Hukum Kekekalan Energi & Massa

Energi yang ada dalam diri kita  terhubung dengan energi yang ada di alam semesta. Dan merupakan sebuah rangkaian system energi yang saling mempengaruhi. Kita akan merujuk sedikit ke hukum-hukum energi di ilmu fisika, untuk mengurai dan mengenali bagaimana energi bekerja.

Kita sudah bicara “sedikit” mengenai atom sebagai partikel dasar yang menyusun jagat raya ini, dan energi  yang sudah tersedia di dalam atom. Dan berikutnya, kita akan membahas Hukum Kekekalan Energi & Massa.

Bahasa yang terkesan melawan kodrat dari Tuhan tentang makna  kekekalan.  Dan, tentu bukan itu yang akan kita bahas, karena energi akan ada hanya kalau ada materi, tanpa materi maka tidak ada energi. Dan ada Sang Pencipta materi. Dan istilah kekekalan energi hanya ada dalam terminologi ilmu fisika dan kimia.
Dalam ilmu fisika, setiap system fisik (materi) mengandung atau menyimpan energi. Dan untuk mengetahui besaran energinya, ada persamaan khusus, masing-masing persamaan di desain untuk mengukur energi yang tersimpan secara khusus. Secara umum, adanya energi diketahui oleh para peneliti atau pengamat melalui perubahan sifat objek atau system. Dan tidak ada cara seragam untuk mengungkap energi.

Albert Einstein (14 Maret 1879–18 April 1955) seorang ilmuwan fisika teoretis, keturunan Yahudi yang lahir di Jerman, membuat rumus yang paling terkenal :

E = mc²

• E = energi (J)
• m = massa (kg)
• c = kecepatan cahaya (m. s^-1)

Energi dalam persamaan di atas dikategorikan sebagai energi diam. Diamnya dimaknai tidak bergerak dalam kerangka acuan inersia.
Kerangka acuan inersia didefinisikan sebagai bergerak dengan kecepatan konstan, tidak bergerak dipercepat (tidak ada percepatan), tidak berotasi dan bergerak dalam garis lurus.

Rumus yang diungkap Einstein itu pada dasarnya masih sebuah teori atau formula yang didasarkan atas pengamatannya pada tahun 1905 atas kelakuan obyek yang bergerak dengan laju mendekati laju cahaya. Kesimpulan terkenal yang ditariknya dari pengamatan ini adalah bahwa massa sebuah benda adalah sebuah ukuran dari kandungan energi benda tersebut.
Pembuktian formula tersebut masih belum bisa dicapai sampai sekarang ini, karena manusia belum mampu membuat atau menciptakan alat yang mampu bergerak dengan kecepatan cahaya.

Beberapa kejadian di reaksi atom dianggap mewakili rumus itu, yaitu pada peristiwa peluruhan inti atom. Di mana pada saat peluruhan inti atom, ada partikel yang dipancarkan (radiasi elektromagnetik) yang menyebabkan massa atom berkurang. Massa yang hilang dianggap berubah menjadi energi.

Kecepatan cahaya dalam ruang vakum (hampa udara atau dalam keadaan kosong) :

299.792.458 meter per detik (m/_s) = 1.079.252.848,8 kilometer per jam (km/_h)

Atau 1,079 milyar kilometer per jam.

Sangat cepat sehingga hanya dibutuhkan waktu 0,13 detik untuk mengelilingi bumi, atau  sekejapan mata. Diameter bumi 12.756 km, kelilingnya 40.054 km (bulat).

Namun, di dalam film digambarkan bahwa suatu saat akan ada pesawat yang mampu bergerak dengan kecepatan cahaya.  Pesawat yang mampu bergerak dengan kecepatan cahaya akan berubah menjadi energi, sehingga bisa menembus ruang dan waktu.

Seandainya saja teori Einstein terbukti, di mana sudah ada teknologi yang mampu merubah benda padat  menjadi energi dan dari energi dikembalikan lagi menjadi benda padat. Maka akan banyak rekayasa teknologi yang tidak terbayangkan sekarang ini.

