MATERI DAN ENERGI

PENGERTIAN

Ekosistem terbentuk dari interaksi antara komponen biotik dan abiotik serta terjadi aliran materi dan energi didalamnya. Materi dan energi merupakan sumber alam. Sumber alam adalah segala sesuatu yang diperlukan oleh organisme hidup, polulasi atau ekosistem yang pengadaannya hingga ketingkat mencukupi (optimum) akan meningkatkan daya pengubahan energi.

Materi semula berawal dari sumber alam seperti udara, air, tanah dan mineral-mineralnya. Sedangkan energi hampir seluruhnya bersumber dari matahari. Materi merupakan bahan baku untuk membuat berbagai alat, seperti: besi, timah, aluminium, emas dan bahan mineral lainnya. Atau ada konsep lain yang menyebutkan bahwa materi merupakan sesuatu pada suatu tempat dan suatu waktu. Perwujudannya adalah berupa benda, seperti: batuan, air, udara, pepohonan, dan lain-lain. Secara filsafat ada 4 unsur utama materi, yaitu: api, udara, air dan tanah.

Energi adalah sesuatu yang memberikan kemampuan untuk menjalankan kerja. Secara umum energi dikelompokkan dalam 2 kategori yaitu:
1. Energi kinetik (energi aktif), adalah energi yang dalam keadaan bergerak atau menimbulkan “aksi”. Contoh: sinar matahari, radiasi, panas, listrik, aliran angin.
2. Energi potensial (energi berkapasitas), mempunyai kemampuan menghasilkan energi kinetik. Contoh: air terjun penggerak turbin listrik, energi kimia dalam baterai, bahan peledak, kayu bakar.

Energi dapat juga dibagi menjadi:
1. Energi yang tidak dapat habis, misal: energi matahari, angin, gelombang, pasang-surut, air sungai, geotermal.
2. Energi yang dapat habis, dibagi lagi menjadi:
a. Energi yang tidak dapat diperbarui, seperti minyak bumi, batu bara dan uranium.
b. Energi yang dapat diperbarui, berasal dari tumbuh-tumbuhan dan hewan.


HUKUM TERMODINAMIKA

Kaidah energi memiliki batasan hukum mengenai perubahan energi. Hukum ini dikenal dengan nama Hukum Termodinamika. Hukum termodinamika yang membicarakan ketentuan hukum alam (energi) menjadi sangat penting karena memuat bagaimana mahluk hidup dan ekosistem berfungsi di lingkungan di alam semesta.

Hukum termodinamika mempunyai 2 bentuk yaitu:

1. Hukum Termodinamika I, membicarakan tentang kekekalan energi.
Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah menjadi bentuk lain. Apapun bentuk perubahannya, jumlah energi awal dan energi akhir tetaplah sama.

**********gambar

Gambar. Perubahan bentuk energi matahari menjadi tenaga mesin

2. Hukum Termodinamika II, menyebutkan bahwa setiap pemakaian suatu bentuk atau unit energi tidak pernah mencapai efisiensi 100%.

Dalam proses tertentu perubahan bentuk energi selalu menghasilkan sisa yang tidak terpakai dalam proses tersebut. Sisa energi ini disebut entropi yang bisa pula didefinisikan sebagai limbah. Ada 2 hal penting dalam hal ini:
a. Pencemaran selalu terjadi dan tidak bisa dihindari karena entropi.
b. Pencemaran dapat diperkecil karena sesungguhnya entropi adalah sumber energi bagi proses lain.

Dalam hukum ini dikenal rumus efisiensi energi, yaitu:

*******rumus

Efisiensi berarti jumlah energi yang masih tersisa dalam akhir proses yang potensial masih dapat melakukan kerja.

Berdasarkan hukum termodinamika II, sampah adalah sisa energi yang tidak dipakai dari hasil perubahan energi (entropi). Daur ulang (recycle) merupakan usaha memanfaatkan sesuatu barang yang sudah tidak dipakai lagi baik secara langsung maupun tidak (dijadikan bahan baku) dengan peruntukan bagi keperluan dan maksud lain yang berbeda dari peruntukan semula.


ENERGI MATAHARI

Sejarah penggunaan energi oleh manusia berkembang dan beraneka-ragam. Sumber energi primer bagi kehidupan di bumi adalah sinar matahari. Energi radiasi dalam bentuk cahaya matahari sangat berarti bagi ekosistem. Jenis dan banyaknya cahaya yang sampai ke permukaan bumi menentukan kondisi perkembangan ekosistem.

Energi yang dipancarkan matahari sangat besar, namun hanya sebagian kecil saja yang sampai ke permukaan bumi. Energi yang diterima bumi dapat diserap maupun dipantulkan kembali. Satuan energi radiasi matahari adalah µ (mikron, panjang gelombang). Jumlah ini secara tetap diterima atmosfer sehingga dianggap sebagai konstanta. Konstanta matahari adalah jumlah energi radiasi yang diterima lapisan atau atmosfer, kurang lebih 2 kalori/menit/cm2/menit (rata-rata seluruh permukaan bumi dalam setahun).

Radiasi yang diterima permukaan bumi bervariasi dan mempengaruhi aliran energi ekosistem. Faktor-faktor pengaruh tersebut adalah:
a. bentuk bumi yang seperti bola,
b. pergerakan bumi mengelilingi matahari dalam lintasan elips,
c. perputaran bumi pada sumbunya.

Energi radiasi yang mencapai ke bumi digunakan untuk fotosintesis. Hasil fotosintesis adalah energi kimia potensial. Kadar energi yang diserap dan diubah menjadi energi potensial ini disebut dengan produksi primer, yang merupakan dasar pengembangan komponen biotik dalam ekosistem. Hasil energi produksi primer merupakan sumber energi bagi organisme lain bagi komunitas yang tidak dapat melakukan fotosintesis. Reaksi kimia dari proses fotosintesis adalah sebagai berikut:

*******fotosintesis

Energi hasil fotosintesis berupa energi kimia dalam bentuk karbohidrat sebagai sumber makanan yang merupakan materi dan energi bagi mahluk lain, serta menghasilkan gas penting berupa oksigen.

*******Gambar. Sistem transformasi energi dalam kehidupan organisme