Konverter Energi
Energi — saka kalori nganti kilowatt‑jam
Ngerteni energi ing urip saben dina: kalori panganan, kWh piranti, BTU ing pemanasan, lan elektronvolt ing fisika. Konversi kanthi mantep kanthi conto sing jelas.
Dhasar-dhasar Energi
Apa iku energi?
Kapasitas kanggo nindakake kerja utawa ngasilake panas. Asring diukur minangka kerja mekanik, panas, utawa energi listrik.
Daya gegandhengan karo energi liwat wektu: daya = energi/wektu (W = J/s).
- Dhasar SI: joule (J)
- Listrik: Wh lan kWh
- Gizi: Kalori = kilokalori (kkal)
Konteks saben dina
Tagihan listrik ditagih ing kWh; piranti nyathet daya (W) lan sampeyan tikelake karo wektu kanggo entuk kWh.
Label panganan nggunakake Kalori (kkal). Pemanasan/pendinginan asring nggunakake BTU.
- Ngisi daya telpon: ~10 Wh
- Adus (10 menit, pemanas 7 kW): ~1,17 kWh
- Panganan: ~600–800 kkal
Sains & energi‑mikro
Fisika partikel nggunakake eV kanggo energi foton lan partikel.
Ing skala atom, energi Hartree lan Rydberg katon ing mekanika kuantum.
- 1 eV = 1,602×10⁻¹⁹ J
- Foton sing katon: ~2–3 eV
- Energi Planck gedhe banget (teoritis)
- Konversi liwat joule (J) kanggo kajelasan lan akurasi
- kWh trep kanggo energi rumah tangga; kkal kanggo gizi
- BTU umum ing HVAC; eV ing fisika
Bantuan Memori
Matematika Mental Cepet
kWh ↔ MJ
1 kWh = 3,6 MJ persis. Tikelake karo 3,6 utawa bagi karo 3,6.
kkal ↔ kJ
1 kkal ≈ 4,2 kJ. Bunderake dadi 4 kanggo perkiraan cepet.
BTU ↔ kJ
1 BTU ≈ 1,055 kJ. Kira-kira 1 BTU ≈ 1 kJ kanggo perkiraan.
Wh ↔ J
1 Wh = 3.600 J. Pikirake: 1 watt suwene 1 jam = 3.600 detik.
Kalori Panganan
1 Kal (panganan) = 1 kkal = 4,184 kJ. Huruf 'K' gedhe tegese kilokalori!
kW × jam → kWh
Daya × Wektu = Energi. Pemanas 2 kW × 3 jam = 6 kWh dikonsumsi.
Referensi Energi Visual
| Scenario | Energy | Visual Reference |
|---|---|---|
| Lampu LED (10 W, 10 jam) | 100 Wh (0,1 kWh) | Rega ~$0,01 ing tarif biasa |
| Ngisi Daya Smartphone Penuh | 10-15 Wh | Cukup kanggo ngisi daya ~60-90 kaping saka 1 kWh |
| Irisan Roti | 80 kkal (335 kJ) | Bisa menehi daya bohlam 100W suwene ~1 jam |
| Adus Banyu Anget (10 menit) | 1-2 kWh | Energi sing padha karo mlakune kulkas sampeyan sedina muput |
| Panganan Lengkap | 600 kkal (2,5 MJ) | Energi sing cukup kanggo ngangkat mobil 1 meter saka lemah |
| Baterai Mobil Listrik (60 kWh) | 216 MJ | Padha karo 30.000 Kalori panganan utawa 20 dina mangan |
| Siji Liter Bensin | 34 MJ (9,4 kWh) | Nanging mesin mbuwang 70% minangka panas! |
| Bledhek | 1-5 GJ | Krungu gedhe nanging mung menehi daya omah suwene sawetara jam |
Kesalahan Umum
- Mbingungake kW lan kWhFix: kW iku daya (laju), kWh iku energi (jumlah). Pemanas 2 kW sing mlaku suwene 3 jam nggunakake 6 kWh.
- Kalori vs. kaloriFix: Label panganan nggunakake 'Kalori' (huruf K gedhe) = kilokalori = 1.000 kalori (huruf k cilik). 1 Kal = 1 kkal = 4,184 kJ.
- Nglirwakake EfisiensiFix: Bensin duwe 9,4 kWh/liter, nanging mesin mung 25-30% efisien. Energi sing bener-bener migunani yaiku ~2,5 kWh/liter!
