Makalah Kekekalan Energi

BAB I

ISI

A.    ASAL MULA KONSERVASI ENERGI

Kita telah mengetahui pada tahun 1831 Faraday telah memperkenalkan bidang listrik magnet. Pada percobaan sebelumnya ia telah menemukan bahwa arus listrik dapat menghasilkan sifat kemagnetan, kemudian di percobaan berikutnya ia menunjukkan bahwa magnet memiliki kekuatan dalam keadaan tertentu untuk menghasilkan listrik. Ia telah membuktikannya, dan memang benar adanya hubungan antara listrik dan sifat kemagnetan. Ia kemudian menujukkan bahwa seluruh bagian, baik banyak ataupun sedikit akan dipengaruhi oleh gaya magnet, dan bahkan cahaya dapat dipengaruhi oleh magnet contohnya pada fenomena polarisasi. Ia yakin bahwa ia telah melengkapi segala sesuatu yang berhubungan dengan kelistrikan secara keseluruhan, konvertibilitas listrik dan aksi kimia. Kemudian ia menghubungkannya dengan cahaya, afinitas kimia, sifat kemagnetan, dan kelistrikan. Dan lebih jauh, ia mengetahui sepenuhnya bahwa tak seorangpun dapat memproduksi kekuatan (energi) dan menyediakan satu sama lain sampai kapanpun. “ Tidak  di tempat manapun” katanya. “ Apakah mungkin  ada energi yang tercipta dengan sendirinya tanpa adanya suatu  pemasok yang cocok untuk menyediakannya.” Ketika Faraday menulis kata-kata ini pada tahun 1840 ia telah membuka awal baru melalui gagasan sederhana namun memilki arti yang sangat besar daripada sesuatu yang telah ia rumuskan sebelumnya. Ia melihat sebuah kebenaran besar tanpa sepenuhnya menyadari pentingnya hal ini bagi kehidupan manusia kedepannya.

Gagasan menakjubkan yang Faraday kemukakan ini nyaris tidak disadari sebagian besar orang dan ini merupakan sebuah kebenaran dan setelah keluarnya pernyataan ini, gagasan yang dibuatnya ini kemuadian dikenal sebagai sebagai doktrin dari “konservasi energi”, hukum yang menyatakan pengubahan energi dai satu bentuk ke bentuk lainnyatidak akan pernah terjamin dalam suatu kuantitas yang sama, atau singkatnya “untuk menciptakan atau memusnahkan energi adalah suatu ketidakmungkinan, dan seluruh fenomena dari materi di alam semesta terbentuk dari transformasi energi.

Beberapa ahli filsafat berpikir bahwa gagasan menakjubkan yang dikemukakan faraday pernah dipikirkan oleh manusia sebelumnya. Jadi boleh dikatakan, ini merupakan satu dari pemikiran terbesar yang merupakan dasar dan sebuah petunjuk yang terjadi dalam abad ke-19. Gagasan menakjubkan Faraday  pada waktu itu, sebenarnya merupakan hal yang terpisah dari apa yang ditelitinya, dan sudah dapat dikategorikan sebagai suatu pencapaian yang luar biasa bila kita kita bandingkan  perkembangan ilmu pada masa itu dengan masa sekarang, dan sudah sepatutnya kita menghargainya, sebab pemikiran seluas ini tidak seluruhnya dimiliki oleh sebagian besar orang.

# Note: pemikiran faraday ini merupakan dasar dari hukum kekekalan energi, dengan kata lain, mulai muncul ide untuk melakukan penelitian mengenai konservasi energi ini muncul setelah gagasan faraday muncul.

