Hukum Kekekalan Energi: Pengertian, Rumus, Jenis, dan Penerapannya

Ilustrasi Hukum Kekekalan Energi, Foto: Pexels/JESHOOTS.com

Hukum Kekekalan Energi merupakan salah satu materi yang ada dalam pelajaran Fisika. Bagi pelajar yang sedang mempelajari materi ini, perlu mengetahui pengertian, rumus, jenis, penerapan dalam kehidupan sehari hari, dan informasi penting lainnya tentang hukum tersebut.

Hukum Kekekalan Energi ini pertama kali diajukan, diuji, dan ditemukan boleh James Prescott Joule, yang berarti bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Sebaliknya, hal itu hanya dapat diubah atau ditransfer dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Mengutip dari Kekekalan energi, Universitas STEKOM, dalam situs p2k.stekom.ac.id, misalnya, suatu energi kimia diubah menjadi energi kinetik ketika sebatang dinamit meledak. Jika salah satu menjumlahkan semua bentuk energi yang dilepaskan dalam ledakan, salah satu akan mendapatkan penurunan yang tepat dari energi kimia dalam pembakaran dinamit.

Pengertian Hukum Kekekalan Energi

Ilustrasi Hukum Kekekalan Energi, Foto: Pexels/JESHOOTS.com

Hukum Kekekalan Energi ini merupakan hukum fisika yang menyatakan energi itu kekal atau abadi. Artinya energi ini tidak bisa berubah sepanjang waktu dan memiliki nilai yang sama, baik sebelum terjadi sesuatu pada energi tersebut maupun sesudahnya.

Keberadaan energi ini bisa juga diubah bentuknya, namun dengan besaran yang akan selalu sama. Dalam Hukum Kekekalan Energi sendiri, energi-energi yang dimaksud antara lain energi potensial, energi kinetik, energi mekanik, dan energi lainnya.

Konsekuensi dari hukum kekekalan energi sendiri adalah bahwa mesin gerak abadi jenis pertama tidak dapat ada, dengan kata lain, tidak ada sistem tanpa suplai energi eksternal yang dapat mengirimkan energi dalam jumlah tak terbatas ke sekelilingnya.

Untuk sistem yang tidak memiliki simetri translasi waktu, mungkin tidak mungkin untuk mendefinisikan kekekalan energi. Contohnya termasuk ruang gerak melengkung dalam relativitas umum atau kristal waktu dalam fisika benda terkondensasi.

Hukum Kekekalan Energi ini bisa diterapkan dalam teknologi saat ini. Hal tersebut jelas dapat memberikan berbagai manfaat untuk kehidupan manusia sehari-hari. Semua hal ini tidak lepas dari pemikiran sang penemu, James Prescott Joule.

Sang penemu, James Prescott Joule sendiri lahir pada 24 Desember 1818 dan wafat pada 11 Oktober 1889. Beliau merupakan seorang ilmuwan fisika berkebangsaan Inggris. James telah berhasil merumuskan Hukum Kekekalan Energi yang menjadi hukum pertama dari hukum termodinamika.

Secara singkat Hukum Kekekalan Energi dalam konteks fisika adalah suatu prinsip dasar yang menyatakan bahwa dalam suatu sistem isolasi, total energi akan tetap konstan seiring waktu.

Maknanya, energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, melainkan hanya bisa berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Prinsip inilah yang mengindikasikan bahwa dalam suatu sistem tertutup, total energi akan selalu sama.

Walaupun suatu energi tersebut dapat mengalami transformasi atau perubahan bentuk. Hukum Kekekalan Energi ini merupakan salah satu konsep yang paling dasar dalam ilmu fisika dan telah terbukti bahwa konsep ini juga berlaku secara konsisten dalam berbagai eksperimen dan pengamatan alamiah.

Manfaat Hukum Kekekalan Energi

Ilustrasi Hukum Kekekalan Energi, Foto: Pexels/CVSV

Hukum Kekekalan Energi memiliki banyak manfaat yang cukup penting dalam aspek ilmu pengetahuan dan kegunaan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut adalah beberapa manfaatnya:

1. Manfaat untuk Desain Teknologi dan Mesin

Dalam mengoperasikan dan merancang sebuah teknologi dan mesin, penting untuk memiliki pemahaman tentang Hukum Kekekalan Energi. Hal tersebut nantinya akan membantu seorang insinyur dalam mengoptimalkan efisiensi dan kinerja perangkat teknologi atau mesin tersebut.

2. Manfaat dalam Keseimbangan Termodinamika

Dalam ilmu termodinamika, Hukum Kekekalan Energi ini menjadi sebuah dasar untuk hukum-hukum termodinamika lainnya. Yang mana hukum ini mengatur bagaimana suatu energi berinteraksi dalam sistem yang tertutup ataupun yang terbuka. Ilmu termodinamika ini penting dalam pengembangan mesin-mesin termal, sistem pendingin dan pemanas, dan lainnya.

3. Manfaat dalam Mempelajari Dasar Fisika Fundamental

Sebelumnya telah dijelaskan, bahwa Hukum Kekekalan Energi ini adalah prinsip suatu dasar dalam fisika. Prinsip ini nantinya akan membantu dalam memahami bagaimana energi berperilaku di alam semesta.

Hal ini juga merupakan salah satu konsep yang paling mendasar yang digunakan untuk menjelaskan berbagai fenomena fisika, seperti dinamika fluida, gerakan benda, hingga transfer panas. Jadi mempelajari ilmu ini dengan baik akan sangat membantu nantinya.

