6.1 Sifat Energi dan Jenis Energi

Istilah "energi" akan sering digunakan dalam mempelajari termokimia pada bab ini. Energi merupakan contoh konsep kimia yang abstrak. Ketika seseorang merasa lelah, biasanya dikatakan bahwa ia kehabisan energi atau kekurangan energi. Negara-negara saat ini selalu berbicara tentang perlunya menemukan sumber energi alternatif untuk menggantikan sumber energi yang tak terbarukan. Tidak seperti materi, energi dikenal dan diakui keberadaannya hanya melalui pengaruhnya. Energi tidak dapat dilihat, tidak dapat disentuh, tidak berbau, dan tidak dapat ditimbang.

Energi didefinisikan sebagai kapasitas untuk melakukan kerja. Dalam pokok bahasan Gas (5.7) telah didefinisikan kerja sebagai "gaya dikalikan dengan perpindahan", tetapi sekarang akan segera dilihat bahwa ada jenis kerja yang lain. Semua bentuk energi mampu melakukan kerja (yaitu, gaya yang dikerahkan untuk melakukan perpindahan), tetapi tidak semuanya relevan dengan kimia. Energi yang terkandung dalam gelombang pasang, misalnya, dapat dimanfaatkan untuk melakukan kerja yang berguna, tetapi hubungan antara gelombang pasang dengan kimia hampir tidak ada. Kimiawan mendefinisikan kerja sebagai perubahan energi yang dihasilkan dari suatu proses. Energi kinetik (energi yang dihasilkan oleh benda yang bergerak) merupakan salah satu bentuk energi yang menjadi minat khusus untuk ahli kimia. Bentuk energi lainnya termasuk energi radiasi, energi panas, energi kimia, dan energi potensial.

Energi radiasi atau energi matahari atau tenaga surya berasal dari matahari yang merupakan sumber energi utama bagi bumi. Energi radiasi memanaskan atmosfer dan permukaan bumi, merangsang pertumbuhan vegetasi melalui proses yang dikenal sebagai fotosintesis dan mempengaruhi pola iklim global.

Energi panas adalah energi yang berkaitan dengan gerak acak dari atom dan molekul. Secara umum, energi panas dapat ditentukan dari pengukuran suhu. Semakin kuat gerakan atom dan molekul dalam sampel materi, semakin panas suhu sampel dan semakin besar energi panas yang dihasilkan. Namun, kita perlu membedakan dengan hati-hati antara energi panas dan suhu panas. Secangkir kopi pada 70°C memiliki suhu lebih besar dari bak mandi yang berisi air hangat dengan 40°C, tetapi energi panas yang disimpan dalam air bak mandi jauh lebih besar daripada dalam secangkir kopi, karena air dalam bak mandi memiliki volume dan massa yang jauh lebih besar daripada secangkir kopi, dan juga oleh karena molekul air lebih banyak maka gerak molekul lebih banyak juga.

Energi kimia yang disimpan dalam satuan struktural zat kimia; kuantitasnya ditentukan oleh jenis dan susunan atom penyusunnya. Ketika zat berpartisipasi dalam reaksi kimia, energi kimia dilepaskan, disimpan, atau diubah ke bentuk energi lainnya.

Energi potensial adalah energi yang tersedia berdasarkan posisi obyek. Misalnya, karena ketinggian, sebuah batu di atas tebing memiliki energi potensial yang lebih besar daripada batu yang sama yang terletak setengah jaraknya dari bawah tebing, dan akan membuat percikan besar jika jatuh ke dalam air di bawahnya . Energi kimia dapat dianggap sebagai bentuk energi potensial karena terkait dengan posisi relatif dan pengaturan atom dalam zat tertentu.

Semua bentuk energi secara prinsip dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sinar matahari terasa hangat ketika berjemur di bawah sinar matahari karena energi radiasi diubah menjadi energi panas pada kulit. Ketika berolahraga, energi kimia yang tersimpan dalam tubuh seseorang digunakan untuk menghasilkan energi kinetik. Ketika bola mulai bergulir menuruni bukit, energi potensialnya diubah menjadi energi kinetik. Masih banyak contoh lainnya. Meskipun energi dapat diasumsikan dalam berbagai bentuk yang dapat diubah, para ilmuwan telah menyimpulkan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan. Jika salah satu bentuk energi hilang atau berkurang, maka beberapa bentuk energi lain (yang sama besarnya) harus muncul, dan sebaliknya. Prinsip ini dirangkum oleh hukum kekekalan energi: jumlah total energi di alam semesta diasumsikan tetap.