Pristiadi Utomo

Energi–Metabolisme–Penggerak Kehidupan

In Energi, Materi Fisika, Media Ajar, Motivasi, Pendidikan on 23 March 2009 at 5:25 pm

Oleh : Pristiadi Utomo

8007001ki9r2BAB I

PENDAHULUAN

Energi kita perlukan untuk melakukan kerja. Dengan kata lain tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja. Berjalan kaki dan menimba air adalah contoh kerja. Membangun dan memelihara rumah adalah juga kerja. Waktu anak bertumbuh tersusunlah materi menjadi tubuh anak, sehingga tubuh itu menjadi besar. Selama hidup kita, ada bagian tubuh yang luka dan sel yang mati. Tubuh yang luka harus disembuhkan dan sel yang mati diganti dengan sel yang baru. Penyembuhan luka dan penggantian sel merupakan pemeliharaan tubuh yang harus dilakukan secara terus menerus. Pertumbuhan dan pemeliharaan tubuh juga harus dilakukan secara terus menerus. Pertumbuhan dan pemeliharaan tubuh itu juga merupakan kerja. Karena itu untuk dapat hidup kita harus mendapatkan energi secara terus menerus.

Energi tidak dapat kita lihat, yang terlihat adalah eek energi tersebut. Misalnya, kita menggunakan energi untuk mendorong sebuah benda. Energi yang terpakai tidak nampak. Yang nampak ialah benda itu telah berpindah tempat. Demikian pula bensin mengandung energi . Tetapi energinya itu sendiri tidak nampak. Adanya energi dalam bensin itu dapat terlihat waktu bensin itu dibakar dalam mesin dan mesin itu menggerakkan kendaraan.

Dalam kehidupan kita, kita menggunakan tiga jenis energi, yaitu energi yang berasal dari matahari, panas bumi dan energi nuklir yang berasal dari reaksi nuklir dalam reaktor atom. Sebenarnya energi matahari juga berasal dari reaksi nuklir yang terjadi dalam matahari. Energi itu dipancarkan oleh matahari dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik.

Hingga sekarang energi yang terbanyak kita pakai ialah energi matahari, terutama yang ditangkap oleh tumbuhan hijau. Penangkapan energi matahari itu terjadi dalam proses fotosintesis.

Dalam proses ini energi matahari diubah menjadi energi kimia yang tersimpan dalam molekul gula glukose. Molekul gula itu terbentuk dalam proses fotosintesis dari air dan gas CO2 yang terdapat dalam udara. Gula selanjutnya diubah menjadi karbohidrat yang tersimpan dalam tubuh dan digunakan sebagai bahan untuk membentuk tubuh tumbuhan, misalnya akar, batang dan daun.

Energi yang terkandung dalam tubuh tumbuhan itu menjadi sumber energi makhluk hidup lain. Kalau kita makan nasi, misalnya, sebenarnya kita mendapatkan energi dari matahari. Juga kalau kita membakar kayu untuk memasak, sebenarnya kita menggunakan energi matahari.

Makanan yang kita makan mengalami ‘pembakaran’ dalam tubuh kita. Pembakaran ini tidak menggunakan api, melainkan melalui reaksi imia tertentu dalam tubuh yang merupakan bagian metabolisme. Dalam metabolisme itu energi dalam makanan diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk melakukan kerja, seperti gerak otot. Karena metabolisme itu terjadi di dalam tubuh kita, metabolisme ini disebut metabolisme intern.

Dibawah kondisi tertentu tumbuhan yang mati tidak membusuk, melainkan jadi fosil, misalnya dalam bentuk batubara. Dalam batubara masih tersimpan energi yang semula ada dalam tubuh tumbuhan. Dari makhluk hidup lain dalam kondisi tertentu dapat terbentuk minyak bumi. Dalam minyak bumi juga masih tersimpan energi yang semula terdapat dalam tubuh makhluk hidup. Batubara dan minyak bumi disebut bahan bakar fosil.

