Keupayaan untuk melakukan kerja atau menghasilkan haba. Selalunya diukur sebagai kerja mekanikal, haba, atau tenaga elektrik.

Kuasa berkaitan dengan tenaga melalui masa: kuasa = tenaga/masa (W = J/s).

• Asas SI: joule (J)
• Elektrik: Wh dan kWh
• Pemakanan: Kalori = kilokalori (kcal)

Bil elektrik dicaj dalam kWh; perkakas menyenaraikan kuasa (W) dan anda mendarabkannya dengan masa untuk mendapatkan kWh.

Label makanan menggunakan Kalori (kcal). Pemanasan/penyejukan sering menggunakan BTU.

• Caj telefon: ~10 Wh
• Mandi (10 min, pemanas 7 kW): ~1.17 kWh
• Hidangan: ~600–800 kcal

Fizik zarah menggunakan eV untuk tenaga foton dan zarah.

Pada skala atom, tenaga Hartree dan Rydberg muncul dalam mekanik kuantum.

• 1 eV = 1.602×10⁻¹⁹ J
• Foton nampak: ~2–3 eV
• Tenaga Planck adalah sangat besar (teori)

Tenaga elektrik dibilkan dalam kWh; anggarkan penggunaan dengan kuasa × masa.

• Mentol LED 10 W × 5 j ≈ 0.05 kWh
• Ketuhar 2 kW × 1 j = 2 kWh
• Bil bulanan menjumlahkan semua peranti

Kalori pada label adalah kilokalori (kcal) dan sering dipasangkan dengan kJ.

• 1 kcal = 4.184 kJ
• Pengambilan harian ~2,000–2,500 kcal
• kcal dan Cal (makanan) adalah sama

BTU, therm, dan kesetaraan bahan api (BOE/TOE) muncul dalam HVAC dan pasaran tenaga.

• 1 therm = 100,000 BTU
• Gas asli dan minyak menggunakan kesetaraan piawai
• Penukaran kWh ↔ BTU adalah biasa

Tenaga (kWh) × harga setiap kWh

• Contoh: 2 kWh × RM0.20 = RM0.40
• 1,000 W × 3 j = 3 kWh

mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh

• 10,000 mAh × 3.7 V ≈ 37 Wh
• Wh ÷ W peranti ≈ masa jalan (jam)

Anggarkan pelepasan daripada penggunaan elektrik

• CO₂ = kWh × keamatan grid
• Contoh: 5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2,000 g (2 kg)
• Grid rendah karbon (100 g/kWh) mengurangkan ini sebanyak 75%

Kekeliruan biasa

• kW ialah kuasa (kadar); kWh ialah tenaga (jumlah)
• Pemanas 2 kW selama 3 jam menggunakan 6 kWh
• Bil menggunakan kWh; plat perkakas menunjukkan W/kW

Tenaga boleh diperbaharui menjana kuasa (kW) yang berintegrasi dari masa ke masa menjadi tenaga (kWh).

Output berbeza mengikut cuaca; purata jangka panjang adalah penting.

• Faktor kapasiti: % output maksimum dari masa ke masa
• Solar atas bumbung: ~900–1,400 kWh/kW·thn (bergantung pada lokasi)
• Ladang angin: faktor kapasiti selalunya 25–45%

Bateri menyimpan lebihan dan menganjak tenaga ke masa ia diperlukan.

• Kapasiti kWh vs kuasa kW adalah penting
• Kecekapan pusingan < 100% (kerugian)
• Tarif masa penggunaan menggalakkan anjakan

Bateri Tesla 60 kWh menyimpan tenaga yang sama seperti yang digunakan oleh rumah biasa dalam 2-3 hari — bayangkan membawa elektrik selama 3 hari di dalam kereta anda!

Satu therm ialah 100,000 BTU (29.3 kWh). Bil gas asli menggunakan therm kerana lebih mudah untuk mengatakan '50 therm' daripada '5 juta BTU'!