- mAh Baterai Tanpa TeganganFix: 10.000 mAh ora ana artine tanpa tegangan! Ing 3,7V: 10.000 mAh × 3,7V ÷ 1000 = 37 Wh.
- Nyampur Tagihan Energi lan DayaFix: Tagihan listrik nagih saben kWh (energi), dudu kW (daya). Tarif sampeyan yaiku Rp/kWh, dudu Rp/kW.
- Lali Wektu ing Perhitungan EnergiFix: Daya × Wektu = Energi. Mlakune pemanas 1.500W suwene 2 jam = 3 kWh, dudu 1,5 kWh!
Ing Endi Saben Unit Cocog
Omah & piranti
Energi listrik ditagih ing kWh; kira-kira konsumsi kanthi daya × wektu.
- Lampu LED 10 W × 5 jam ≈ 0,05 kWh
- Oven 2 kW × 1 jam = 2 kWh
- Tagihan saben wulan nambahake kabeh piranti
Panganan & gizi
Kalori ing label yaiku kilokalori (kkal) lan asring dipasangake karo kJ.
- 1 kkal = 4,184 kJ
- Asupan saben dina ~2.000–2.500 kkal
- kkal lan Kal (panganan) iku padha
Pemanasan & bahan bakar
BTU, therm, lan ekuivalen bahan bakar (BOE/TOE) katon ing HVAC lan pasar energi.
- 1 therm = 100.000 BTU
- Gas alam lan minyak nggunakake ekuivalen standar
- Konversi kWh ↔ BTU umum
Carane Konversi Bekerja
- Wh × 3600 → J; kWh × 3,6 → MJ
- kkal × 4,184 → kJ; kal × 4,184 → J
- eV × 1,602×10⁻¹⁹ → J; J ÷ 1,602×10⁻¹⁹ → eV
Konversi Umum
| Saka | Menyang | Faktor | Conto |
|---|---|---|---|
| kWh | MJ | × 3,6 | 2 kWh = 7,2 MJ |
| kkal | kJ | × 4,184 | 500 kkal = 2.092 kJ |
| BTU | J | × 1.055,06 | 10.000 BTU ≈ 10,55 MJ |
| Wh | J | × 3.600 | 250 Wh = 900.000 J |
| eV | J | × 1,602×10⁻¹⁹ | 2 eV ≈ 3,204×10⁻¹⁹ J |
Conto Cepet
Referensi Cepet
Matematika cepet biaya piranti
Energi (kWh) × rega saben kWh
- Conto: 2 kWh × Rp 3.000 = Rp 6.000
- 1.000 W × 3 jam = 3 kWh
Lembar contekan baterai
mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh
- 10.000 mAh × 3,7 V ≈ 37 Wh
- Wh ÷ W piranti ≈ wektu mlaku (jam)
Matematika Cepet CO₂
Kira-kira emisi saka panggunaan listrik
- CO₂ = kWh × intensitas jaringan
- Conto: 5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2.000 g (2 kg)
- Jaringan kurang‑karbon (100 g/kWh) nyuda iki nganti 75%
Kesalahan Daya vs. Energi
Kebingungan umum
- kW iku daya (laju); kWh iku energi (jumlah)
- Pemanas 2 kW suwene 3 jam nggunakake 6 kWh
- Tagihan nggunakake kWh; piring piranti nuduhake W/kW
Pengantar Energi Terbarukan
Dasar-dasar surya & angin
Energi terbarukan ngasilake daya (kW) sing terintegrasi saka wektu menyang wektu dadi energi (kWh).
Output beda-beda miturut cuaca; rata-rata jangka panjang iku penting.
- Faktor kapasitas: % saka output maksimal saka wektu menyang wektu
- Surya atap: ~900–1.400 kWh/kW·thn (gumantung lokasi)
- Ladang angin: faktor kapasitas asring 25–45%
Panyimpenan & owah-owahan
Baterai nyimpen surplus lan ngowahi energi menyang wektu sing dibutuhake.