4. Ilmu Kimia

Selain membantu dalam mempelajari dasar fisika, Hukum Kekekalan Energi ini juga bisa digunakan untuk memahami suatu perubahan energi dalam reaksi kimia. Hal ini bisa membantu dalam merancang proses kimia yang efisien dan juga bisa membantu menghitung perubahan energi panas dalam reaksi kimia.

5. Manfaat dalam Keberlanjutan Energi

Dalam konteks energi dan lingkungan, Hukum Kekekalan Energi ini juga cukup relevan. Dengan memahami konsep Hukum Kekekalan Energi yaitu energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, kita akan menyadari betapa pentingnya untuk mengelola sumber daya energi secara efisien untuk mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan.

6. Manfaat untuk Astronomi dan Kosmologi

Hukum Kekekalan Energi dapat digunakan dalam untuk memahami perilaku planet, bintang, dan objek-objek kosmik lainnya. Hal ini dapat membantu dalam menjelaskan proses-proses alam semesta, seperti pergerakan planet hingga pembentukan bintang.

7. Manfaat untuk Pengembangan Energi Terbarukan

Hukum Kekekalan Energi ini menjadi dasar dalam pengembangan energi terbarukan dan untuk mengurangi ketergantungan pada sumber daya energi fosil, contohnya seperti tenaga surya dan tenaga angin.

Jenis-jenis Hukum Kekekalan Energi

Ilustrasi Hukum Kekekalan Energi, Foto: Pexels/Skylar Kang

Setelah mengetahui penjelasan tentang Hukum Kekekalan Energi beserta manfaatnya, selanjutnya salah satu hukum fisika ini memiliki beberapa jenis, yaitu sebagai berikut:

1. Energi Potensial

Jenis yang pertama ada energi potensial yang merupakan energi yang dimiliki suatu benda sebab letak atau kedudukannya dari acuan tertentu. Artinya, energi potensial ini memang dihasilkan oleh gaya-gaya yang bergantung pada posisi sebuah benda terhadap lingkungannya.

Rumus energi potensial yaitu Ep = m.g.h. Yang mana keterangannya yaitu Ep adalah energi potensial (J). M adalah massa benda (kg). G adalah gravitasi (m/s²). Dan H adalah ketinggian (m).

2. Energi Mekanik

Pada penjelasan tentang Hukum Kekekalan Fisika di awal tadi disebutkan bahwa suatu energi tetap bisa berubah dari energi satu ke energi yang lainnya. Energi mekanik inilah merupakan salah satu energi yang dapat berpindah ke benda lain, terutama melalui suatu gaya yang menyebabkan pergeseran.

3. Energi Kinetik

Energi kinetik merupakan suatu energi pada benda-benda yang bergerak. Biasanya sebuah benda yang bergerak cenderung memiliki kemampuan untuk melakukan sebuah usaha, maka saat itulah benda tersebut dapat dikatakan memiliki energi. Contohnya seperti sebuah batu yang dilempar bisa memecahkan kaca.

Rumus Hukum Kekekalan Energi

Ilustrasi Hukum Kekekalan Energi, Foto: Pexels/Yan Krukau

Sama dengan hukum-hukum dalam ilmu fisika lainnya, Hukum Kekekalan Energi ini juga memiliki rumusnya tersendiri. Yaitu sebagai berikut:

Keterangan:

Penerapan Hukum Kekekalan Energi dalam Kehidupan Sehari-hari

Ilustrasi Hukum Kekekalan Energi, Foto: Pexels/cottonbro studio

Adanya hukum ini tidak hanya bisa dijelaskan dalam rumus saja, tetapi hukum ini juga bisa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Banyak teknologi-teknologi yang ada di sekitar yang memiliki penerapan dari Hukum Kekekalan Energi. Contoh-contohnya adalah sebagai berikut:

1. Pembangkit Listrik Tenaga Air

Karena gravitasi bumi, air akan selalu mengalir dari tempat tinggi menuju ke tempat yang rendah. Posisi air yang tinggi inilah yang bisa menyebabkan energi potensial menjadi lebih besar.

Lewat hal ini, maka pembangkit listrik bisa memanfaatkan energi potensial air untuk memutar turbin generator listrik. Selanjutnya, energi potensial air ini akan berubah menjadi energi kinetik yang bisa memutar turbin dan menghasilkan energi listrik.

2. Alat Musik

Saat menggunakan suatu alat musik, contohnya adalah gitar. Pastinya kita akan memainkannya dengan cara dipetik. Kegiatan tersebut ternyata adalah kegiatan yang bisa menerapkan energi kinetik dari otot tangan, dan kemudian diubah oleh gitar tersebut menjadi energi bunyi.

3. Kendaraan Bermotor

Kendaraan bermotor yang ada di kehidupan sehari-hari hampir semuanya menggunakan bahan bakar fosil. Dalam hal ini, energi yang digunakan adalah energi potensial kimia yang mana energinya berasal dari bahan bakar fosil diubah oleh mesin kendaraan menjadi energi kinetik sehingga dapat menggerakkan kendaraan.

Demikianlah informasi seputar Hukum Kekekalan Energi yang meliputi pengertian, manfaat, jenis, penemu, rumus hingga penerapan dalam kehidupan sehari hari. Mempelajari hukum energi ini dapat membantu dalam memahami teknologi dan mesin-mesin yang ada di sekitar. (IF)

Baca juga: Hukum Kekekalan Momentum Sudut: Pengertian hingga Contohnya