Angin, yang sebenarnya adalah udara yang bergerak, juga mengandung energi. Energi angin itu dapat digunakan untuk menggerakkan perahu layar dan kincir angin. Kincir angin dapat dipakai untuk memutar mesin atau membangkitkan listrik. Terjadinya angin ialah oleh perbedaan suhu di dua tempat atau perbadaan penyerapan sinar matahari, sehingga terjadi perbadaan tekanan di dua tempat itu. Contoh pada siang hari suhu permukaan daratan lebih tinggi dari suhu permukaan laut, karena daratan lebih mudah dipanaskan oleh matahari daripada air. Pada siang hari angin bergerak dari laut ke daratan. Jadi angin itu sebanarnya juga berasal dari energi matahari. Kecuali angin yang berasal dari energi matahari ada juga angin yang berasal dari perputaran bumi.

Air yang mengalir di sungai juga mengandung energi. Jika sungai dibendung, energi aliran air itu dapat digunakan untuk memutar generator untuk membangkitkan listrik. Air yang mengalir di sungai semula berasal dari laut. Air laut menguap karena penyinaran oleh matahari. Uap terhembus oleh angin ke daratan dan terbentuk awan waktu angin naik karena adanya gunung. Awan berubah menjadi hujan dan sebagian aiur hujan mengalir di sungai. Jadi energi dalam air sungai berasal juga dari matahari.

Dengan makin mahalnya bahan bakar minyak, kini banyak usaha dilakukan untuk secara langsung dapat menggunakan energi matahari, antara lain, untuk membangkitkan listrik dan untuk memanaskan air. Dengan memanfaatkan peralatan yang dilengkapi dengan solar sel atau sel surya.

Energi panas bumi berasal dari magma yang panas. Magma terdapat di dalam perut bumi. Di daerah vulkanis magma itu terletak dekat dengan permukaan bumi. Air tanah yang bersentuhan dengan batuan yang panas berubah menjadi uap. Dengan pemboran, uap dalam tekanan tinggi dapat disalurkan melalui pipa untuk memutar generator listrik. Pembangkit listrik demikian disebut Pusat Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP). Terkadang pemboran hanya mendapatkan gas alam, yang dapat dibuat gas alam cair (LNG).

Energi nuklir masih merupakan bagian kecil energi yang kita pakai, tetapi ada kecenderungan pemakaiannya akan terus meningkat, karena kelangkaan, dan makin mahalnya bahan bakar minyak. Energi nuklir, antara lain digunakan untuk menggerakkan generator listrik dan untuk menggerakkan kapal. Kendala reaktor nuklir ialah bahwa jika terjadi kecelakaan dan zat radioaktif keluar ke atmosfer, dampaknya terhadap kesehatan manusia dan makhluk hidup lainnya dapat sangat berbahaya. Disamping itu pengelolaan limbah radioaktif tidaklah mudah karena dalam jangka waktu yang sangat panjang radioaktifnya belum habis. Karena kendala-kendala itu pembangunan Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) selalu menimbulkan kontroversi dan tentangan terhadap pembangunan PLTN masih sangat kuat.

Penggunaan energi untuk kerja dengan menggunakan hewan dan mesin disebut dengan metabolisme ekstern. Artinya , kita mendapatkan energi untuk melakukan kerja tidak melalui matabolisme di dalam tubuh kita. Di dalam mobil misalnya, pembakaran terjadi di dalam mesin mobil. Terutama metabolisme ekstern dengan menggunakan bahan bakar fosil dan nuklir, serta listrik dari tenaga air, telah memungkinkan manusia untuk menggunakan energi dalam jumlah besar. Kemampuan metabolisme ekstern yang tinggi menjadi ciri negara yang telah maju teknologinya, sedangkan negara yang masih terbelakang dalam teknologi mempunyai metabolisme ekstern yang rendah.

BAB II

I S I

Energi yang sangat umum kita jumpai ialah dalam bentuk panas, yaitu yang disebut energi panas atau energi termal. Dengan energi panas kita dapat memanaskan air menjadi uap. Uap dapat digunakan untuk memutar mesin, misalnya dalam kereta api uap.