Sebenarnya bukan hanya Farday yang memikirkan hal ini, sebagian lainya juga sudah pernah memikirkan hal ini sebelumnya namun mereka beum bisa menyatakannya secara langsung, orang-orang yang terlibat dalam teori undulatory cahaya dan panas hampir menyatakannya. Doktrin Yong dan Frensel merupakan jalan utama yang mengarahkan pada masalah konservasi. Disamping itu Fenomena elektromagnetik juga telah membantu mengarahkan pada masalah konservasi energi. Tapi dari semua ini belum benar-benar dapat membantu mengarahkan pada sebuah tujuan yang sama, yaitu masalah konservasi namun hal ini justru mengarah ke sub bidang ilmu lain dari fisika.

Energi panas, tidak mampu dibuat, melainkan bentuk dari suatu transformasi energi. Untuk membuktikan kebenaran mengenai konservasi energi ini, pad abad ke-18 Count Rumford and Humphry Davy  menunjukkan,  kerja mungkin diubah kedalam bentuk panas, dan penafsiran yang benar dari fakta ini berarti transormasi dari molar menjadi gerakan intro molekular. Kita dapat sepenuhnya ragu dengan perkiran dua lelaki jenius ini, karena masih belum ada kejelasan, belum ada data yang dapat menunjukkan kebenaran pemikiran mereka, seharusnya ada hubungan yang erat antara jumlah molar dan gerakan molekular, sebab itu masing-masing dari mereka memandang persoalan ini melalui hukum mechanical equivalent of heat. Tapi keduanya masih tidak mampu membuktikan pemikaran yang mereka nyatakan sendiri, hingga akhirnya hilang begitu saja.

Tapi pada 1824, ahli filsafat Perancis Sadi Carnot menyatakan hal yang sama namun dalam konteks yang berbeda dengan Count Rumford dan Humphry Davy, ia yakin bahwa pasti kuantitas dari kerja dapat diubah kedalam kuantitas yang pasti pula dalam bentuk panas, baik dalam jumlah yang banyak ataupun sedikit. Sama seperti peneliti sebelumnya, Carnot tidak dapat membuktikan keyakinannya atas pemikirannya mengenai konservasi energi, ia masih menyatakannya dalam bentuk “faktor-faktor berubah  yang dapat diperhitungkan”, tapi ia tidak mampu memberi alasan dengan jelas hubungannya dengan energi mekanik.

 Pada tahun 1840, muncul seorang yang benar-benar meneliti kembali hasil pemikiran Rumford dan Davy setelah keduanya meninggalkan pemikiran yang mereka buat sendiri dan kemudian berhasil menyelesaikannya dalam bentuk yang rumit. Rumahnya di Manchester, England , ia bekerja di sebuah pabrik. Ia adalah teman dan murid dari ilmuan besar Dr. Dalton. Namnya James Prescott Joule.

Dari hasil demonstrasi yang dilakukan joule ada sebuah kakuratan dan kesamaan mutlak antara “mechanical work” dan panas tanpa memperhatikan bentuk  perwujudan gerakan molar, dan dapat menghasilkan sebuah kepastian dan terukur jumlah dari panasnya. Joule menemukan, sebagi contoh, permukaan lautan di Manchester adalah setinggi 707 kali, dengan tinggi air yang hanya dua kaki dapat mengahsilkan cukup panas untuk menaikkan suhu dari satu pound air dalam satu derajat fahrenheit. Jika panas tidak dapat diciptakan namun hanya dapat  ditranformasikan dalam bentuk yang lain, maka tidak harus dalam bentuk jenis yang sama, misalnya dalam bentuk energi cahaya, energi listrik, energi magnet yang kesemuanya itu memiliki hubungan yang erat dan saling terkait anatara satu dengan yang lain, sehingga antara satu dengan lainnya dapat saling bertransformasi dengan panas. Semua analogi tersebut nampakanya menuju pada suatu kesimpulan yang benar, seluruh eksperimen yang dilakukanpun  nampakanya mendukung. Hukum setara mekanika panas kemudian menjadi kunci utama dari hukum terbesar, hukum kekekalan energi.

