saat diam memiliki energi potensial yang berhubungan dengan benda-benda lain di dekatnya yang juga bermuatan listrik.
- Energi potensial nuklir adalah energi potensial yang terdapat pada partikel di dalam nukleus atom. Beberapa atom memiliki inti yang tidak stabil yang memiliki potensi membelah dan melepaskan energi kinetik. Sebagai contoh, Uranium-235 tidak stabil dan dapat terbagi dua, melepaskan kecepatan tinggi partikel subatom dan radiasi. Energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik.
Pada kegiatan percobaan menarik katapel dan menyalakan lampu led menjelaskan dua bentuk energi potensial, yaitu energi kimia dan energi listrik. Asam cuka menyimpan energi kimia. Energi kimia tersebut dapat berubah menjadi energi listrik yang mampu menyalakan lampu. Energi listrik kemudian berubah menjadi energi cahaya. Dengan demikian energi akan mengalami perubahan bentuk, tetapi energinya sendiri tidak hilang.
Energi kinetik adalah bentuk energi ketika suatu materi berpindah atau bergerak. Setiap materi yang berpindah atau bergerak memiliki bentuk energi yang disebut energi kinetik atau energi pergerakan. Objek bergerak melakukan kerja dengan cara menggerakkkan benda lain. Pemain biliar menggerakkan tongkat biliar untuk mendorong bola. Selanjutnya, bola yang bergerak akan menggerakkan bola-bola lain. Air yang mengalir melalui suatu bendungan akan menggerakkan turbin. Ketika kamu naik sepeda, kontraksi otot kaki akan mendorong pedal sepeda.
Untuk lebih mudah memahami perbedaan energi potensial dan energi kinetik, perhatikan ketika anak-anak sedang bermain “perosotan’. Anak-anak di arena bermain ini memiliki lebih banyak energi potensial pada saat berada di puncak “perosotan” (karena pengaruh gravitasi) dibandingkan ketika berada pada dasar “perosotan”. Energi kinetik akan diubah menjadi energi potensial (energi tersimpan) ketika menaiki “perosotan” itu. Energi potensial diubah menjadi energi kinetik selama meluncur turun.
Berbagai Sumber Energi
Sumber energi adalah segala sesuatu yang menghasilkan energi. Panas matahari yang digunakan untuk memanaskan air adalah sumber energi. Begitu juga spiritus yang digunakan sebagai bahan bakar adalah sumber energi. Listrik dan arang yang dibakar untuk memanaskan setrika merupakan sumber energi juga.
Sumber Energi Tak Terbarukan
Energi tak terbarukan adalah energi yang diperoleh dari sumber daya alam yang waktu pembentukannya sampai jutaan tahun. Energi tak terbarukan yang paling banyak dimanfaatkan adalah minyak bumi, batu bara, dan gas alam. Ketiganya dipakai baik dalam kehidupan sehari-hari, pada industri, untuk pembangkit listrik, mupun transportasi.
- Energi Hasil Tambang Bumi. Minyak bumi, gas, dan batu bara merupakan bahan bakar fosil berasal dari tumbuhan dan hewan-hewan yang terkubur jutaan tahun di dalam bumi. Untuk mendapatkan minyak bumi, dilakukan penambangan ke dalam perut bumi.
- Energi Nuklir. Energi nuklir adalah energi potensial yang terdapat pada partikel di dalam nukleus atom. Partikel nuklir, seperti proton dan neutron, tidak terpecah di dalam proses reaksi fisi dan fusi. Akan tetapi, kumpulan tersebut memiliki massa lebih rendah daripada ketika berada dalam posisi terpisah. Adanya perbedaan massa ini dibebaskan dalam bentuk energi panas melalui radiasi nuklir.
Energi terbarukan energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan", seperti tenaga surya, tenaga angin, arus air proses biologi, dan panas bumi. Ancaman bahwa sumber energi suatu saat akan habis menyebabkan banyak ilmuwan berusaha menemukan energi alternatif yang terbarukan atau tidak akan habis dipakai.
- Energi Matahari. Energi surya atau energi matahari adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi energi dalam bentuk lain. Matahari merupakan sumber utama energi.
- Pembangkit Listrik Tenaga Air. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini disebut sebagai hidroelektrik.
- Energi Angin. Energi angin memanfaatkan tenaga angin dengan menggunakan kincir angin untuk diubah menjadi energi listrik atau bentuk energi lainnya. Umumnya, digunakan dalam ladang angin skala besar untuk menyediakan listrik di lokasi yang terisolir.
- Energi Tidal. Energi tidal merupakan energi yang memanfaatkan pasang surut air yang sering disebut juga sebagai energi pasang surut. Tidal memiliki sejumlah keunggulan, antara lain memiliki aliran energi yang lebih pasti/mudah diprediksi, lebih hemat ruang, dan tidak membutuhkan teknologi konversi yang rumit, namun membutuhkan alat konversi yang handal.
Makanan sebagai Sumber Energi
Makanan merupakan sumber energi bagi tubuh manusia untuk berolahraga, belajar, dan melakukan aktivitas lain. Zat makanan yang berperan sebagai sumber energi adalah karbohidrat, lemak, dan protein.
- Karbohidrat. Karbohidrat merupakan senyawa kimia yang tersusun oleh unsur-unsur karbon. Bahan makanan yang banyak mengandung karbohidrat, misalnya beras, jagung, kentang, gandum, umbi-umbian, dan buah-buahan yang rasanya manis. Karbohidrat berperan sebagai sumber energi (1 gram karbohidrat sama dengan 4 kilo kalori).
- Protein Protein merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, O, N (kadang juga mengandung unsur P dan S). Bahan makanan yang mengandung banyak protein, antara lain: protein hewani, misalnya daging, ikan, telur, susu, dan keju. protein nabati, misalnya kacang-kacangan, tahu, tempe, dan gandum. Fungsi protein, antara lain sebagai sumber energi, pembangun sel jaringan tubuh, dan pengganti sel tubuh yang rusak.
- Lemak. Lemak merupakan senyawa kimia yang mengandung unsur C, H, dan O. Peran lemakadalah menyediakan energi sebesar 9 Kalori/gram, melarutkan vitamin A, D, E, K, dan menyediakan asam lemak esensial bagi tubuh manusia.Bahan makanan yang mengandung banyak lemak, antara lain: lemak hewani: keju, susu, daging, kuning telur, daging sapi, daging kambing, daging ayam, dandaging bebek, lemak nabati: kelapa, kemiri, kacang-kacangan, dan buah avokad.
Transformasi Energi dalam Sel
Transformasi energi adalah proses perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Pada makhluk hidup heterotrof energi bersumber dari makanan yang dikonsumsi. Energi ini akan mengalami transformasi mulai dari energi potensial berupa energi kimia makanan menjadi energi panas dan energi kinetik/gerak dalam aktivitas makhluk hidup tersebut. Transformasi energi tersebut terjadi di dalam organel yang terdapat di dalam sel. Transformasi energi dalam sel terjadi sebagai berikut.
- Transformasi Energi oleh Klorofil. Klorofil adalah zat hijau daun yang terdapat dalam organel sel tumbuhan yang disebut kloroplas. Klorofil berfungsi dalam fotosintesis. Energi radiasi sinar matahari yang ditangkap oleh klorofil berfungsi melancarkan proses fotosintesis. Proses tersebut digunakan untuk mereaksikan CO2 dan H2O menjadi glukosa. Selain menjadi enerrgi kimia dalam glukosa, hasil reaksinya menghasilkan oksigen yang dapat digunakan oleh tumbuhan untuk beraktivitas, seperti tumbuh, berkembang, dan bernapas. Jadi, energi radiasi matahari yang berbentuk energi cahaya diubah menjadi energi potensial dan energi kimiawi yang disimpan dalam molekul karbohidrat dan bahan makanan lainnya. Energi ini dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk beraktivitas (tumbuh dan berkembang) dan juga dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain yang mengonsumsi tumbuhan tersebut. Akibatnya energi yang terdapat pada tumbuhan berpindah ke dalam tubuh makhluk hidup lainnya dan menjadi energi potensial. Di dalam tubuh makhluk hidup ini, energi akan ditransformasi kembali.
- Transformasi energi oleh mitokondria. Mitokondria adalah organel yang terdapat di dalam sel, yang memiliki peran dalam respirasi sel. Di dalam mitokondria, energi kimia digunakan untuk mengubah karbohidrat, protein, dan lemak. Mitokondria banyak terdapat pada sel otot makhluk hidup dan sel saraf.