- Kapasitas kWh vs. daya kW iku penting
- Efisiensi bolak-balik < 100% (kerugian)
- Tarif wektu panggunaan nyengkuyung owah-owahan
Lembar Contekan Kepadatan Energi
| Sumber | Miturut massa | Miturut volume | Cathetan |
|---|---|---|---|
| Bensin | ~46 MJ/kg (~12,8 kWh/kg) | ~34 MJ/L (~9,4 kWh/L) | Kira-kira; gumantung campuran |
| Diesel | ~45 MJ/kg | ~36 MJ/L | Luwih dhuwur sithik kanthi volume tinimbang bensin |
| Bahan bakar jet | ~43 MJ/kg | ~34 MJ/L | Rentang minyak tanah |
| Etanol | ~30 MJ/kg | ~24 MJ/L | Luwih murah tinimbang bensin |
| Hidrogen (700 bar) | ~120 MJ/kg | ~5–6 MJ/L | Dhuwur miturut massa, murah miturut volume |
| Gas alam (STP) | ~55 MJ/kg | ~0,036 MJ/L | Gas sing dikompres/LNG luwih dhuwur kanthi volume |
| Baterai Li‑ion | ~0,6–0,9 MJ/kg (160–250 Wh/kg) | ~1,4–2,5 MJ/L | Gumantung kimia |
| Baterai timbal‑asam | ~0,11–0,18 MJ/kg | ~0,3–0,5 MJ/L | Kepadatan rendah, murah |
| Kayu (garing) | ~16 MJ/kg | Beda-beda | Gumantung jenis lan kelembapan |
Perbandingan Energi ing Berbagai Skala
| Aplikasi | Joule (J) | kWh | kkal | BTU |
|---|---|---|---|---|
| Foton tunggal (katon) | ~3×10⁻¹⁹ | ~10⁻²² | ~7×10⁻²⁰ | ~3×10⁻²² |
| Siji elektronvolt | 1,6×10⁻¹⁹ | 4,5×10⁻²³ | 3,8×10⁻²⁰ | 1,5×10⁻²² |
| Semut ngangkat wiji-wijian | ~10⁻⁶ | ~10⁻⁹ | ~2×10⁻⁷ | ~10⁻⁹ |
| Baterai AA | 9.360 | 0,0026 | 2,2 | 8,9 |
| Ngisi daya smartphone | 50.000 | 0,014 | 12 | 47 |
| Irisan roti | 335.000 | 0,093 | 80 | 318 |
| Panganan lengkap | 2.500.000 | 0,69 | 600 | 2.370 |
| Adus banyu anget (10 menit) | 5,4 MJ | 1,5 | 1.290 | 5.120 |
| Asupan panganan saben dina | 10 MJ | 2,8 | 2.400 | 9.480 |
| Siji liter bensin | 34 MJ | 9,4 | 8.120 | 32.200 |
| Baterai Tesla (60 kWh) | 216 MJ | 60 | 51.600 | 205.000 |
| Bledhek | 1-5 GJ | 300-1.400 | 240ewu-1,2jt | 950ewu-4,7jt |
| Siji ton TNT | 4,184 GJ | 1.162 | 1.000.000 | 3,97jt |
| Bom Hiroshima | 63 TJ | 17,5jt | 15 milyar | 60 milyar |
Tolok Ukur Saben Dina
| Barang | Energi Khas | Cathetan |
|---|---|---|
| Ngisi daya telpon kebak | ~10–15 Wh | ~36–54 kJ |
| Baterai laptop | ~50–100 Wh | ~0,18–0,36 MJ |
| 1 potong roti | ~70–100 kkal | ~290–420 kJ |
| Adus banyu anget (10 menit) | ~1–2 kWh | Daya × wektu |
| Pemanas ruangan (1 jam) | 1–2 kWh | Miturut setelan daya |
| Bensin (1 L) | ~34 MJ | Nilai kalor ngisor (kira-kira) |
Fakta Energi sing Nggumunake
Baterai EV vs. Omah
Baterai Tesla 60 kWh nyimpen energi sing padha karo sing digunakake omah biasa sajrone 2-3 dina — bayangake nggawa listrik 3 dina ing mobil sampeyan!
Therm sing Misterius
Siji therm yaiku 100.000 BTU (29,3 kWh). Tagihan gas alam nggunakake therm amarga luwih gampang ngomong '50 therm' tinimbang '5 yuta BTU'!
Trik Huruf Kapital Kalori
Label panganan nggunakake 'Kalori' (huruf K gedhe) sing sejatine kilokalori! Dadi kue 200 Kalori iku sejatine 200.000 kalori (huruf k cilik).
Rahasia Kotor Bensin
1 liter bensin duwe energi 9,4 kWh, nanging mesin mbuwang 70% minangka panas! Mung ~2,5 kWh sing bener-bener ngobahake mobil sampeyan. EV mung mbuwang ~10-15%.
Tolok Ukur 1 kWh
1 kWh bisa: nguripake bohlam 100W suwene 10 jam, ngisi daya 100 smartphone, manggang 140 potong roti, utawa njaga kulkas sampeyan tetep urip suwene 24 jam!