Misalnya akan ada sarana bagi kita untuk masuk ke dalam bumi tanpa harus mengebornya atau membuat lubang, dan membawa kita masuk ke bumi.
Tidak ada lagi tabrakan kendaraan bermotor atau kecelakaan lalu lintas, karena motor-motor sudah bisa berubah menjadi energi.
Kendaraan tidak lagi butuh jalan raya, karena sifat energi yang bisa menembus ruang dan waktu. Dan lain-lain
Jadi kita bisa menghilang dan menembus tembok seperti hantu. He he he ….

Hukum Kekekalan Energi

Hukum Kekekalan Energi (Hukum I termodinamika) berbunyi: “Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain tapi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan (konversi energi)”.
Karena energi bersifat kekal, maka energi yang ada di alam semesta ini jumlahnya tidak pernah berubah, tidak bertambah dan berkurang. Yang ada hanyalah perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain.

Di dalam ilmu fisika yang dipakai sekarang ini, penghitungan besaran energi lebih pada perubahan-perubahan energi yang terjadi pada suatu benda/materi. Karena setiap materi memiliki energi. Bukan energi yang dibicarakan Einstein E= mc2 (miroskopis), tetapi energi pada skala makroskopis.

Energi dari sebuah materi bisa dihitung melalui proses-proses atau sebab-sebab tertentu, misalnya energi dari benda yang bergerak, energi hasil dari pembakaran, energi dari proses kimia, energi listrik, dan lain-lain.

Untuk memudahkan penghitungan  energi suatu materi, para ilmuwan ilmu fisika dan kimia sepakat untuk menggunakan rumus pendekatan Joule disingkat J. Nama joule diambil dari penemunya James Prescott Joule.
1 Joule = 1 kg

m²/s² = 1 kg dikalikan kecepatan kuadrat.
1 joule = 1 newton meter (simbol: N.m).

Satu newton adalah besarnya gaya yang diperlukan untuk membuat benda bermassa satu kilogram mengalami percepatan sebesar satu meter per detik.

Definisi satu joule lainnya:

• Pekerjaan yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik sebesar satu coulomb melalui perbedaan potensial satu volt, atau satu coulomb volt (simbol: C.V).
• Pekerjaan untuk menghasilkan daya satu watt terus-menerus selama satu detik, atau satu watt sekon (simbol: W.s).

1 Joule mendekati sama dengan:

• 6.241506363×1018 eV (elektron volt)
• 0.239 kal (kalori). Kalori adalah satuan panas untuk menaikkan suhu temperatur air 1 derajat Celsius. Satuan ini sebesar 4,2 joule.
• 2.7778×10-7 kwh (kilowatt-hour)
• 2.7778×10-4 wh (watt-hour)
• 9.8692×10-3 liter-atmosfer

Dengan adanya satuan untuk mengukur besaran energi ini, memudahkan manusia untuk mengembangkan peralatan dan tekonologi yang berhubungan dengan pemanfaatan energi.
Misalnya berapa joule energi yang dihasilkan dari seliter Bensin. Atau berapa joule, energi yang dihasilkan dari 1 kg TNT.
Termasuk kekuatan pukulan manusia juga bisa dihitung. Misalnya anda memukul sebuah dinding, maka bisa diketahui kekuatan pukulan anda. Juga kekuatan tendangan kaki kita, bahkan sampai kekuatan suara kita (suara diukur dengan satuan desibel)

Untuk memanfaatkan energi, manusia perlu usaha atau kerja untuk merubah satu bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Dan untuk itu manusia membutuhkan alat bantu atau teknologi.

• Air yang mengalir (entah dari sungai yang dibendung, waduk atau air terjun), bisa menggerakkan baling-baling (yang lebih canggih turbin), putaran baling-baling lalu memutar kumparan listrik sehingga energinya berubah menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan lalu bisa dirubah untuk berbagai keperluan lain seperti kebutuhan rumah tangga kita. Dari energi listrik bisa dirubah menjadi energi panas, untuk menyetrika, untuk memasak dan lain-lain. Energi listrik bisa menjadi energi cahaya misalnya pada lampu. Energi listrik bisa menjadi energi gerak misalnya pada kipas.
• Minyak bumi, di ambil dari dalam bumi, salah satunya menjadi bensin, yang sering kita gunakan pada kendaraan bermotor kita. Melalui proses pembakaran dan ledakan dalam mesin kendaraan kita, muncul energi yang mampu menggerakkan motor kita.
• Yang paling hebat yang sudah ditemukan adalah energi yang ada di dalam atom dan dirubah menjadi energi nuklir. Selain untuk pembangkit listrik juga bisa untuk membuat bom nuklir.

