buku panduan guru - universiti sains malaysia
TRANSCRIPT
BUKU
PANDUAN
GURU Tenaga Diperbaharui Dan
Kecekapan Tenaga
PENYUNTING
Kamarulazizi Ibrahim
Fauziah Sulaiman
Ahmad Nurulazam Md. Zain
Abdul Malik Abdul Shukor
PUSAT PENDIDIKAN DAN LATIHAN BAGI
TENAGA DIPERBAHARUI DAN KECEKAPAN TENAGA
Cetakan Pertama
Julai 2001
Hak cipta
Pusat Pendidikan Dan Latihan Bagi Tenaga Diperbaharui Dan Kecekapan Tenaga (CETREE) Hak cipta terpelihara. Tidak dibenarkan mengeluar ulang mana-mana bahagian artikel, ilustrasi, dan isi kandungan buku ini dalam apa juga bentuk dan dengan cara apa jua sama ada secara fotokopi, elektronik, rakaman, mekanik, atau cara lain sebelum mendapat izin bertulis daripada penerbit. Perpustakaan Negara Malaysia Data Mengkatalog-dalam-Penerbitan Buku Panduan Guru Tenaga Diperbaharui Dan Kecekapan Tenaga Kamarulazizi Ibrahim, Fauziah Sulaiman, Ahmad Nurulazam Md. Zain, Abdul Malik Abdul Shukor
ISBN 983-9501-11-9
Dicetak Oleh :
Dayagraph Printing & Advertising (AS0146164-T)
PPRRAAKKAATTAA
Siri buku Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga ini disediakan dan ditulis khas untuk kegunaan para guru sains Tingkatan 1 hingga Tingkatan 5 sejajar dengan semakan semula Kurikulum Bersepadu Sekolah Menengah (KBSM). Siri buku ini yang berjudul seperti di bawah, terdiri daripada empat jilid yang disediakan untuk mencetuskan idea serta memenuhi minat guru dan pelajar dalam topik-topik tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga yang banyak diperkatakan sekarang ini: Buku Sumber Guru Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga Buku Panduan Guru Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga Buku Aktiviti Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga Koleksi Projek Ko-kurikulum Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga Struktur dan kandungan siri buku teks ini disusun mengikut sukatan yang ditetapkan oleh Kementerian Pendidikan Malaysia. Tujuan buku-buku ini diterbitkan adalah untuk membekalkan terutamanya para guru dengan pengetahuan komprehensif, panduan mengajar dan idea-idea untuk menjalankan eksperimen serta aktiviti ko-kurikulum yang melibatkan topik-topik tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga. Hal ini membolehkan para pelajar dapat mengembangkan daya pemikiran saintifik serta memupuk nilai-nilai murni yang melibatkan kehidupan seharian dan alam sekitar. Dalam Rancangan Malaysia Kelapan banyak usahasama dirancang untuk memastikan pembangunan sumber tenaga yang mampan termasuk tenaga diperbaharui untuk memenuhi keperluan tenaga dalam pembangunan ekonomi negara. Penggunaan tenaga diperbaharui sebagai bahan api kelima negara akan diperluaskan dalam tempoh rancangan ini dilaksanakan. Usaha akan dipergiatkan untuk memastikan kecukupan, kualiti dan jaminan bekalan tenaga serta menggalakkan lebih banyak penggunaan sumber gas dan tenaga diperbaharui dan seterusnya, membekalkan kapasiti penjanaan elektrik yang mencukupi. Buku Sumber Guru Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga mengandungi tujuh bab yang membincangkan topik-topik Tinjauan terhadap Tenaga dan Kecekapan Tenaga; Terma Suria; Fotovolta; Biojisim; Tenaga-tenaga Diperbaharui Lain (Hidro, Geoterma, Ombak dan Angin); Kecekapan Tenaga; dan Bahan dan Maklumat tentang Tenaga dalam Pendidikan. Topik-topik yang dibincangkan menerangkan aspek-aspek sumber tenaga serta gambarajah yang mudah difahami berkaitan dengan kehidupan seharian. Buku Panduan Guru Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga mengandungi lapan bab yang melibatkan perbincangan topik-topik berkaitan dengan tenaga diperbaharui dan yang tidak boleh diperbaharui, kesan penggunaan tenaga kepada persekitaran, amalan-amalan