Sihir Pengereman Regeneratif
EV mbalekake 15-25% energi nalika ngerem kanthi ngowahi motor dadi generator. Iku energi gratis saka energi kinetik sing kebuwang!
E=mc² Nggumunake Banget
Awakmu duwe cukup energi massa (E=mc²) kanggo menehi daya kabeh kutha ing Bumi suwene seminggu! Nanging ngowahi massa dadi energi mbutuhake reaksi nuklir.
Bahan Bakar Roket vs. Panganan
Pon kanggo pon, bahan bakar roket duwe energi 10 kali luwih akeh tinimbang coklat. Nanging sampeyan ora bisa mangan bahan bakar roket — energi kimia ≠ energi metabolik!
Rekor & Ekstrem
| Rekor | Energi | Cathetan |
|---|---|---|
| Panggunaan saben dina rumah tangga | ~10–30 kWh | Beda-beda miturut iklim lan piranti |
| Bledhek | ~1–10 GJ | Sangat beda-beda |
| 1 megaton TNT | 4,184 PJ | Ekuivalen ledakan |
Panemonan Energi: Saka Geni Kuna nganti Fisika Modern
Energi Kuna: Geni, Panganan, lan Tenaga Otot
Wis ewonan taun, manungsa mung ngerti energi liwat efeke: anget saka geni, kekuatan saka panganan, lan tenaga banyu lan angin. Energi minangka kasunyatan praktis tanpa pangerten teoritis.
- **Penguasaan geni** (~400.000 SM) - Manungsa nggunakake energi kimia kanggo panas lan cahya
- **Kincir banyu** (~300 SM) - Wong Yunani lan Romawi ngowahi energi kinetik dadi kerja mekanis
- **Kincir angin** (~600 M) - Wong Persia nangkep energi angin kanggo nggiling gandum
- **Pemahaman nutrisi** (jaman kuna) - Panganan minangka 'bahan bakar' kanggo aktivitas manungsa, sanajan mekanisme ora dingerteni
Aplikasi praktis iki ndhisiki teori ilmiah apa wae ewonan taun. Energi dikenal liwat pengalaman, dudu persamaan.
Jaman Mekanis: Uap, Kerja, lan Efisiensi (1600-1850)
Revolusi Industri nuntut pangerten sing luwih apik babagan carane panas diowahi dadi kerja. Insinyur ngukur efisiensi mesin, sing nyebabake lair termodinamika.
- **Peningkatan mesin uap James Watt** (1769) - Ngukur output kerja, ngenalake tenaga kuda
- **Teori mesin panas Sadi Carnot** (1824) - Mbuktekake watesan teoritis babagan ngowahi panas dadi kerja
- **Julius von Mayer** (1842) - Ngusulake ekuivalen mekanis panas: panas lan kerja bisa diijolake
- **Eksperimen James Joule** (1843-1850) - Ngukur kanthi tepat: 1 kalori = 4,184 joule kerja mekanis
Eksperimen Joule mbuktekake konservasi energi: kerja mekanis, panas, lan listrik minangka wujud sing beda saka perkara sing padha.
Energi Terpadu: Konservasi lan Bentuk (1850-1900)
Abad kaping 19 nyintesis pengamatan sing beda-beda dadi siji konsep: energi dilestarekake, owah wujud nanging ora nate digawe utawa dirusak.
- **Hermann von Helmholtz** (1847) - Mformalake hukum konservasi energi
- **Rudolf Clausius** (1850-an) - Ngenalake entropi, nuduhake yen kualitas energi mudhun
- **James Clerk Maxwell** (1865) - Nyawijikake listrik lan magnet, nuduhake yen cahya nggawa energi
- **Ludwig Boltzmann** (1877) - Nyambungake energi karo gerakan atom liwat mekanika statistik
Ing taun 1900, energi dimangerteni minangka mata uang utama fisika—owah wujud nanging dilestarekake ing kabeh proses alam.
Era Kuantum & Atom: E=mc² lan Skala Subatom (1900-1945)
Abad kaping 20 mbukak energi ing skala ekstrem: kesetaraan massa-energi Einstein lan mekanika kuantum ing skala atom.
- **Max Planck** (1900) - Ngkuantisasi energi ing radiasi: E = hν (konstanta Planck)
- **E=mc² Einstein** (1905) - Massa lan energi setara; massa cilik = energi gedhe
- **Niels Bohr** (1913) - Tingkat energi atom nerangake garis spektrum; eV dadi unit alami
- **Enrico Fermi** (1942) - Reaksi berantai nuklir sing dikontrol pisanan ngeculake energi skala MeV
- **Proyek Manhattan** (1945) - Uji coba Trinity nduduhake ~22 kiloton ekuivalen TNT (~90 TJ)
Energi nuklir mbuktekake E=mc²: fisi ngowahi 0,1% massa dadi energi—jutaan kali luwih padhet tinimbang bahan bakar kimia.
Lanskap Energi Modern (1950-Saiki)
Masyarakat pasca-perang nggawe standar unit energi kanggo utilitas, panganan, lan fisika nalika berjuang karo bahan bakar fosil, energi terbarukan, lan efisiensi.
- **Standardisasi Kilowatt-jam** - Utilitas listrik global nggunakake kWh kanggo tagihan
- **Pelabelan Kalori** (1960-an-90-an) - Energi panganan distandardisasi; FDA mrentahake fakta gizi (1990)
- **Revolusi Fotovoltaik** (1970-an-2020-an) - Efisiensi panel surya mundhak saka <10% dadi >20%
- **Baterai lithium-ion** (1991-saiki) - Kepadatan energi mundhak saka ~100 dadi 250+ Wh/kg
- **Jaringan cerdas & panyimpenan** (2010-an) - Manajemen energi wektu nyata lan baterai skala jaringan
Era Iklim: Dekarbonisasi Sistem Energi
Abad kaping 21 ngakoni biaya lingkungan saka energi. Fokus pindhah saka mung ngasilake energi menyang ngasilake energi resik kanthi efisien.
- **Intensitas karbon** - Bahan bakar fosil ngetokake 400-1000 g CO₂/kWh; energi terbarukan ngetokake <50 g CO₂/kWh siklus urip
- **Kesenjangan panyimpenan energi** - Baterai nyimpen ~0,5 MJ/kg vs. 46 MJ/kg bensin; kuatir jangkauan tetep ana
- **Integrasi jaringan** - Energi terbarukan sing beda-beda mbutuhake panyimpenan lan respon panjaluk
- **Keharusan efisiensi** - LED (100 lm/W) vs. pijar (15 lm/W); pompa panas (COP > 3) vs. pemanasan resistif
Transisi menyang net-zero mbutuhake elektrifikasi kabeh lan ngasilake listrik kasebut kanthi resik—rombakan sistem energi sing lengkap.
Tonggak Penting ing Ilmu Energi
Skala Energi: Saka Bisikan Kuantum nganti Ledakan Kosmik
Energi nyakup rentang sing ora bisa dibayangake: saka foton tunggal nganti supernova. Ngerteni skala iki mbantu ngontèksualisasèkaké panggunaan energi saben dina.
Kuantum & Molekuler (10⁻¹⁹ nganti 10⁻¹⁵ J)
Typical units: eV nganti meV
- **Energi termal saben molekul** (suhu kamar) - ~0,04 eV (~6×10⁻²¹ J)
- **Foton sing katon** - 1,8-3,1 eV (cahya abang nganti ungu)
- **Putus ikatan kimia** - 1-10 eV (ikatan kovalen)
- **Foton sinar-X** - 1-100 keV
Skala Mikroskopis & Manungsa (1 mJ nganti 1 MJ)
Typical units: mJ, J, kJ
- **Nyamuk mabur** - ~0,1 mJ
- **Ngisi daya baterei AA kebak** - ~10 kJ (2,7 Wh)
- **Permen batangan** - ~1 MJ (240 kkal)
- **Manungsa nalika istirahat (1 jam)** - ~300 kJ (tingkat metabolisme 75 kkal)
- **Baterai smartphone** - ~50 kJ (14 Wh)
- **Granat tangan** - ~400 kJ
Rumah Tangga & Kendaraan (1 MJ nganti 1 GJ)
Typical units: MJ, kWh
- **Adus banyu anget (10 menit)** - 4-7 MJ (1-2 kWh)
- **Asupan panganan saben dina** - ~10 MJ (2.400 kkal)
- **Siji liter bensin** - 34 MJ (9,4 kWh)
- **Baterai Tesla Model 3** - ~216 GJ (60 kWh)
- **Panggunaan saben dina rumah tangga** - 36-108 MJ (10-30 kWh)
- **Siji galon bensin** - ~132 MJ (36,6 kWh)
Industri & Kutha (1 GJ nganti 1 TJ)
Typical units: GJ, MWh
- **Bledhek** - 1-10 GJ (beda-beda banget)
- **Kecelakaan mobil cilik (100 km/jam)** - ~1 GJ (energi kinetik)
- **Siji ton TNT** - 4,184 GJ
- **Bahan bakar jet (1 ton)** - ~43 GJ
- **Listrik saben dina blok kutha** - ~100-500 GJ
Acara Skala Gedhe (1 TJ nganti 1 PJ)
Typical units: TJ, GWh
- **Siji kiloton TNT** - 4,184 TJ (Hiroshima: ~63 TJ)
- **Output saben dina pembangkit listrik cilik** - ~10 TJ (pembangkit 100 MW)
- **Output tahunan ladang angin gedhe** - ~1-5 PJ
- **Peluncuran Pesawat Ulang Alik** - ~18 TJ (energi bahan bakar)
Peradaban & Geofisika (1 PJ nganti 1 EJ)
Typical units: PJ, TWh
- **Senjata nuklir megaton** - 4.184 PJ (Tsar Bomba: ~210 PJ)
- **Gempa bumi gedhe (magnitudo 7)** - ~32 PJ
- **Badai (total energi)** - ~600 PJ/dina (akeh-akehe minangka panas laten)
- **Output tahunan Bendungan Hoover** - ~15 PJ (4 TWh)
- **Panggunaan energi tahunan negara cilik** - ~100-1.000 PJ
Planet & Bintang (1 EJ nganti 10⁴⁴ J)
Typical units: EJ, ZJ, lan sakteruse
- **Konsumsi energi tahunan AS** - ~100 EJ (~28.000 TWh)
- **Panggunaan energi tahunan global** - ~600 EJ (2020)
- **Letusan Krakatau (1883)** - ~840 PJ
- **Dampak asteroid Chicxulub** - ~4×10²³ J (100 yuta megaton)
- **Output saben dina Srengenge** - ~3,3×10³¹ J
- **Supernova (Tipe Ia)** - ~10⁴⁴ J (foe)
Saben tumindak—saka foton sing ngenani mripatmu nganti lintang sing njeblug—iku owah-owahan energi. Kita urip ing rentang sing sempit: saka megajoule nganti gigajoule.
Energi ing Aksi: Aplikasi Donya Nyata ing Berbagai Domain
Gizi & Metabolisme
Label panganan nyathet energi ing Kalori (kkal). Awak sampeyan ngowahi iki dadi ATP kanggo kerja seluler kanthi efisiensi ~25%.
- **Tingkat metabolisme basal** - ~1.500-2.000 kkal/dina (6-8 MJ) kanggo tetep urip
- **Lari maraton** - Ngobong ~2.600 kkal (~11 MJ) suwene 3-4 jam
- **Cokelat batangan** - ~250 kkal bisa menehi daya laptop 60W suwene ~4,5 jam (yen 100% efisien)
- **Matematika diet** - 1 pon lemak = ~3.500 kkal defisit; 500 kkal/dina defisit = 1 pon/minggu
Manajemen Energi Rumah Tangga
Tagihan listrik nagih saben kWh. Ngerteni konsumsi piranti mbantu nyuda biaya lan jejak karbon.
- **LED vs. pijar** - LED 10W = lampu pijar 60W; ngirit 50W × 5 jam/dina = 0,25 kWh/dina = Rp 13.500/wulan
- **Beban hantu** - Piranti ing mode siyaga mbuwang ~5-10% energi rumah tangga (~1 kWh/dina)
- **Pompa panas** - Mindhahake 3-4 kWh panas nggunakake 1 kWh listrik (COP > 3); pemanas resistif iku 1:1
- **Ngisi daya mobil listrik** - Baterai 60 kWh kanthi rega Rp 2.250/kWh = Rp 135.000 kanggo ngisi daya kebak (vs. ekuivalen bensin Rp 600.000)
Transportasi & Kendaraan
Kendaraan ngowahi energi bahan bakar dadi energi kinetik kanthi kerugian sing signifikan. EV 3x luwih efisien tinimbang mesin pembakaran internal.
- **Mobil bensin** - 30% efisien; 1 galon (132 MJ) → 40 MJ kerja migunani, 92 MJ panas
- **Mobil listrik** - 85% efisien; 20 kWh (72 MJ) → 61 MJ menyang roda, 11 MJ kerugian
- **Pengereman regeneratif** - Mbalekake 10-25% energi kinetik bali menyang baterai
- **Aerodinamika** - Nggandakake kacepetan nglipat papat daya seret sing dibutuhake (P ∝ v³)
Industri & Manufaktur
Industri abot nyumbang ~30% saka panggunaan energi global. Efisiensi proses lan pemulihan panas limbah iku penting.