Energi dapat diubah atau ditransformasi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Tetapi jumlah enewrgi tidak dapat berubah. Artinya, jumlah energi sebelum dan sesudah proses transformasi selalu sama. Jadi, kita tidak dapat membentuk atau memusnahkan energi. Inilah yang disebut Hukum Termodinamika I. Walaupun jumlah energi tetap, tetapi dalam proses transformasi itu sebagian energi berubah dalam bentuk yang tidak dapat digunakan untuk melakukan kerja. Karena itu walaupun jumlah totalnya tetap sama , dayaguna (efisiensi) energi itu telah berkurang. Kita katakan setelah proses transformasi itu tingkat entropi sistem telah bertambah. Inilah yang disebut Hukum Termodinamika II, yaitu suatu proses spontan selalu diikuti dengan berkurangnya dayaguna energi. Dengan kata lain, tingkat entropi sebelum proses lebih rendah- dayaguna energi dalam sistem lebih tinggi- dari setelah proses. Kenaikan entropi dibarengi pula dengan ketakteraturan. Karena penggunaan energi untuk kerja berjalan terus menerus, entropi di bumi haruslah bertambah terus dan ketakteraturannya juga harus bertambah. Kecenderungan ini dapat ditahan dengan adanya fotosintesis. Dalam proses ini energi matahari yang tersebar dikumpulkan menjadi energi kimia yang terkonsentrasi dalam molekul gula. Dengan proses ini entropi bumi diturunkan dan keteraturan bertambah. Karena itu fotosintesis disebut juga negentropi (=entropi negatif). Tetapi penurunasn entropi di bumi disertai oleh naiknya entropi di matahari. Inilah hukum alam; penurunan entropi di suatu tempat hanya mungkin dengan naiknya entropi di tempat lain. Misalnya, alat AC menurunkan entropi di dalam ruangan, tetapi ia menaikkan entropi di luar ruangan.

Entropi dapat disebut juga energi yang telah mengalami degradasi. Karena itu di dalam transformasi energi terjadi degradasi energi. Dengan demikian proses penggunaan energi untuk kerja bersifat tidak terbalikkan, seperti kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Dari segi praktis dapat dikatakan energi habis terpakai. Sebab yang penting bagi kita bukanlah jumlah total energi, melainkan jumlah energi yang dapat dipakai untuk melakukan kerja. Minyak tanah habis untuk memasak, bensin habis untuk menggerakkan mobil dan tenaga kita habis untuk mengayuh sepeda.

Kita harus terus menerus melakukan kerja. Tubuh harus kita pelihara. Kita harus berjalan, mencangkul, mengangkat barang, berpikir, memasak dan menggerakkan mesin, dll. Karena itu kita harus mendapatkan energi dengan terus menerus dalam jumlah yang mencukupi. Manakala catu energi terganggu dan tidak mencukupi, akan menderitalah kita. Dalam jangka panjangnya kekurangan energi itu akan mengancam kelangsungan hidup kita. Karena kelangsungan hidup kita tertopang pada energi, kita selalu berusaha untuk mendapatkan energi denga cukup.

Energi yang kita perlukan dapat dibagi dalam dua golongan besar. Pertama, energi yang dipakai untuk dan di dalam tubuh kita sendiri. Energi ini terdapat di dalam makanan yang kita makan sehari-hari. Makanan tersebut kita ‘bakar di dalam tubuh dalam proses yang disebut metabolisme. Pembakaran itu tidak terjadi dengan api, melainkan melalui proses kimia yang kompleks. Dalam pembakaran itu terbentuk molekul ATP. Energi kimia dalam mulekul ATP inilah yang dapat dipakai untuk melakukan kerja, misalnya mengunyah makanan dan mengangkat barang. Karena pembakaran itu terjadi di dalam tubuh, pembakaran itu disebut metabolisme intern.

Kedua, ialah energi yang kita gunakan di luar tubuh kita, misalnya hewan dan mesin. Kerja Yang kita lakukan dengan menggunakan energi hewan , terjadi melalui proses pembakaran makanan hewan di dalam tubuh hewan. Proses pembakaran ini serupa dengan proses yang terjadi di dalam tubuh manusia. Kerja dengan menggunakan energi mesin, kita lakukan dengan membakar bahan bakar di dalam mesin, atau dengan energi listrik yang memutar mesin. Pembakaran bahan bakar di dalam mesin, misalnya kayu dan BBM, benar-benar terjadi dengan api. Karena penggunaan energi hewan dan mesin terjadi dengan pembakaran di luar tubuh kita, pembakaran itu disebut metabolisme ekstern.