Kalau dipakai terus, energinya akan habis dong???
Kembali ke hukum kekekalan energi, bahwa energi tidak bisa diciptakan dan dimusnahkan. Jadi pada prinsipnya energi tidak pernah berkurang dan bertambah.
Bahwa kemudian ada istilah krisis energi, hal itu lebih pada krisis pada sumber energinya. Sumber energi seperti minyak, gas dan batu bara memang suatu saat akan habis, dan tentu akan menyulitkan dan menyusahkan banyak manusia yang terbiasa tergantung dengan sumber energi seperti minyak, gas dan batu bara. (baca lebih jauh artikelku yang lain terkait krisis energi)

Matahari juga bagian dari sumber energi, dan diprediksi suatu saat juga akan habis. Tetapi masih lamaaa sekali, milyaran tahun… jadi tenang saja.

Seperti yang telah kita pelajari di artikel sebelumnya bahwa alam semesta ini sesungguhnya terdiri dari atom. Dan di dalam setiap materi ada energi yang tersimpan di dalamnya. Sehingga seluruh alam semesta dipenuhi oleh energi dan atom.
Di dalam batu, di sebuah besi, dipepohonan, di dalam hewan, dilangit, di udara dan diseluruh alam semesta.

Setiap aktifitas manusia juga membutuhkan energi, misalnya berjalan, berbicara, melihat, mendengar, berlari, berolah raga, dan semua aktifitas lainnya.  Seperti mobil butuh bensin, manusia butuh makan dan minum, juga butuh istirahat karena kelelahan. Jadi tubuh manusia pada dasarnya adalah pabrik (produsen) energi, mengolah makanan dan minuman (sumber energi) dan merubahnya menjadi energi,  sebagaimana mesin mobil/motor adalah alat untuk mengubah energi.

Bedanya adalah kalau tubuh manusia ini produk alami karena ciptaan Tuhan, sedang mesin mobil adalah produk yang tidak alami karena ciptaan manusia. Hasil buangannya pun berbeda, di mana buangan manusia adalah kotoran yang bisa diurai kembal oleh alam, sedangkan buangan energi mobil/motor menjadi polusi bagi alam.

Kalau menciptakan mobil, televisi, HP, komputer dan lain-lain, manusia membutuhkan pabrik, membutuhkan banyak sumber daya manusia maupun bahan baku. Namun Tuhan menciptakan manusia tanpa itu semua. Dan hebatnya semua mahluk hidup seperi tumbuh-tumbuhan,hewan dan manusia terus berkembang tanpa adanya sebuah pabrik.
Coba kalau pabrik mobil bisa menciptakan mobil yang bisa beranak pinak, tentu manusia tidak akan menjadi repot. He he he

Jadi setiap aktifitas yang menjadikan adanya perubahan energi, akan menyebabkan energi berubah dalam bentuk lain dan mengubah atau mempengaruhi lingkungan.
Misalnya anda membakar korek api dari kayu. Maka ketika kayu korek api habis, apinya akan mati. Apakah energinya hilang? Sama sekali tidak, karena energi bersifat kekal, maka setiap energi yang habis dipakai, akan terbuang dan terurai oleh alam. Atau terjadi perpindahan energi dari satu materi ke materi yang lain.

Beberapa hal lain yang bisa kita rumuskan terkait dengan energi ini adalah:

• Setiap aktifitas manusia selalu membutuhkan energi atau mengeluarkan energi.
• Setiap aktifitas alam, juga akan selalu memunculkan perubahan energi, baik mahluk hidup maupun benda mati. Seperti bumi yang selalu berputar dan berotasi.
• Semua materi yang ada di dunia ini diselimuti oleh energi dan dihubungkan atau menghubungkan energi yang lain
• Hanya sedikit sekali energi yang ada di dalam diri dan di alam semesta yang mampu dikenali, diteliti dan diolah manusia.
• Bahkan manusia yang sedang tidur juga memerlukan energi, yang diperkirakan  membutuhkan 48 kilojoule (kJ) setiap kg berat tubunya. Karena sekalipun dia tidur, tetapi jantung, paru-paru dan organ-organ tubuh lainnya juga bekerja.
• Juga batu atau besi, yang setiap saat juga mengalami perubahan sifat materinya

Mungkin, selama ini kita hanya menyadari adanya energi kalau aktifitas dari perubahan energi ini bisa kita lihat atau dirasakan oleh indra maupun tubuh kita. Misalnya energi panas, energi dingin, energi listrik dan lain-lain. Sehingga sering lupa atau sering tidak sadar bahwa ada energi yang melimpah di dalam diri dan diluar diri kita.

Para ilmuan juga belum mampu menyentuh energi yang dimunculkan oleh adanya aktifitas organ seperti otak, hati atau mata kita. Padahal kalau kita merasakan, menghayati, memahami atau melihat sesuatu dalam waktu tertentu akan membuat kita lelah dan lapar. Mata kita juga memiliki kecepatan penglihatan, namun belum diketahui lebih cepat mana dengan kecepatan cahaya.

Untuk otak, para ilmuwan baru bisa mengukur gelombang otak manusia untuk mengetahui tingkat kerja otak manusia pada keadaan dan kondisi tertentu. Misalnya bedanya kerja otak ketika orang sedang bekerja dan sedang tidur. Tetapi belum menyentuh sampai besaran energi yang keluar dan masuk ke otak manusia……. Pembicaraan lebih lengkap tentang otak dan pikiran pada artikel lain. Insyaallah.

Dari dalam tubuh manusia juga mengeluarkan energi yang sampai sekarang ini belum mampu diilmiahkan. Di yakini bahwa dari dalam tubuh manusia mengeluarkan gelombang elektromagnetik, atau yang dikenal dengan istilah AURA, dan berubah terus-menerus sesuai dengan keadaan emosi dan jiwanya. Masih dianggap metafisik, karena ilmu fisika belum sampai ke sana. Namun seorang ilmuwan berkebangsaan Rusia bernama Kirlian, menciptakan Kamera Kirlian untuk menangkap fenomena ini. Kamera itu sekarang telah disempurnakan menjadi Aura Camera 6000. Dari kamera itu, kita bisa melihat selubung gelombang elektromagnetik yang menyelimuti manusia dengan perwujudan beragam spektrum warna dengan implikasi berdasarkan kondisi fisik dan psikisnya.

Hukum Kekekalan Massa

Massa diartikan sebagai sifat fisika dari suatu benda, yang secara umum dapat digunakan untuk mengukur banyaknya materi yang terdapat dalam suatu benda.
Dalam Sistem Internasional (SI), massa diukur dalam satuan kilogram (kg). Alat yang digunakan untuk mengukur massa biasanya adalah timbangan. Tetapi massa berbeda dengan berat, karena massa selalu sama disetiap tempat.

Misalnya: massa kita ketika di bumi sama dengan massa di bulan, akan tetapi berat kita di bumi dan di bulan berbeda.
Berat (F/force) = massa (m) dikalikan gaya grafitasi (g) atau F = mg
Gaya garfitasi bumi juga tidak merata disetiap permukaan bumi. Contohnya  berat suatu benda di atas permukaan laut akan lebih besar dari pada beratnya pada puncak gunung yang tinggi. Hal ini disebabkan karena percepatan gravitasi di kutub lebih besar daripada di katulistiwa, dan percepatan gravitasi di atas permukaan laut lebih besar dari pada di tempat yang lebih tinggi (karena jaraknya ke pusat bumi lebih jauh).

Hukum kekekalan Massa dikemukakan oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) yang berbunyi: ”Dalam suatu reaksi, massa zat  sebelum dan sesudah reaksi adalah  sama”, dengan kata lain massa tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Artinya selama reaksi terjadi tidak ada atom-atom pereaksi dan hasil reaksi yang hilang.