Namun sebelum Joule bereksperimen dengan transformai panas, seorang berkebangsaan Denmark  telah mempelajarinya terlebih dahulu, seorang ahli filsafat Kopenhagen, Colding namanya telah mendapat ide yang sama dan telah mempertunjukkannya. Dan masih di era yang sama di negara Jerman, 3 orang ilmuan yang telah terlebih dahulu melakukannya dari Joule dan Colding hampir mampu menunjukkan kebenaran dari hukum ini, namun sayangnya mereka belum dapat memaparkan secara jelas dan tidak mampu mempertunjukkannya. Nama dari ketiga orangan jerman itu adalah Mohn, Mayer, dan Helmothz. Mereka bertiga telah berjasa besar memberikan doktrin terhadap konservasi energi yang saat ini tengah menjadi perhatian kita.

Pada 1837 pemikir asal Jerman ini, Mohr, telah memahami kebenaran yang sebenarnya, dan menyataknnya dalam sebuah artikel “Zeitschrift fur Physik” dan lain sebagainnya. Tapi artikel-artikel ini tidak menarik perhatian sama sekali bagi orang-orang pada saat itu, bahkan dari negara Mohr sendiri. Namun Mohr masih mendapatkan penghargaan atas usahanya dalam memecahkan masalah konsevasi energi dan berani mengungkapkannya , dan mungkin belum pernah  ada orang yang memikirkan masalah ini sejauh dirinya dan berhasil menemukan kebenaran sesungguhnya sejelas seperti yang ia dapatkan, meskipun ia idak berhasil menunujukkan validitasnya, namun hal itu tidak perlu dipermasalahkan.

Lima tahun setelahnya, pada 1842 Dr. Julius Robert Mayer, seorang dokter praktik di kota kecil heilborn, di jerman, menerbitkan makalah di Liebig Annalen “The Forces of Inorganic Nature," yang isinya tidak hanya mengenai teori mekanika panas saja, tetapi juga doktrin untuk kekekalan energi yang secara  eksplisit  berhasil ia ungkapkan.

Dua tahun sebelumnya, ketika ia menjadi ahli bedah di sebuah kapal Hindia Belanda yang tengah menjelajahi daerah tropis , ia mengamati bahwa darah vena pasien tampak lebih merah dari darah vena yang biasanya diamati di daerah beriklim iklim sedang. Dia merenungkan fakta yang tampaknya tidak berarti ini,  dan akhirnya ia menemukan kesimpulan bahwa penyebabnya oksidasi yang lebih rendah dari oksidasi  yang dipelukan untuk menjaga suhu tubuh di daerah tropis. Melalui refleksi ini dengan menganalogikan tubuh sebagai mesin yangbergantung pada kekuatan luar agar meiliki kemampuan untuk  melakukan suatu hal, dan pada akhirnya ia menemukan pendapat yang bebas untuk “mechanicaltheory of heat”.

A.    Karangan Mayer pada 1847

Pada tanggal 23 Juli di tahun 1847, Helmholtz menyebutkan  "Konservasi gaya " pada Physical Society. Kata "Gaya", yang dimaksud Helmholtz disini setara dengan istilah modern yang sering digunakan saat ini "energi." Kalimat ini ternyata diterima dengan sangat baik oleh Masyarakat, tapi Helmholtz terpaksa menerbitkannya sebagai pamflet setelah Poggendorff menolak Annalen-nya (sejenis jurnal fisika yang diterbitkan pada masa lampau) karena dianggap terlalu spekulatif.

Helmholtz merangkum kesimpulan dalam esainya sebagai berikut    : Tidak mungkin untuk menurunkan jumlah tak terbatas dari kekuatan mekanik (energi) meskipun dengan cara apapun termasuk mengkombinasikannya sedimikian rupa secara alamiah. 

untuk lebih lengkapnya silahkan didownload link di bawah ini
Makalah Hukum Kekekalan Energi