penggunaan tenaga yang cekap, dan penggunaan tenaga nuklear dan kesannya. Buku ini yang mengandungi Sains Teras dalam tingkatan 1, 3 dan 5; Sains Tambahan dalam tingkatan 4; Kimia dalam tingkatan 4 dan 5; Kajihayat dalam tingkatan 4 dan Fizik dalam tingkatan 5 boleh digunakan sebagai panduan bagi para guru. Setiap topik dimulakan dengan Gambaran Keseluruhan Topik yang dibincangkan dengan jelas. Objektif Pengajaran, Konsep Utama, Aktiviti dan Prosedur Aktiviti Pelajar, dan Implikasi Sosial juga disertakan dalam setiap topik supaya dapat memudahkan guru untuk memulakan aktiviti di dalam kelas dan membuat rancangan pengajaran yang dapat merangsangkan minat pelajar terhadap tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga. Buku Aktiviti Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga berserta kit-kit demostrasi mengandungi empat topik termasuk Terma Suria, Fotovolta, Biojisim dan Kecekapan Tenaga yang disediakan sebagai satu pakej untuk menerangkan konsep tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga dengan lebih berkesan. Setiap topik mengandungi sekurang-kurangnya sepuluh eksperimen yang boleh dilakukan secara berasingan dengan prosedur-prosedur lengkap beserta panduan penyelesaian dan ia sejajar dengan maklumat yang disediakan dalam Buku Sumber Guru. Koleksi Projek Ko-kurikulum Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga yang juga melibatkan empat topik yang sama iaitu Terma Suria, Fotovolta, Biojisim dan Kecekapan Tenaga serta satu topik mengenai aktiviti lain telah disediakan sebagai pencetus idea bagi aktiviti kokurikulum yang boleh dijalankan di sekolah-sekolah. Perancangan aktiviti dilengkapi dengan butir-butir tempoh masa dan perbelanjaan yang diperlukan. Penglibatan ramai pelajar dapat menyemarakkan kesedaran dalam tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga. Diharapkan siri buku ini dapat membantu para guru dan pelajar secara tidak langsung, dalam memahami aspek-aspek tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga. Dalam usaha mempromosikan penggunaan teknologi tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga, pastinya ia dapat menjanjikan pembangunan masa hadapan yang lebih terjamin untuk kehidupan manusia keseluruhannya. Akhir sekali, dipanjatkan kesyukuran he hadrat Allah S.W.T. yang dengan izin Nya jua, usaha-usaha ini terhasil.
Kamarulazizi Ibrahim Fauziah Sulaiman Ahmad Nurulazam Md. Zain Abdul Malik Abdul Shukor
CETREE Pusat Pendidikan dan Latihan Tenaga Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga Universiti Sains Malaysia Julai 2001
PPEENNGGHHAARRGGAAAANN
Kami mengucapkan terima kasih kepada Kementerian Tenaga, Komunikasi dan Multimedia Malaysia, Kementerian Pendidikan Malaysia, Universiti Sains Malaysia dan Kerajaan Denmark melalui DANCED (Danish Cooperation for Environment and Development) kerana telah banyak memberi sokongan dalam menjayakan penulisan buku ini yang boleh membantu pemahaman tentang tenaga diperbaharui dan kecekapan tenaga diperingkat sekolah menengah. Kami juga mengucapkan setinggi-tinggi penghargaan kepada semua yang disenaraikan di bawah ini kerana telah memberi banyak idea, pendapat, sokongan padu dan dorongan dalam menjayakan usaha murni ini:
Dr. Sharifah Maimunah bt. Syed Zin, Pengarah Pusat Perkembangan Kurikulum; Encik Rusli b. Rashikin, Pengarah Jabatan Pendidikan Negeri Selangor; Encik Rosli b. Suleiman, Pegawai Pendidikan Pusat Perkembangan Kurikulum; Encik Morten Sondergaard, Ketua Penasihat Teknikal CETREE; Encik Akram b. Hj. Mohamad, Encik Jesper Vauvert, Encik Noordin b. Mohd. Noor, Encik Suandi b. Md. Kamari, Encik Abd. Rahman b. Khalid, Encik Abd. Razak b. Ismail, Cik Siti Rozlina bt. Mohamed Ali, dan Encik Kamal Ariffin b. Baharuddin, Cik Ee Bee Choo, Pn. Haslinda bt.Musa
KKAANNDDUUNNGGAANN
PRAKATA
PENGHARGAAN
mukasurat
1. SAINS TERAS UNTUK TINGKATAN 1
1.1 Jenis-Jenis Dan Sumber Tenaga 1 1.2 Konsep Tenaga Yang Tidak Boleh Diperbaharui 5 1.3 Konsep Tenaga Yang Boleh Diperbaharui 8 1.4 Sumber Tenaga Dan Pencemaran Alam Sekitar 12 1.5 Kegunaan Tenaga Suria 16 1.6 Kelebihan Dan Kekurangan Sumber Tenaga Yang Boleh Diperbaharui 19 1.7 Penggunaan Tenaga Yang Cekap 21 1.8 Amalan Untuk Kecekapan Tenaga Dan Penggunaan Tenaga Yang Cekap 24
2. SAINS TERAS UNTUK TINGKATAN 3
2.1 Pengiraan Kos Penggunaan Tenaga Elektrik 27 2.2 Konsep Pembaziran Penggunaan Tenaga 32 2.3 Amalan-Amalan Yang Menyebabkan Pembaziran Tenaga 35 2.4 Tindakan Membantu Penjimatan Penggunaan Tenaga Dalam Kehidupan
Seharian 39
3. SAINS TERAS UNTUK TINGKATAN 5
3.1 Impak Penggunaan Bahanapi Fosil Ke Atas Persekitaran Seperti Pencemaran Persekitaran Dan Pemanasan Global (Global Warming)
45
4. SAINS TAMBAHAN UNTUK TINGKATAN 4
4.1 Jenis-Jenis Tenaga Diperbaharui 50 4.2 Teknologi Tenaga Diperbaharui Dan Impaknya Ke Atas Alam Sekitar, Sosial
Dan Ekonomi 54
4.3 Rasional Kepentingan Untuk Meneroka Tenaga Diperbaharui 58 4.4 Cara-Cara Untuk Meneroka Tenaga Diperbaharui 62 4.5 Kaedah-Kaedah Memperolehi Tenaga Suria 66 4.6 Teknologi Tenaga Yang Diperbaharui 73 4.7 Prinsip Sel Suria 78 4.8 Menganalisis Output Sel Suria 82 4.9 Menilai Prospek Teknologi Tenaga Suria 85
mukasurat
5. KIMIA UNTUK TINGKATAN 4
5.1 Petroleum Sebagai Sumber Bahan Asli Organik 90
6. KIMIA UNTUK TINGKATAN 5
6.1 Penggunaan Alkohol Sebagai Satu Sumber Tenaga 95
7. BIOLOGI UNTUK TINGKATAN 4
7.1 Penggunaan Mikro-Organisma Dalam Penghasilan Tenaga Biojisim 100
8. FIZIK UNTUK TINGKATAN 5
8.1 Penggunaan Tenaga Elektrik Secara Cekap 105 8.2 Penggunaan Tenaga Elektrik Dan Alam Sekitar 109 8.3 Penyelenggaraan Alat-Alat Elektrik Dan Penjimatan Tenaga 113 8.4 Tenaga Nuklear, Pembuangan Sisa Nuklear Dan Alam Sekitar 117 8.5 Tenaga Nuklear Sebagai Sumber Tenaga Altenatif 122
BIODATA RINGKAS PENULIS
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 1
1. SAINS TERAS UNTUK TINGKATAN 1
Nordin Abd. Razak
1.1 JENIS-JENIS DAN SUMBER
TENAGA
1.1.1 Pendahuluan
Terdapat pelbagai jenis tenaga yang
membolehkan manusia menjalankan
pelbagai aktiviti seharian. antaranya adalah
tenaga kinetik, tenaga keupayaan, tenaga
kimia, tenaga elektrik, tenaga haba, tenaga
mekanik, tenaga cahaya, tenaga nuklear dan
tenaga bunyi. Setiap bentuk atau jenis
tenaga ini mempunyai kepentingannya yang
tertentu. Sebagai contoh, tenaga elektrik
banyak digunakan di rumah untuk
mendengar radio, memasak, membasuh
pakaian dan lain-lain lagi. Bolehkah anda
menghubungkaitkan kepentingan
kepelbagaian jenis tenaga yang lain dengan
kehidupan seharian kita?