Energi metabolisme intern memberikan kepada kita tenaga oto. Daya guna otot untuk melakukan kerja terbatas. Waktu yang diperlukan untuk melakukan kerja pun lama. Kerja yang berat dan waktu kerja yang lama dengan otot membuat kerja itu menjadi tadak manusiawi. Peranan metabolisme ekstern adalah untuk memperingan, bahkan sedapat mungkin untuk menghapus, kerja yang tidak manusiawi itu. Tetapi ini tidak berarti, metabolisme ekstern ditujukan untuk menghapus semua kerja otot. Sebab kerja otot yang manusiawi adalah sehat, kreatif dan rekreatif.

Untuk memanfaatkan metabolisme ekstern, orang harus mampu mengembangkan pemikiran. Berpikir adalah kerja menggunakan energi dari metabolisme intern. Inilah fungsi metabolisme intern yang sangat utama yang harus kita kembangkan. Pikiran dapatlah disebut energi yang kerkualitas tinggi. Dengan makin tinggi perkembangan kemampuan kita untuk berpikir, makin tinggi pula kemampuan kita untuk memanfaatkan metabolisme ekstern.

Perbedaan tingkat metabolisme intern antara kelompok manusia satu dengan yang lain tidak banya berbeda. Konsumsi energi tertinggi kira-kira 1,5 sampai 2 kali dengan yang terendah. Tetapi tingkat metabolisme ekstern kelompok manusia di negara yang telah maju 50 kali atau lebih di negara yang sedang berkembang, termasuk Indonesia. Untuk itu kita harus segera mengejar ketertinggalan dengan lebih mengintensifkan pemanfaatan keanekaragaman sumber energi.

Dengan demikian kita akan menggunakan lebih banyak jenis sumber energi, dengan efisiensi pemakaian yang setinggi-tingginya. Karena banyak sumber energi masih terabaikan, misalnya; sumber energi hayati, sumber energi surya, sumber energi air, sumber energi laut, sumber energi angin, sumber energi nuklir, sumber energi bahan fosil, sumber energi panas bumi, bahkan sumber energi sampah, sumber energi biogas dan sebagainya.

BAB III

KESIMPULAN

1. Energi kita perlukan untuk melakukan kerja. Dengan kata lain tanpa energi kita tidak dapat melakukan kerja

2 Energi dapat diubah atau ditransformasi dari bentuk yang satu ke bentuk yang lain. Tetapi jumlah enewrgi tidak dapat berubah. Artinya, jumlah energi sebelum dan sesudah proses transformasi selalu sama. Jadi, kita tidak dapat membentuk atau memusnahkan energi. Inilah yang disebut Hukum Termodinamika I.

3 Energi yang dipakai untuk dan di dalam tubuh kita sendiri. Energi ini terdapat di dalam makanan yang kita makan sehari-hari. Makanan tersebut kita ‘bakar di dalam tubuh dalam proses yang disebut metabolisme. Pembakaran itu tidak terjadi dengan api, melainkan melalui proses kimia yang kompleks. Dalam pembakaran itu terbentuk molekul ATP. Energi kimia dalam mulekul ATP inilah yang dapat dipakai untuk melakukan kerja, misalnya mengunyah makanan dan mengangkat barang. Karena pembakaran itu terjadi di dalam tubuh, pembakaran itu disebut metabolisme intern.

4. Energi yang kita gunakan di luar tubuh kita, misalnya hewan dan mesin. Kerja Yang kita lakukan dengan menggunakan energi hewan , terjadi melalui proses pembakaran makanan hewan di dalam tubuh hewan. Proses pembakaran ini serupa dengan proses yang terjadi di dalam tubuh manusia. Kerja dengan menggunakan energi mesin, kita lakukan dengan membakar bahan bakar di dalam mesin, atau dengan energi listrik yang memutar mesin. Pembakaran bahan bakar di dalam mesin, misalnya kayu dan BBM, benar-benar terjadi dengan api. Karena penggunaan energi hewan dan mesin terjadi dengan pembakaran di luar tubuh kita, pembakaran itu disebut metabolisme ekstern.

DAFTAR PUSTAKA

KADIR, Abdul. Energi. Penerbit Universitas Indonesia (UI PRESS). Jakarta :1987

KLINKEN, Gerry van. Energi Dalam Masyarakat Modern. Penerbit Satya Wacana. Semarang :1991

SOEMARWOTO, Otto. Ekologi, Lingkungan Hidup dan Pembangunan. Penerbit Djambatan. Jakarta :1999

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: