Energi yang Dimiliki Setiap Zat

Ditulis oleh Ramadhan wahyu

Energi apakah yang dimiliki oleh suatu zat? Memahami energi lebih sulit dari pada memahami suatu zat. Sebab energi tidak dapat dilihat, tidak dapat dipegang atau dimasukkan ke dalam botol untuk dipelajari.
Apa yang dapat dipelajari tentang energi? Dalam energi yang penting adalah dampak energi pada suatu materi atau benda. Energi biasanya dinyatakan sebagai kapasitas atau kemampuan untuk melakukan kerja, yang dimiliki oleh suatu zat dan dapat menyebabkan suatu proses terjadi.
Sebuah mobil yang bergerak memiliki energi sebab mobil tersebut dapat melakukan kerja pada mobil yang lain, misalnya menubruk. Benda yang jatuh dapat melakukan kerja terhadap benda lain, misalnya memecahkan kaca. Energi yang dimiliki oleh suatu benda apabila benda itu bergerak disebut energi kinetik.
Minyak dan batu bara mempunyai energi yang dibebaskan pada saat pembakaran, yakni sebagai kalor yang selanjutnya dapat menjadikan mesin mampu melakukan kerja. Demikian pula aki memiliki energi, karena dapat menjalankan dinamo. Energi semacam ini disebut energi potensial. Oleh karena itu, energi total yang dimiliki oleh suatu benda adalah jumlah energi kinetik dan energi potensial.
Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam sebuah benda, yang diakibatkan oleh gaya tarik atau gaya tolak dari benda atau obyek lain. Atom-atom terdiri atas partikel-partikel yang bermuatan listrik. Ada yang saling tarik-menarik dan ada yang tolak-menolak. Karena muatannya maka elektron dan inti atom memiliki energi potensial.
Energi potensial itu bisa berubah bila jarak antara inti dan elektron berubah. Dengan demikian, terjadi perubahan energi potensial nila elektron berpindah dari atom satu ke atom yang lainnya dalam pembentukan ion-ion. Energi potensial atom-atom juga akan berubah bila terjadi pemilikan bersama elektron dalam pembentukan molekul.
Menurut teori kinetik, setiap zat baik yang berwujud padat, cair dan gas pada suhu lebih besar dari nol kelvin terdiri atas banyak partikel-partikel kecil berupa molekul-molekul atau atom-atom yang terus menerus bergerak secara acak dan beraneka ragam, saling bertumbukan dan saling berpantulan. Karena adanya gerak acak tersebut maka gaya yang dihasilkan saling meniadakan atau menghapuskan, kita tidak menyadari bahwa ada partikel-partikel kecil yang bergerak secara acak, saling bertumbukan dan berpantulan. Hal ini disebabkan karena partikel-partikel  kecil tidak dapat dilihat.
Adanya gerakan translasi (berpindah tempat), rotasi (berputar), dan vibrasi (bergetar) seperti pada Gambar 4.

Gambar 4. Gerakan-gerakan molekul H2O, (a) gerakan translasi, (b) gerakan rotasi dan (c) gerakan vibrasi.

Di samping itu, dapat terjadi perpindahan tingkat energi elektron dalam atom atau molekul. Setiap gerakan, dipengaruhi oleh banyak faktor dan dapat berubah bentuk bila saling bertumbukan. Akibatnya, besar energi gerakan satu partikel akan berbeda dengan yang lain. Jumlah total  energi semua partikel dalam sistem disebut energi dalam atau internal energy (U).
Komponen utama dari energi dalam yang menjadi pusat perhatian kita adalah energi termal, yaitu energi yang terkait dengan gerakan molekul-molekul sistem, dan energi kimia, yaitu  energi yang terkait dengan ikatan kimia dan interaksi antar molekul.
Energi dalam tergolong fungsi keadaan, yaitu besaran yang harganya bergantung pada keadaan sistem, tidak pada asal usulnya. Perhatikan gambar 5. Keadaan suatu sistem ditentukan oleh jumlah mol (n), suhu (T), dan tekanan (P). Karena itu, nilai mutlak U tidak dapat dihitung.

Gambar 5. Energi dalam tergolong fungsi keadaan

Nilai energi dalam dari suatu zat tidak dapat ditentukan. Akan tetapi, dalam termokimia kita hanya akan berkepentingan dengan perubahan energi dalam (ΔU). Oleh karena itu merupakan fungsi keadaan. Bila sistem mengalami peristiwa, mungkin akan mengubah energi dalam, misalnya dari U1 (keadaan awal) menjadi U2 (keadaan akhir). Maka perubahan energi dalam pada suatu proses hanya dapat ditentukan oleh energi dalam mula-mula dan energi dalam akhir, yang dapat ditulis:

ΔU = U 2- U1 (1)                                     (1)

Untuk suatu reaksi kimia, perubahan energi dalam reaksi sama dengan energi dalam produk dikurangi dengan energi dalam pereaksi atau reaktan. Atau dinyatakan ΔU = Up – Ur Jika energi dalam produk lebih besar dari pada energi dalam pereaksi, maka perubahan energi dalam sistem akan bertanda positif, dan sebaliknya.
Energi dalam tergolong sifat ekstensif, yaitu sifat yang bergantung pada jumlah zat. Jika  energi dalam dari 1 mol air adalah x kJ, maka energi dalam dari 2 mol air, pada suhu dan tekanan yang sama adalah 2 x kJ.
Walaupun nilai mutlak U1 dan U2 tidak diketahui, perubahannya dapat diketahui dari perubahan suhu sistem. Jika suhu naik menandakan gerakan partikel lebih cepat dan berarti energi dalam bertambah. Sebaliknya , jika suhu turun berarti energi dalam berkurang . Perhatikan Gambar 6

Gambar 6. Energi dalam sistem: (a) pada suhu T1 dan (b) pada suhu T2

Posted in: