Hukum kekekalan energi dan massa dalam reaksi inti

Ketika orang berbicara tentang “menghemat energi,” mereka mungkin sebenarnya berbicara tentang tidak menyia-nyiakan atau menghilangkannya, seperti mengisolasi rumah agar tetap hangat selama musim dingin dan menghemat tagihan listrik. Dalam fisika, istilah kekal merujuk pada sesuatu yang tidak berubah; nilainya tetap sama sebelum dan sesudah suatu peristiwa.

Namun, hukum kekekalan energi lebih terkait dengan di mana energi dihasilkan dan ke mana ia pergi setelah digunakan. Fakta dasar yang perlu diketahui adalah energi tidak dapat hilang dalam sistem yang terisolasi, hanya berubah. Sistem yang terisolasi tidak memiliki energi atau massa yang masuk atau meninggalkannya; semua energinya terus-menerus diubah. Sistem alami kita yang terisolasi adalah atmosfer. Karena itu, ketika seseorang mengatakan energi sedang “hilang” oleh tindakan seperti panas keluar dari rumah, itu tidak pernah terjadi karena tetap di udara; Namun, itu telah diubah.

Dengan kata lain: energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, tetapi hanya ditransformasikan dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Itulah bunyi hukum kekekalan energi.

Pengertian energi

Energi tidak mudah untuk didefinisikan karena itu bukan konsep konkret, tidak ada “esensi” fisiknya. Energi selalu dibawa oleh sesuatu, sering dalam bentuk gerakan. Kita dapat mendefinisikan energi sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Ketika gaya digunakan menuju suatu objek, gaya itu menggerakkan objek ke arah yang sama dengan gaya itu sendiri; itu usaha. Ketika aksi selesai, energi dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain; ini adalah gerakan, juga disebut energi kinetik. Energi kinetik yang dicapai suatu objek saat bergerak adalah konstan kecuali jika kecepatannya berubah atau jika gaya eksternal mengintervensi objek yang bergerak.

Ketika usaha dilakukan pada suatu objek, energi itu akan ditransfer ke objek dalam bentuk “energi potensial.” Misalnya, jika suatu benda diangkat, usaha dilakukan; setelah usaha menaikkan ketinggian benda itu, energi ditransfer dan diperoleh dalam bentuk energi potensial. kalor adalah jenis energi lain yang penting untuk dipahami. kalor mempengaruhi sistem dan benda-benda di sekitarnya. Secara umum, kalor mengalir dari yang lebih panas ke objek yang lebih dingin dengan konduksi. Konduksi terjadi ketika panas ditransfer antara sumber panas dan sekitarnya. Proses ini dapat terjadi dengan sentuhan, radiasi, sirkulasi konvektif atau dengan menggabungkan metode ini.

Bentuk Energi

Ada berbagai bentuk energi, dan suatu benda dapat memiliki semuanya dalam berbagai cara karena energi dapat ditransfer dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Berbagai jenis energi adalah:

1. Listrik

Jenis energi ini diciptakan oleh pergerakan elektron dan disimpan dalam partikel bermuatan di dalam medan listrik. Bidang-bidang ini adalah daerah di sekitar partikel bermuatan. Ketika medan listrik menggunakan kekuatan melawan partikel bermuatan, itu bergerak dan menghasilkan energi.

2. Cahaya

Disebut juga energi radiasi. Matahari memiliki partikel bergetar yang menciptakan gelombang yang bergerak di mana-mana di sekitarnya. Mereka juga disebut gelombang elektromagnetik. Dalam gelombang ini, kita dapat menemukan kualitas listrik dan magnetik yang memungkinkan mereka untuk melewati ruang angkasa.

3. Bahan kimia

Energi ini disimpan dalam bahan kimia seperti gas, gula, bahan bakar atau karbon. Ini dianggap sebagai energi potensial karena disimpan dalam benda dan hanya setelah reaksi kimia itu mengalami transformasi yang mengubahnya menjadi zat kimia lain yang menghasilkan energi. Bensin dan baterai keduanya adalah contoh energi kimia.

4. Gravitasi

Energi ini terkait dengan gravitasi. Ini adalah energi yang dimiliki oleh suatu objek karena ketinggiannya berbeda dengan posisi yang lebih rendah. Semakin tinggi sebuah objek berada, semakin besar energi potensial gravitasi yang dimilikinya. Saat Anda menjatuhkan bola dari balkon lantai pertama, bola itu mendapat energi dari gaya tarik ke lantai dengan gravitasi.

5. Nuklir

Energi ini terjadi di inti atom. Di pusat setiap atom, ada dua jenis partikel: neutron dan proton yang disatukan oleh energi yang luar biasa kuat yaitu energi nuklir. Ada dua cara agar energi kuat ini dilepaskan: atom harus disatukan menjadi atom yang lebih besar, atau atom harus dipecah menjadi yang lebih kecil. Kedua tindakan melepaskan energi nuklir.

6. Kalor

Energi kalor adalah jenis energi kinetik. Aliran energi kalor dipanaskan dan tergantung pada seberapa cepat atom bergerak, suhunya berubah. Jika mereka bergerak cepat, mereka memiliki lebih banyak energi panas, akibatnya suhunya lebih tinggi.

Siapa penemu Hukum kekekalan energi?

Salah satu ilmuwan pertama yang memverifikasi hukum ini secara eksperimental adalah James Prescott Joule (1818-1889). Selama tiga tahun, antara 1834 dan 1837, John Dalton yang merupakan ahli kimia Inggris yang sangat terkenal, adalah tutornya. Namun, sepanjang hidupnya, Joule adalah seorang ilmuwan amatir yang sendirian. Banyak peneliti sebelumnya telah mencoba membuktikan hukum ini.

Lalu, apa yang berbeda? Joules menggunakan alat asli untuk menemukan apa yang disebutnya “padanan mekanis panas.” Menggunakan bobot jatuh untuk menggerakkan roda pemukul yang dipasang di dalam wadah air. Karena beratnya turun, ia memindahkan semua energinya menjadi energi kinetik. Air mengubah suhu saat roda dayung diputar. Setelah ini, mudah untuk melihat berapa banyak energi yang diperoleh air dengan mengukur energi yang dibutuhkan untuk memanaskan massa air tertentu, diukur dengan derajat. Hebatnya, energi yang hilang sebanding dengan berat yang jatuh. Upaya Joule diakui ketika satuan energi dinamai menurut namanya; Joule.

Dimana Hukum kekekalan energi digunakan

Ambil contoh tubuh Anda; itu adalah mesin kompleks yang mampu mengubah makanan menjadi gerakan. Makanan memberi Anda energi untuk hidup. Sebagian besar mobil bekerja sama, ketika Anda menggunakan bahan bakar dalam jumlah tertentu, ia dapat memberi tenaga mesinnya untuk membawa Anda ke suatu tempat. Baik tubuh dan mobil mengikuti hukum kekekalan energi ketika energi potensial disimpan dalam bentuk bahan bakar, dan setelah suatu proses, ia menjadi energi yang bergerak.

Kita dapat mengidentifikasi contoh hukum kekekalan energi dalam situasi berikut:

  1. Energi potensial air di bendungan dapat menjadi energi kinetik dan menghasilkan energi listrik.
  2. Ketika hujan, air mengubah energi potensial menjadi energi kinetik yang digunakan untuk memutar turbin generator untuk menghasilkan listrik.
  3. Ketika mobil yang bergerak menabrak mobil lain yang diparkir, itu menyebabkan mobil yang diparkir bergerak karena energi dipindahkan dari mobil pertama ke mobil kedua.
  4. Ketika seorang gadis berlari melintasi ruangan dan menabrak kakaknya mendorongnya ke lantai, itu adalah energi kinetik yang membuat adiknya jatuh.
  5. Jika kucing jatuh dari meja, maka energi potensial berubah menjadi energi kinetik.
  6. Seorang pria sedang mengatur ulang furnitur di tempatnya dan dia membutuhkan bantuan untuk mendorong sofa yang berat. Seorang teman pulang dan bersama-sama mereka dapat mengangkat sofa ke slider. Ini membuatnya mudah untuk memindahkan sofa ke seberang ruangan. Ketika mereka mendorong sofa dan meluncur di lantai kayu, energi ditransfer dari laki-laki ke sofa.
  7. Saat menendang bola yang ada di rumput, energi ditransfer dari kaki Anda ke sepak bola.
  8. Minyak atau gas diubah menjadi energi untuk memanaskan rumah.

