Fisika Lingkungan pertemuan kedua (2).pdf

Fisika lingkungan

1. Fisika Lingkungan
Rabu, 3 September 2025
Pekan Kedua
Dr. Ellianawati
Online

2. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi Kinetik (Gerak)
•Definisi: Energi yang dimiliki benda karena
gerakannya.
•Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
⚬Kincir angin: energi kinetik angin → energi
mekanik turbin → energi listrik (PLTB).
⚬Gelombang laut: energi kinetik air laut
dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga
gelombang.
⚬Transportasi hijau: sepeda memanfaatkan energi
otot manusia (konversi energi kimia dari makanan
menjadi energi kinetik).

3. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi Potensial
•Definisi: Energi yang dimiliki benda karena
kedudukannya atau kondisi tertentu.
•Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
⚬PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air): air di
waduk punya energi potensial gravitasi → jatuh →
memutar turbin → listrik.
⚬Bendungan mikrohidro di desa → memanfaatkan
energi potensial air sungai.
⚬Tanaman biomass menyimpan energi potensial
kimia yang bisa digunakan sebagai sumber
bioenergi.

4. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi Panas (Termal)
•Definisi: Energi yang terkait dengan suhu dan
pergerakan partikel zat.
•Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
⚬Panel surya termal: menyerap panas matahari →
memanaskan air untuk kebutuhan rumah tangga.
⚬Energi geotermal: panas bumi dimanfaatkan
untuk pembangkit listrik (contoh: Dieng,
Kamojang).
⚬Efek rumah kaca: energi panas dari matahari
terjebak di atmosfer → kenaikan suhu global.

5. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi Listrik
•Definisi: Energi akibat pergerakan muatan listrik.
•Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
⚬Mobil listrik: lebih ramah lingkungan karena
mengurangi emisi gas buang.
⚬Smart grid: sistem jaringan listrik modern untuk
distribusi energi lebih efisien.
⚬Penggunaan listrik dari PLTS (Pembangkit Listrik
Tenaga Surya) untuk desa terpencil → solusi
energi berkelanjutan.

6. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi Kimia
•Definisi: Energi yang tersimpan dalam ikatan molekul.
•Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
⚬Bahan bakar fosil: minyak, batubara, gas →
diubah jadi listrik tetapi berdampak polusi &
pemanasan global.
⚬Biogas: kotoran ternak → fermentasi →
menghasilkan metana → energi memasak/ listrik.
⚬Biofuel: biodiesel dari minyak kelapa sawit atau
jagung → energi alternatif yang lebih ramah
lingkungan dibanding fosil.

7. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi Radiasi (Cahaya)
•Definisi: Energi yang dipancarkan dalam bentuk
gelombang elektromagnetik.
•Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
⚬Panel surya fotovoltaik: mengubah cahaya
matahari → listrik.
⚬Fotosintesis: tumbuhan mengubah energi cahaya
→ energi kimia → rantai makanan.
⚬Desalinasi tenaga surya: sinar matahari
menguapkan air laut → kondensasi jadi air tawar.

8. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi Nuklir
•Definisi: Energi yang dihasilkan dari reaksi inti
atom.
•Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
⚬PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) →
energi bersih (minim emisi karbon), namun
punya risiko limbah radioaktif.
⚬Isotop radioaktif untuk pemantauan polusi air
dan tanah.

9. Konsep Energi &
Aplikasinya dalam
Fisika Lingkungan
Energi dalam Sistem Ekosistem
Contoh aplikasi Fisika Lingkungan:
•Aliran energi dalam rantai makanan: energi cahaya
matahari → tumbuhan (produsen) → hewan
(konsumen) → dekomposer.
•Daur karbon: energi kimia dalam karbon
berpindah melalui fotosintesis, respirasi,
pembakaran bahan bakar.
•Pengelolaan sampah organik: sampah jadi kompos
atau biogas (energi kimia → energi panas/listrik).

10. Hukum Kekekalan Energi dalam
Fisika Lingkungan
Prinsip Dasar
•Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa:
•Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, hanya dapat
diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Jumlah total energi dalam
sistem tertutup adalah konstan.
•Dalam lingkungan, energi tidak pernah hilang, tetapi bisa:
⚬berpindah antar komponen ekosistem (matahari → tumbuhan →
hewan → manusia),
⚬berubah bentuk (kimia → panas → gerak → listrik),
⚬menyebar ke lingkungan (energi panas ke atmosfer).