Label makanan menggunakan 'Kalori' (huruf besar C) yang sebenarnya adalah kilokalori! Jadi biskut 200 Kalori itu sebenarnya 200,000 kalori (huruf kecil c).

1 liter petrol mempunyai tenaga 9.4 kWh, tetapi enjin membazirkan 70% sebagai haba! Hanya ~2.5 kWh sahaja yang benar-benar menggerakkan kereta anda. EV hanya membazir ~10-15%.

1 kWh boleh: menghidupkan mentol 100W selama 10 jam, mengecas 100 telefon pintar, membakar 140 keping roti, atau memastikan peti sejuk anda berjalan selama 24 jam!

EV memulihkan 15-25% tenaga semasa membrek dengan menukar motor menjadi penjana. Itu adalah tenaga percuma daripada tenaga kinetik yang terbuang!

Badan anda mempunyai tenaga jisim (E=mc²) yang cukup untuk membekalkan kuasa kepada semua bandar di Bumi selama seminggu! Tetapi menukar jisim kepada tenaga memerlukan tindak balas nuklear.

Paun demi paun, bahan api roket mempunyai tenaga 10 kali ganda berbanding coklat. Tetapi anda tidak boleh makan bahan api roket — tenaga kimia ≠ tenaga metabolik!

Selama beribu-ribu tahun, manusia hanya memahami tenaga melalui kesannya: kehangatan dari api, kekuatan dari makanan, dan kuasa air dan angin. Tenaga adalah realiti praktikal tanpa pemahaman teoretikal.

• **Penguasaan api** (~400,000 SM) - Manusia menggunakan tenaga kimia untuk haba dan cahaya
• **Kincir air** (~300 SM) - Orang Yunani dan Rom menukar tenaga kinetik kepada kerja mekanikal
• **Kincir angin** (~600 M) - Orang Parsi menangkap tenaga angin untuk mengisar bijirin
• **Pemahaman pemakanan** (zaman purba) - Makanan sebagai 'bahan api' untuk aktiviti manusia, walaupun mekanismenya tidak diketahui

Aplikasi praktikal ini mendahului sebarang teori saintifik beribu-ribu tahun. Tenaga dikenali melalui pengalaman, bukan persamaan.

Revolusi Perindustrian menuntut pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana haba ditukar kepada kerja. Jurutera mengukur kecekapan enjin, yang membawa kepada kelahiran termodinamik.

• **Penambahbaikan enjin wap James Watt** (1769) - Mengukur output kerja, memperkenalkan kuasa kuda
• **Teori enjin haba Sadi Carnot** (1824) - Membuktikan had teori untuk menukar haba kepada kerja
• **Julius von Mayer** (1842) - Mencadangkan kesetaraan mekanikal haba: haba dan kerja boleh saling ditukar
• **Eksperimen James Joule** (1843-1850) - Mengukur dengan tepat: 1 kalori = 4.184 joule kerja mekanikal

Eksperimen Joule membuktikan pemuliharaan tenaga: kerja mekanikal, haba, dan elektrik adalah bentuk yang berbeza dari perkara yang sama.

Abad ke-19 mensintesis pemerhatian yang berbeza menjadi satu konsep: tenaga dipulihara, berubah antara bentuk tetapi tidak pernah dicipta atau dimusnahkan.

• **Hermann von Helmholtz** (1847) - Merasmikan undang-undang pemuliharaan tenaga
• **Rudolf Clausius** (1850-an) - Memperkenalkan entropi, menunjukkan bahawa tenaga merosot dalam kualiti
• **James Clerk Maxwell** (1865) - Menyatukan elektrik dan magnet, menunjukkan bahawa cahaya membawa tenaga
• **Ludwig Boltzmann** (1877) - Menghubungkan tenaga dengan gerakan atom melalui mekanik statistik

Menjelang tahun 1900, tenaga difahami sebagai mata wang utama fizik—berubah tetapi dipulihara merentasi semua proses semula jadi.