Pernyataan yang umum digunakan untuk menyatakan hukum kekekalan massa adalah massa dapat berubah bentuk tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Untuk suatu proses kimiawi di dalam suatu sistem tertutup, massa dari reaktan harus sama dengan massa produk.
Hukum kekekalan massa digunakan secara luas dalam bidang-bidang seperti kimia, teknik kimia, mekanika, dan dinamika fluida.

Hukum kekekalan massa dapat terlihat pada reaksi pembentukan hidrogen dan oksigen dari air. Bila hidrogen dan oksigen dibentuk dari 36 g air, maka bila reaksi berlangsung hingga seluruh air habis, akan diperoleh massa campuran produk hidrogen dan oksigen sebesar 36 g. Bila reaksi masih menyisakan air, maka massa campuran hidrogen, oksigen dan air yang tidak bereaksi tetap sebesar 36 g.

Begitu juga kalau kita membakar kayu misalnya kayu korek api. Berlaku juga hukum kekekalan massa. Memang setelah kayu terbakar akan menjadi abu. Namun yang  perlu anda ketahui adalah bahwa selain abu, pada pembakaran kayu juga dihasilkan oksida karbon, asap dan uap air. Oksida carbon dan uap air tidak tampak oleh mata karena bermujud gas. Jika ditimbang ulang :
mk massa kayu + masa oksigen = masa abu + massa oksida karbon + massa uap air + massa asap.

Kalau hukum kekekalan massa memang benar, maka massa dari materi yang ada didunia ini berarti tidak pernah berubah.
Kalau begitu, maka ketika mahluk hidup, hewan, tumbuhan dan manusia, setiap kali tumbuh menjadi semakin besar, berarti ada penambahan massa yang diambilkan dari massa materi yang lain. Begitu juga setiap bayi yang lahir, berarti ada energi dan massa di alam semesta ini yang beralih ke dalam diri bayi.

Kalau kita makan, maka ada beberapa massa dari air dan makanan yang makan akan menjadi daging pada tubuh kita. Kalau manusia bertambah banyak, sesungguhnya tidak ada perubahan massa di alam semesta ini, karena jumlah massa tentu juga sama sebagaimana jumlah energi di alam semesti ini, berarti selalu sama. Ini masih kalau……

Hukum kekekalan massa dan energi ini,  menunjukkan bahwa dunia dan alam semesta ini merupakan system yang tertutup, di mana perubahan-perubahan di dalamnya tidak mempengaruhi jumlah energi dan massa. Perubahan jumlah manusia, hewan, tumbuhan, bumi dan planet-planet lainnya, hanyalah merupakan perpindahan bentuk energi dan massa dari bentuk satu ke bentuk yang lainnya.

Pengetahuan ini menunjukkan bahwa diri kita selalu terhubung ke semua bentuk energi dan massa yang ada dilingkungan kita sampai ke alam semesta. Tubuh kita merupakan bagian dari rangkaian system energi dan massa yang mengisi jagat raya ini. Tubuh kita adalah simpanan atau kandungan dari materi dan energi.

Apa yang kita lakukan, pikirkan dan ucapkan selalu mempengaruhi dan dipengaruhi system yang ada di dalam diri kita maupun diluar diri kita.
Energi dari kekuatan pikiran juga menimbulkan serangkaian energi yang belum mampu diurai secara ilmiah.

Ada fenomena seperti ini :
“Suatu saat saya pernah diajari teman saya tentang kekuatan fokus pikiran, kemudian saya praktekkan ketika saya berada pada sebuah perjalanan di pesawat, saya fokuskan pandangan saya pada sesorang, yang duduk beberapa baris di depan saya. Kemudian saya gunakan focus pikiran saya pada orang itu, agar orang itu menoleh kepada saya. Beberapa saat kemudian orang tersebut benar-benar menoleh pada saya dan tersenyum.”
Saya sempat tertegun dan takjub.
Kekuatan fokus pikiran tersebut relatif mudah dipraktekkan dan dibuktikan, namun meninggalkan pertanyaan tentang dasar ilmiahnya. Karena belum ada teori ilmiah yang menerangkan hal itu.