Setiap jenis bentuk tenaga ini terhasil
daripada sumber-sumber yang tertentu.
Terdapat banyak sumber untuk
membolehkan pelbagai jenis bentuk tenaga
dihasilkan sama ada secara langsung atau
secara tidak langsung. Dipercayai matahari
ialah sumber tenaga yang utama. Hampir
semua sumber tenaga yang lain datangnya
daripada matahari. Tumbuhan umpamanya
menyerap cahaya matahari dan digunakan
dalam proses tumbesarannya. Manusia dan
haiwan memakan tumbuhan dan tenaga
yang tersimpan dalam tumbuhan tersebut
dipindahkan kepada manusia dan haiwan.
Apabila tumbuhan, manusia dan haiwan
mati, jasad akan terurai dan untuk tempoh
masa yang lama tenaga bertukar bentuk dan
tersimpan sebagai arang batu, petroleum dan
gas asli. Sumber tenaga yang terhasil
daripada bahan organik ini disebut sebagai
bahanapi fosil. Bahanapi fosil merupakan
sumber tenaga utama masa kini untuk
mendapatkan pelbagai jenis tenaga. Arang
batu umpamanya, digunakan dalam logi
janakuasa untuk menghasilkan tenaga
elektrik, petroleum digunakan dalam
kenderaan dan gas asli sebagai sumber
bahanapi untuk memasak. Tenaga daripada
cahaya matahari juga boleh digunakan
secara terus untuk menjana tenaga elektrik
dengan mengguna sel suria, dan tenaga
terma yang digunakan untuk memanaskan
air dan udara.
Terdapat juga beberapa bentuk sumber
tenaga yang lain antaranya adalah daripada
angin, ombak, air, geoterma, biojisim dan
bahan nuklear. Pada masa sekarang
penggunaan sumber tenaga lain untuk
menghasilkan pelbagai jenis bentuk tenaga
amat digalakkan untuk mengimbangi
penggunaan bahanapi fosil yang terlalu
banyak. Justeru, penggunaan bahanapi fosil
dapat dijimatkan supaya dapat digunakan
untuk jangka masa yang lama.
Sila lihat artikel yang ditulis oleh Mohd
Yusof Hj Othman & Kamaruzzaman Sopian
(2000). Tenaga dan Alam Sekitar. Dalam
Kamarulazizi & Zul Azhar (2000). Tenaga
Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga. Pulau
Pinang).
1.1.2 Objektif Pengajaran
▪ Menyatakan pelbagai jenis bentuk
tenaga.
▪ Menentu atau mengenalpasti sumber-
sumber untuk mendapatkan pelbagai
jenis bentuk tenaga.
1.1.3 Konsep Utama
▪ Konsep TENAGA
Apa maknanya “TENAGA”? Konsep ini
dapat menimbulkan pelbagai makna kepada
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 2
pelajar. Makna yang diberikan mungkin
boleh diterima sebagai betul dan tepat
seperti yang diterima oleh saintis ataupun
berbeza dan bersalahan dengan konsep
sebenar. Ramai ahli-ahli sains yang telah
mengkaji miskonsepsi pelajar tentang
konsep TENAGA. Sebagai guru, perkara ini
hendaklah disedari dan langkah-langkah
untuk memperbetulkan miskonsepsi pelajar
tentang konsep TENAGA adalah perlu.
Contoh-contoh pandangan pelajar terhadap
konsep tenaga;
o Tenaga diperlukan untuk
menyebabkan sesuatu berlaku.
( J. Osborn.(1986). Energy and fuel:
the meaning of ‘the go of things’.
The School Science Review. 68.
242:30)
o Hanya satu sahaja makna bagi
tenaga dalam sains iaitu “keupayaan
untuk melakukan kerja”
(Duit,R.(1986). In search of an
energy concept.In Driver, Rosalind
& Miller,R.(Eds). Energy Matters.