Abad ke-20 mendedahkan tenaga pada tahap ekstrem: kesetaraan jisim-tenaga Einstein dan mekanik kuantum pada skala atom.

• **Max Planck** (1900) - Mengkuantumkan tenaga dalam sinaran: E = hν (pemalar Planck)
• **E=mc² Einstein** (1905) - Jisim dan tenaga adalah setara; jisim kecil = tenaga yang sangat besar
• **Niels Bohr** (1913) - Tahap tenaga atom menerangkan garis spektrum; eV menjadi unit semula jadi
• **Enrico Fermi** (1942) - Reaksi berantai nuklear terkawal pertama melepaskan tenaga skala MeV
• **Projek Manhattan** (1945) - Ujian Trinity menunjukkan kesetaraan ~22 kilotan TNT (~90 TJ)

Tenaga nuklear mengesahkan E=mc²: pembelahan menukar 0.1% jisim kepada tenaga—berjuta-juta kali lebih padat daripada bahan api kimia.

Masyarakat pasca perang menstandardkan unit tenaga untuk utiliti, makanan, dan fizik sambil bergelut dengan bahan api fosil, tenaga boleh diperbaharui, dan kecekapan.

• **Standardisasi Kilowatt-jam** - Utiliti elektrik global mengguna pakai kWh untuk pengebilan
• **Pelabelan Kalori** (1960-an-90-an) - Tenaga makanan diseragamkan; FDA mewajibkan fakta pemakanan (1990)
• **Revolusi fotovoltaik** (1970-an-2020-an) - Kecekapan panel solar meningkat daripada <10% kepada >20%
• **Bateri litium-ion** (1991-kini) - Ketumpatan tenaga meningkat daripada ~100 kepada 250+ Wh/kg
• **Grid pintar & penyimpanan** (2010-an) - Pengurusan tenaga masa nyata dan bateri skala grid

Abad ke-21 mengiktiraf kos alam sekitar tenaga. Tumpuan beralih daripada sekadar menjana tenaga kepada menjana tenaga bersih dengan cekap.

• **Keamatan karbon** - Bahan api fosil mengeluarkan 400-1000 g CO₂/kWh; tenaga boleh diperbaharui mengeluarkan <50 g CO₂/kWh sepanjang hayat
• **Jurang penyimpanan tenaga** - Bateri menyimpan ~0.5 MJ/kg berbanding petrol 46 MJ/kg; kebimbangan julat berterusan
• **Integrasi grid** - Tenaga boleh diperbaharui yang berubah-ubah memerlukan penyimpanan dan tindak balas permintaan
• **Keperluan kecekapan** - LED (100 lm/W) vs pijar (15 lm/W); pam haba (COP > 3) vs pemanasan rintangan

Peralihan ke sifar bersih memerlukan elektrifikasi segala-galanya dan menjana elektrik itu dengan bersih—baik pulih sistem tenaga yang lengkap.

Label makanan menyenaraikan tenaga dalam Kalori (kcal). Badan anda menukarkannya kepada ATP untuk kerja selular dengan kecekapan ~25%.

• **Kadar metabolik basal** - ~1,500-2,000 kcal/hari (6-8 MJ) untuk terus hidup
• **Larian maraton** - Membakar ~2,600 kcal (~11 MJ) dalam masa 3-4 jam
• **Bar coklat** - ~250 kcal boleh membekalkan kuasa kepada komputer riba 60W selama ~4.5 jam (jika 100% cekap)
• **Matematik diet** - 1 paun lemak = ~3,500 kcal defisit; defisit 500 kcal/hari = 1 paun/minggu

Bil elektrik mengenakan caj setiap kWh. Memahami penggunaan perkakas membantu mengurangkan kos dan jejak karbon.