11. Hukum Kekekalan Energi dalam
Fisika Lingkungan
Perspektif Fisika Lingkungan
Hukum ini sangat relevan dalam menjelaskan siklus energi di alam dan
dampak aktivitas manusia terhadap lingkungan.
a. Aliran Energi di Ekosistem
•Matahari memancarkan energi radiasi → diserap tumbuhan → diubah
menjadi energi kimia (glukosa).
•Energi berpindah melalui rantai makanan: produsen → konsumen →
dekomposer.
•Total energi tetap, tetapi kualitas energi menurun (sebagian
terlepas sebagai panas → hukum II termodinamika).

12. Hukum Kekekalan Energi
dalam Fisika Lingkungan
b. Pemanasan Global & Energi
•Energi panas bumi meningkat karena gas rumah kaca menahan radiasi
inframerah di atmosfer.
•Energi matahari tetap masuk, tetapi keluar lebih sedikit → suhu bumi naik.
•Kekekalan energi menjelaskan: energi tidak hilang, tetapi terperangkap
dalam sistem atmosfer.
c. Pembangkit Listrik & Polusi
•Energi kimia batubara → panas → mekanik → listrik.
•Energi tidak hilang, tetapi sebagian besar berubah jadi panas buangan + gas
emisi (CO₂, SO₂).
•Inilah sebabnya pembangkit listrik berbahan fosil boros energi & berisiko
lingkungan.

13. Hukum Kekekalan Energi
dalam Fisika Lingkungan
d. Energi Terbarukan
•Pada PLTS, energi radiasi matahari → listrik.
•Tidak ada energi yang hilang, hanya berpindah bentuk
dengan dampak lingkungan minimal.
•Ini contoh penerapan hukum kekekalan energi yang sejalan
dengan konservasi lingkungan.

14. Contoh Kontekstual
Penerapan Hukum Kekekalan Energi
Fenomena
Lingkungan
Transformasi Energi Implikasi Lingkungan
Fotosintesis Radiasi matahari → energi kimia (glukosa)Dasar rantai makanan, sumber energi ekosistem
PLTA Energi potensial air → mekanik → listrik
Energi bersih, tapi bisa mengganggu ekosistem
sungai
PLTU BatubaraEnergi kimia → panas → listrik + panas buanganEmisi karbon, pemanasan global
Efek Rumah Kaca
Radiasi matahari → panas → terperangkap
atmosfer
Perubahan iklim
Energi BiogasEnergi kimia limbah organik → panas/listrikMengurangi sampah, sumber energi terbarukan
Kebakaran Hutan
Energi kimia biomassa → panas, cahaya, gas
buang
Polusi udara, kehilangan biodiversitas
AC/ Pendingin
Energi listrik → pendinginan ruangan, panas ke
luar
Boros energi listrik, kontribusi efek rumah kaca

15. Hubungan Kekekalan Energi
dengan Isu Lingkungan
Efisiensi Energi
•Hukum ini
mengingatkan bahwa
energi tidak hilang,
tetapi sering terbuang
dalam bentuk panas.
•Efisiensi berarti
mengurangi energi
yang "terbuang" agar
lebih bermanfaat.
Dampak Lingkungan dari
Transformasi Energi
•Semua aktivitas manusia
(transportasi, listrik,
industri) → mengubah
energi.
•Energi memang tetap, tapi
bentuk hasilnya bisa
berbahaya (polusi, limbah,
emisi gas).

16. Hubungan Kekekalan Energi
dengan Isu Lingkungan
Keseimbangan
Ekosistem
•Dalam ekosistem,
energi selalu mengalir.
Jika salah satu jalur
energi terputus
(misalnya deforestasi
→ hilangnya
produsen), aliran
energi terganggu.
Konservasi Energi &
Lingkungan
•Upaya menghemat energi
= memperlambat
eksploitasi sumber daya.
•Sejalan dengan konservasi
lingkungan karena
mengurangi polusi &
menjaga keberlanjutan.

17. Energi dalam Perspektif
Fisika Lingkungan
1.Energi sebagai Dasar Kehidupan dan Ekosistem
•Energi adalah “mata uang universal” dalam
ekosistem. Semua makhluk hidup membutuhkan
energi untuk bertahan hidup.
•Aliran energi ekosistem:
⚬Matahari → tumbuhan (produsen) → hewan
(konsumen) → dekomposer.
⚬Dalam setiap perpindahan tingkat trofik, energi
tidak hilang tetapi berubah bentuk dan sebagian
besar dilepaskan sebagai panas (Hukum II
Termodinamika).
•Perspektif lingkungan: menjaga keseimbangan
ekosistem berarti menjaga sumber energi alami.

18. Energi dalam Perspektif
Fisika Lingkungan
2. Energi dan Siklus Alam
•Fisika lingkungan memandang energi sebagai
penggerak utama siklus alam:
•Siklus air: energi matahari menguapkan air laut →
hujan → aliran sungai → kembali ke laut.
•Siklus karbon: energi kimia dalam karbon berpindah
melalui fotosintesis, respirasi, pembakaran, dan
dekomposisi.
•Siklus iklim: distribusi energi matahari memengaruhi
angin, arus laut, musim, dan cuaca global.
•Pemahaman energi dalam siklus ini penting untuk
menjelaskan fenomena seperti banjir, kekeringan,
rob, pemanasan global, dan perubahan iklim.

19. Energi dalam Perspektif
Fisika Lingkungan
3. Energi dan Isu Lingkungan Globa
a. Energi Fosil & Dampaknya
•Batubara, minyak bumi, gas alam menyimpan energi
kimia yang bisa diubah menjadi listrik.
•Dampak: polusi udara, efek rumah kaca, pemanasan
global, kerusakan ekosistem tambang.
•Dari perspektif lingkungan, ini tidak berkelanjutan.
b. Energi Terbarukan
•Matahari, angin, air, panas bumi, biomassa → sumber
energi yang tersedia terus-menerus.
•Dampak lingkungan relatif kecil dibanding energi fosil.
•Contoh: PLTS di desa terpencil mengurangi
ketergantungan pada genset berbahan bakar fosil.

20. Energi dalam Perspektif
Fisika Lingkungan
3. Energi dan Isu Lingkungan Globa
c. Efisiensi & Konservasi Energi
•Energi memang kekal, tetapi kualitasnya
menurun (entropi meningkat).
•Menghemat energi = mengurangi transformasi
energi yang tidak efisien → menekan emisi &
limbah.
•Konservasi energi = bagian dari konservasi
lingkungan.

21. Energi dalam Perspektif
Fisika Lingkungan
4. Energi dan Perubahan Iklim
•Pemanasan global adalah bukti hukum
kekekalan energi dalam sistem bumi: energi
matahari tetap masuk, tapi terperangkap lebih
banyak di atmosfer karena gas rumah kaca.
•Gelombang panas, badai ekstrem, kenaikan
muka laut → semua terkait dengan distribusi
energi panas di bumi.
•Perspektif fisika lingkungan: memahami
distribusi energi ini membantu mitigasi
bencana dan adaptasi iklim.

22. Energi dalam Perspektif
Fisika Lingkungan
5. Energi dalam Sistem Sosial-Lingkungan
•Energi bukan hanya masalah fisika, tapi juga
menyangkut kebijakan, sosial, dan
keberlanjutan.
•Contoh integrasi:
⚬Energi listrik dari PLTU murah tapi
mencemari lingkungan.
⚬Energi surya/angin lebih bersih, tapi butuh
investasi besar di awal.
⚬Perspektif fisika lingkungan menekankan
trade-off antara kebutuhan energi dan
kelestarian lingkungan.

23. Contoh Konkret Perspektif Energi
dalam Fisika Lingkungan
Bentuk EnergiContoh Aplikasi Lingkungan Dampak & Perspektif
Radiasi matahariPanel surya, fotosintesis Energi bersih, dasar kehidupan, mitigasi CO₂
Potensial airPLTA, mikrohidro Energi bersih, bisa mengubah ekosistem sungai
Panas bumi Pembangkit geotermal Ramah lingkungan, potensi besar di Indonesia
Kinetik anginKincir angin, PLTB Energi hijau, tergantung kondisi alam
Kimia (fosil)Batubara, minyak, gas Energi besar tapi mencemari & tidak terbarukan
Kimia (biomassa)Biogas, biofuel Mengurangi limbah, energi alternatif berkelanjutan
Panas buanganIndustri, transportasi Jika tidak dikelola → meningkatkan polusi termal

24. Ada pertanyaan?
Tugas 2.
Mahasiswa membaca artikel energi
& menulis rangkuman