Centre for Studies in Science and
Mathematics Education. University
of Leads).
o Tenaga ialah kuasa.
o Semua tenaga datangya daripada
matahari.
o Tenaga tersimpan dalam makanan
dan bahanapi.
o Tenaga dihasilkan di stesen
janakuasa
(Scott, Brook, Wells &
Driver.(1990). Teaching and
Learning about energy. Centre for
Studies in Science and Mathematics
Education. University of Leads)
Apakah konsep sebenar TENAGA? Dalam
buku teks Sains Tingkatan Satu KBSM,
tenaga ialah sesuatu yang boleh melakukan
kerja. Maknanya tanpa tenaga, tiada apa-apa
pun yang dapat dilakukan. Jonathan
Osborne(1990) telah menyatakan “tenaga
bukan penyebab kepada pelbagai proses dan
menyatakan sesuatu itu berlaku kerana ia
mempunyai tenaga adalah tidak
benar…..Pernyataan yang lebih sesuai ialah
tenaga diperlukan untuk mengangkat objek
atau menggerakkan kereta. Tanpa tenaga,
proses ini tidak boleh berlaku.”(energy is
not the cause of any process and to say that
something happens because it has energy is
wrong……..A more appropriate statement
would be that energy is needed to lift a
weight, set a car in motion. Without a source
of energy, these processes cannot happen)
Berdasarkan pernyataan ini maka dapatlah
dikatakan TENAGA ialah sesuatu yang
diperlukan untuk melakukan sesuatu
kerja dan sesuatu proses.
▪ Pelbagai Jenis Tenaga
o Tenaga Kinetik
Tenaga yang dipunyai oleh objek
atau jasad yang bergerak.
o Tenaga Keupayaan
Tenaga yang tersimpan di dalam
sesuatu benda atau objek disebabkan
oleh kedudukannya atau
keadaannya.
o Tenaga Kimia
Tenaga yang tersimpan dalam
sesuatu bahan. Tenaga ini terbebas
apabila bahan itu bertindak balas
secara kimia
o Tenaga Elektrik
Tenaga yang terhasil daripada
tindakbalas kimia di dalam bateri,
oleh geseran atau janakuasa. Ia
merupakan satu bentuk aliran
elektron yang boleh ditukarkan
kepada bentuk tenaga yang lain
seperti cahaya, haba, bunyi dan
mekanikal.
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 3
o Tenaga Haba
Tenaga yang dipunyai oleh benda-
benda atau jasad yang panas.
o Tenaga Cahaya
Tenaga yang terhasil apabila sesuatu
jasad mengeluarkan cahaya.
o Tenaga Nuklear
Tenaga yang terhasil apabila bahan-
bahan radioaktif mengalami
pereputan dan dalam keadaan
tertentu boleh menghasilkan tenaga
elektrik.
o Tenaga Bunyi
Tenaga yang terhasil oleh benda-
benda yang bergetar.
▪ Bahanapi
Bahanapi ialah sebarang bahan yang
dapat dibakar untuk menghasilkan
tenaga haba.
▪ Bahanapi fosil
Bahanapi fosil ialah bahanapi yang
terbentuk daripada bahan organik
yang telah mati dan tertanam
beribu-ribu tahun dahulu. Bahan
organik ini berubah bentuk kepada
arang batu, petroleum dan gas asli.
1.1.4 Aktiviti Pelajar
Guru boleh menjalankan beberapa aktiviti
bersama pelajar:
▪ Menyenaraikan pelbagai jenis tenaga.
▪ Mencari bentuk-bentuk tenaga dalam
satu ‘Word Search’ (mengesan
perkataan).
▪ Menyenaraikan sumber-sumber tenaga.
o Mengenalpasti sumber
tenaga yang tersimpan
o Menghubungkaitkan
sumber tenaga dengan tenaga yang
dibebaskan
▪ Membuat peta konsep untuk
menghubungkaitkan pelbagai konsep
bentuk tenaga dan sumbernya.
▪ Mencari maklumat daripada internet.
1.1.5 Bahan Pengajaran
▪ Kertas Mahjong
▪ Marker pen
▪ Manila kad yang dipotong 1 kaki x 3
inci yang mengandungi pelbagai
perkataan/konsep yang ada kaitan
dengan konsep yang diajar.
▪ Kad ‘Word Search’
▪ Lembaran kerja untuk Aktiviti 4.2 dan
4.3.1
1.1.6 Prosedur Aktiviti
▪ Menyenaraikan dan menyusun mengikut
keutamaan pelbagai bentuk tenaga
Aktiviti 1:
Minta pelajar dalam kumpulan
(1 kumpulan tediri daripada empat
orang) berbincang dan menyenaraikan
bentuk-bentuk tenaga yang diketahui
oleh mereka Berikan 1 kumpulan sehelai
kertas dan 1 batang marker pen dan
minta pelajar dalam kumpulan secara
bergilir ( 1 --- 2 --- 3 --- 4 dan
diulangi semula ) menulis bentuk tenaga
yang mereka tahu. Tampalkan hasil
kerja pada dinding dan minta setiap
kumpulan pelajar bergerak ke kumpulan
lain dan menambah bentuk tenaga yang
tidak terdapat dalam kumpulan tersebut.