• **LED lwn pijar** - 10W LED = 60W cahaya pijar; menjimatkan 50W × 5 jam/hari = 0.25 kWh/hari = RM9/bulan
• **Beban hantu** - Peranti dalam mod siap sedia membazirkan ~5-10% tenaga isi rumah (~1 kWh/hari)
• **Pam haba** - Memindahkan 3-4 kWh haba menggunakan 1 kWh elektrik (COP > 3); pemanas rintangan adalah 1:1
• **Pengecasan kereta elektrik** - Bateri 60 kWh pada RM0.15/kWh = RM9 untuk caj penuh (berbanding RM40 setara petrol)

Kenderaan menukar tenaga bahan api kepada tenaga kinetik dengan kerugian yang ketara. EV adalah 3 kali lebih cekap daripada enjin pembakaran dalaman.

• **Kereta petrol** - 30% cekap; 1 gelen (132 MJ) → 40 MJ kerja berguna, 92 MJ haba
• **Kereta elektrik** - 85% cekap; 20 kWh (72 MJ) → 61 MJ ke roda, 11 MJ kerugian
• **Brek regeneratif** - Memulihkan 10-25% tenaga kinetik kembali ke bateri
• **Aerodinamik** - Menggandakan kelajuan akan menggandakan kuasa seretan yang diperlukan sebanyak empat kali (P ∝ v³)

Industri berat menyumbang ~30% daripada penggunaan tenaga global. Kecekapan proses dan pemulihan haba sisa adalah kritikal.

• **Pengeluaran keluli** - ~20 GJ setiap tan (5,500 kWh); relau arka elektrik menggunakan sekerap dan kurang tenaga
• **Peleburan aluminium** - ~45-55 GJ setiap tan; sebab itu kitar semula menjimatkan 95% tenaga
• **Pusat data** - ~200 TWh/tahun secara global (2020); PUE (Keberkesanan Penggunaan Kuasa) mengukur kecekapan
• **Pengeluaran simen** - ~3-4 GJ setiap tan; menyumbang 8% daripada pelepasan CO₂ global

Suria, angin, dan hidro menukar tenaga ambien kepada elektrik. Faktor kapasiti dan ketidakstabilan membentuk penggunaan.

• **Panel solar** - ~20% kecekapan; 1 m² menerima ~1 kW cahaya matahari puncak → 200W × 5 jam matahari/hari = 1 kWh/hari
• **Faktor kapasiti turbin angin** - 25-45%; turbin 2 MW × 35% CF = 6,100 MWh/tahun
• **Hidroelektrik** - 85-90% cekap; 1 m³/s jatuh 100m ≈ 1 MW
• **Kecekapan pusingan penyimpanan bateri** - 85-95% cekap; kerugian sebagai haba semasa mengecas/menyahcas

Dari pemecut zarah hingga fusi laser, penyelidikan fizik beroperasi pada tahap tenaga yang ekstrem.

• **Pelanggar Hadron Besar** - 362 MJ disimpan dalam pancaran; perlanggaran proton pada 13 TeV
• **Fusi laser** - NIF menghantar ~2 MJ dalam nanosaat; mencapai titik pulang modal pada 2022 (~3 MJ keluar)
• **Isotop perubatan** - Siklotron memecut proton kepada 10-20 MeV untuk pengimejan PET
• **Sinar kosmik** - Zarah tenaga tertinggi yang dikesan: ~3×10²⁰ eV (~50 J dalam satu proton!)

kW ialah kuasa (kadar). kWh ialah tenaga (kW × jam). Bil menggunakan kWh.

Ya. ‘Kalori’ makanan bersamaan dengan 1 kilokalori (kcal) = 4.184 kJ.

Tenaga (kWh) × tarif (setiap kWh). Contoh: 2 kWh × RM0.20 = RM0.40.

Pengukuran sejarah pada suhu yang berbeza membawa kepada varian (IT, termokimia). Untuk pemakanan, gunakan kcal.

eV adalah semula jadi untuk skala atom/zarah. Tukar kepada J untuk konteks makroskopik.

Output tenaga sebenar dari semasa ke semasa dibahagikan dengan output jika loji itu beroperasi pada kuasa penuh 100% masa.