- **Produksi baja** - ~20 GJ saben ton (5.500 kWh); tungku busur listrik nggunakake skrap lan kurang energi
- **Peleburan aluminium** - ~45-55 GJ saben ton; mulane daur ulang ngirit 95% energi
- **Pusat data** - ~200 TWh/taun sacara global (2020); PUE (Power Usage Effectiveness) ngukur efisiensi
- **Produksi semen** - ~3-4 GJ saben ton; nyumbang 8% saka emisi CO₂ global
Sistem Energi Terbarukan
Tenaga surya, angin, lan banyu ngowahi energi sekitar dadi listrik. Faktor kapasitas lan intermitensi mbentuk penyebarane.
- **Panel surya** - efisiensi ~20%; 1 m² nampa ~1 kW puncak srengenge → 200W × 5 jam srengenge/dina = 1 kWh/dina
- **Faktor kapasitas turbin angin** - 25-45%; turbin 2 MW × 35% CF = 6.100 MWh/taun
- **Hidroelektrik** - 85-90% efisien; 1 m³/s tiba 100m ≈ 1 MW
- **Efisiensi bolak-balik panyimpenan baterai** - 85-95%; kerugian minangka panas nalika ngisi daya/ngosongake
Aplikasi Ilmiah & Fisika
Saka akselerator partikel nganti fusi laser, riset fisika mlaku ing tingkat energi ekstrem.
- **Large Hadron Collider** - 362 MJ disimpen ing berkas; tabrakan proton ing 13 TeV
- **Fusi laser** - NIF ngirim ~2 MJ ing nanodetik; entuk titik impas ing taun 2022 (~3 MJ metu)
- **Isotop medis** - Siklotron nyepetake proton nganti 10-20 MeV kanggo pencitraan PET
- **Sinar kosmik** - Partikel berenergi paling dhuwur sing dideteksi: ~3×10²⁰ eV (~50 J ing siji proton!)
Katalog Unit
Metrik (SI)
| Unit | Simbol | Joule | Cathetan |
|---|---|---|---|
| joule | J | 1 | Unit dhasar energi SI. |
| kilojoule | kJ | 1,000 | 1.000 J; migunani kanggo gizi. |
| megajoule | MJ | 1,000,000 | 1.000.000 J; skala piranti/industri. |
| gigajoule | GJ | 1.000e+9 | 1.000 MJ; industri/teknik gedhe. |
| microjoule | µJ | 0.000001 | Mikrojoule; sensor lan pulsa laser. |
| millijoule | mJ | 0.001 | Milijoule; pulsa cilik. |
| nanojoule | nJ | 0.000000001 | Nanojoule; kedadeyan energi‑mikro. |
| terajoule | TJ | 1.000e+12 | 1.000 GJ; pelepasan gedhe banget. |
Imperial / AS
| Unit | Simbol | Joule | Cathetan |
|---|---|---|---|
| unit termal Inggris | BTU | 1,055.06 | Unit termal Britania; HVAC lan pemanasan. |
| BTU (IT) | BTU(IT) | 1,055.06 | Definisi BTU IT (≈ padha karo BTU). |
| BTU (termokimia) | BTU(th) | 1,054.35 | Definisi BTU termokimia. |
| foot-pound force | ft·lbf | 1.35582 | Kaki‑pon gaya; kerja mekanis. |
| inch-pound force | in·lbf | 0.112985 | Inci‑pon gaya; torsi lan kerja. |
| yuta BTU | MBTU | 1.055e+9 | Yuta BTU; pasar energi. |
| quad | quad | 1.055e+18 | 10¹⁵ BTU; skala energi nasional. |
| therm | thm | 105,506,000 | Tagihan gas alam; 100.000 BTU. |
Kalori
| Unit | Simbol | Joule | Cathetan |
|---|---|---|---|
| kalori | cal | 4.184 | Kalori cilik; 4,184 J. |
| Kalori (panganan) | Cal | 4,184 | ‘Kalori’ label panganan (kkal). |
| kilokalori | kcal | 4,184 | Kilokalori; Kalori panganan. |
| kalori (15°C) | cal₁₅ | 4.1855 | Kalori ing 15°C. |
| kalori (20°C) | cal₂₀ | 4.182 | Kalori ing 20°C. |