Konsep dasar Hukum kekekalan energi

Anda akan dapat mengingat konsep hukum kekekalan energi dengan dua kalimat berikut:

  • Energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, hanya diubah menjadi berbagai jenis energi.
  • Energi total dari sistem yang terisolasi adalah konstan.

Beberapa perubahan dapat dibalikkan, terutama dengan modifikasi fisik tetapi yang kimia tidak dapat dikembalikan ke zat semula tanpa cara yang luar biasa. Sebagai contoh, air dapat dibekukan ketika didinginkan tetapi hanya jika dihangatkan dapat kembali ke bentuk aslinya. Bagaimana jika Anda membuat kue? Dengan menggunakan air, tepung, gula dan buah, Anda memanggangnya bersama-sama dan setelah itu, akan sangat sulit untuk mengembalikan bahan-bahan asli ke bentuk awal. Dalam kedua kasus tersebut, sambil menghasilkan berbagai jenis perubahan, energi sangat penting karena membantu mengubah dunia di sekitarnya.

Hubungan energi dan massa

Persamaan Einstein mungkin adalah persamaan yang paling terkenal sepanjang masa yang diperkenalkan di awal 1900-an. Ada alasan untuk itu. Persamaan Einstein E = mc2 adalah sangat penting. Ini mengubah bagaimana para ilmuwan melihat energi dan materi, yang merupakan dua konsep yang paling dasar dalam semua ilmu pengetahuan. persamaan EinsteinPersamaan ini menunjukkan bahwa energi dan materi adalah dua hal dengan bentuk yang sama. Hebatnya, ide ini telah bertahan dalam ujian waktu karena semakin banyak bukti telah dikumpulkan untuk mendukungnya. Anda dapat mendengarkan rekaman dari Einstein menjelaskan persamaan terkenal di URL ini: http://www.youtube.com/watch?v=CC7Sg41Bp-U

  • Q: Apakan penjelasan tiap huruf dalam persamaan Einstein?
  • A: E singkatan energi, m singkatan massa, dan c adalah singkatan dari kecepatan cahaya.

Kecepatan cahaya adalah 300.000 kilometer (186.000 mil) per detik, sehingga c2 adalah angka yang sangat besar. Oleh karena itu, jumlah energi bahkan untuk massa yang kecil dari materi adalah luar biasa. Anggaplah, misalnya, bahwa Anda memiliki 1 gram materi. Itu sekitar massa penjepit kertas. Kalikan massa ini dengan c2 akan menghasilkan energi yang cukup untuk daya 3.600 rumah selama satu tahun!

Massa dan Energi dalam Reaksi Nuklir

Persamaan Einstein membantu ilmuwan memahami apa yang terjadi dalam reaksi nuklir dan mengapa mereka menghasilkan begitu banyak energi. Ketika inti radioisotop mengalami fisi atau fusi dalam reaksi nuklir, akan kehilangan sejumlah kecil massa. Apa yang terjadi dengan massa yang hilang? Hal ini tidak benar-benar hilang sama sekali. Tetapi ini diubah menjadi energi. Berapa banyak energi? E = mc2. Perubahan massa kecil, tetapi menghasilkan banyak energi.

Q: Dalam reaksi nuklir, penurunan massa dan meningkatkan energi. Bagaimana dengan hukum kekekalan massa dan kekekalan energi? Apakah massa dan energi tidak kekal dalam reaksi nuklir? Apakah kita perlu membuang hukum ini ketika berbicara dalam reaksi nuklir?

A: Tidak, hukum masih berlaku. Namun, itu lebih tepat untuk mengatakan bahwa jumlah massa dan energi selalu kekal dalam reaksi nuklir. Massa berubah menjadi energi, tetapi jumlah total massa dan energi dikombinasikan tetap sama.

Ringkasan

Persamaan Einstein, E = mc2, menunjukkan bahwa materi dan energi adalah dua bentuk hal yang sama. Hal ini juga menunjukkan bahwa ada sejumlah besar energi (E) dalam massa kecil (m) dari materi. Dalam reaksi nuklir, massa berubah menjadi energi, tetapi jumlah total massa dan energi bersama-sama tidak berubah.

Tinggalkan Balasan