| kalori (IT) | cal(IT) | 4.1868 | Kalori IT (≈4,1868 J). |
| kalori (termokimia) | cal(th) | 4.184 | Kalori termokimia (4,184 J). |
Listrik
| Unit | Simbol | Joule | Cathetan |
|---|---|---|---|
| kilowatt-jam | kWh | 3,600,000 | Kilowatt‑jam; tagihan utilitas lan EV. |
| watt-jam | Wh | 3,600 | Watt‑jam; energi piranti. |
| electronvolt | eV | 1.602e-19 | Elektronvolt; energi partikel/foton. |
| gigaelectronvolt | GeV | 1.602e-10 | Gigaelektronvolt; fisika energi dhuwur. |
| gigawatt-jam | GWh | 3.600e+12 | Gigawatt‑jam; jaringan lan pembangkit. |
| kiloelectronvolt | keV | 1.602e-16 | Kiloelektronvolt; sinar-X. |
| megaelectronvolt | MeV | 1.602e-13 | Megaelektronvolt; fisika nuklir. |
| megawatt-jam | MWh | 3.600e+9 | Megawatt‑jam; fasilitas luwih gedhe. |
Atom / Nuklir
| Unit | Simbol | Joule | Cathetan |
|---|---|---|---|
| unit massa atom | u | 1.492e-10 | Ekuivalen energi 1 u (liwat E=mc²). |
| energi Hartree | Eₕ | 4.360e-18 | Energi Hartree (kimia kuantum). |
| kiloton TNT | ktTNT | 4.184e+12 | Kiloton TNT; energi ledakan gedhe. |
| megaton TNT | MtTNT | 4.184e+15 | Megaton TNT; energi ledakan gedhe banget. |
| konstanta Rydberg | Ry | 2.180e-18 | Energi Rydberg; spektroskopi. |
| ton TNT | tTNT | 4.184e+9 | Ton TNT; ekuivalen ledakan. |
Ilmiah
| Unit | Simbol | Joule | Cathetan |
|---|---|---|---|
| barel setara minyak | BOE | 6.120e+9 | Barel ekuivalen minyak ~6,12 GJ (kira-kira). |
| kaki kubik gas alam | cf NG | 1,055,060 | Kaki kubik gas alam ~1,055 MJ (kira-kira). |
| dyne-sentimeter | dyn·cm | 0.0000001 | Dyne‑cm; 1 dyn·cm = 10⁻⁷ J. |
| erg | erg | 0.0000001 | Erg; energi CGS; 1 erg = 10⁻⁷ J. |
| tenaga kuda-jam | hp·h | 2,684,520 | Jam tenaga kuda; mekanis/mesin. |
| tenaga kuda-jam (metrik) | hp·h(M) | 2,647,800 | Jam tenaga kuda metrik. |
| panas laten uap | LH | 2,257,000 | Panas laten penguapan banyu ≈ 2,257 MJ/kg. |
| energi Planck | Eₚ | 1.956e+9 | Energi Planck (Eₚ) ≈ 1,96×10⁹ J (skala teoritis). |
| ton setara batu bara | TCE | 2.931e+10 | Ton ekuivalen batubara ~29,31 GJ (kira-kira). |
| ton setara minyak | TOE | 4.187e+10 | Ton ekuivalen minyak ~41,868 GJ (kira-kira). |
Pitakonan sing Sering Ditakokake
Apa bedane antarane kW lan kWh?
kW iku daya (laju). kWh iku energi (kW × jam). Tagihan nggunakake kWh.
Apa Kalori padha karo kkal?
Ya. ‘Kalori’ panganan padha karo 1 kilokalori (kkal) = 4,184 kJ.
Kepiye carane ngira-ngira biaya piranti?
Energi (kWh) × tarif (saben kWh). Conto: 2 kWh × Rp 3.000 = Rp 6.000.
Napa ana akeh definisi kalori?
Pengukuran historis ing suhu sing beda-beda nyebabake varian (IT, termokimia). Kanggo gizi, gunakake kkal.
Kapan aku kudu nggunakake eV tinimbang J?
eV alami kanggo skala atom/partikel. Konversi menyang J kanggo konteks makroskopis.
Apa iku faktor kapasitas?
Output energi aktual saka wektu menyang wektu dibagi karo output yen pembangkit listrik mlaku kanthi daya penuh 100% saka wektu.
Direktori Piranti Lengkap
Kabeh 71 piranti sing kasedhiya ing UNITS