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 4
o Kemudian pilih satu kumpulan dan
kongsi dapatan dengan rakan
mereka.
o Minta setiap kumpulan
menggunakan senarai yang telah
diperolehi tadi dan tuliskan
kegunaan tenaga tersebut dalam
kehidupan seharian.
▪ Mencari bentuk-bentuk tenaga dan
satu ‘Word Search’ (mengesan
perkataan)
Sediakan satu ‘Word Search’ yang
mengandungi jenis-jenis tenaga dan minta
pelajar dalam kumpulan selesaikan ‘Word
Search’ tersebut. Boleh adakan pertandingan
antara kumpulan.
▪ Menyenaraikan sumber-sumber tenaga.
o Menentukan tenaga yang tersimpan
Edarkan lembaran kerja,
(Lampiran 1) yang
mengandungi maklumat tentang
objek kepada kumpulan pelajar
dan minta mereka fikirkan
jawapannya. Bincangkan
jawapan mereka.
Guru/pelajar boleh tambah
gambar lain.
o Menghubungkait sumber tenaga
Berikan kepada pelajar satu lembaran kerja
(Lampiran 2) yang ada gambar yang
menunjukkan pelbagai aktiviti dan proses
dan minta mereka kenal pasti sumber tenaga
yang menyebabkan berlakunya pelbagai
kejadian/proses.
▪ Membuat peta konsep untuk
menghubungkaitkan pelbagai konsep
bentuk tenaga dan sumbernya.
o Sediakan kad-kad yang
mengandungi perkataan atau
konsep-konsep tenaga, jenis/bentuk
tenaga dan sumber-sumbernya.
o Minta mereka susun dan
hubungkaitkan konsep-konsep itu.
Minta mereka lukiskan garis
menghubungkan antara konsep-
konsep tersebut dan tulis satu
perkataan antara konsep-konsep itu.
o Pilih beberapa kumpulan pelajar
untuk menerangkan peta konsep
yang telah dibina.
Melayari internet – menerokai pelbagai
laman web yang ada menerangkan tentang
jenis dan sumber-sumber tenaga. Aktiviti ini
boleh dibuat dalam kumpulan. Setiap
kumpulan perlu membuat persembahan hasil
pencarian yang telah dilakukan.
1.1.7 Implikasi Sosial
▪ Topik ini memberikan kesedaran
bahawa tenaga amat penting dalam
menjalankan aktiviti kehidupan
seharian. Tanpa tenaga tidak banyak
yang boleh dilakukan. Bayangkan
keadaan yang akan terjadi jika tidak ada
tenaga – akan wujudkah kehidupan pada
muka bumi ini?
▪ Kewujudan pelbagai sumber tenaga
membolehkan manusia menjana
pelbagai jenis tenaga untuk menjalankan
kegiatan seharian. Individu dan
masyarakat perlu menghargai pelbagai
jenis sumber tenaga ini dan menyedari
bahawa satu hari nanti ada sumber
tenaga ini akan habis digunakan.
Justeru, perlulah ada sifat menghargai
dan berjimat cermat.
▪ Masyarakat juga perlu menyedari
bahawa ada sumber bahanapi utama
seperti bahanapi fosil akan habis suatu
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 5
hari nanti. Justeru, penggunaan sumber
tenaga yang lain perlu ditingkatkan.
▪ Matahari ialah sumber tenaga yang
paling utama. Malaysia sebagai sebuah
negara yang menerima pancaran cahaya
matahari yang banyak perlu
mengeksploitasi sumber tenaga yang
percuma ini untuk menjana tenaga.
Masyarakat juga perlu disedarkan akan
penggunaan sumber tenaga ini bagi
menggantikan penggunaan bahanapi
fosil yang semakin menyusut
kuantitinya.
▪ Individu juga perlu menyedari bahawa
ada sumber tenaga yang akan
menghasilkan kesan sampingan
(memudaratkan). Oleh sebab itu,
hendaklah mengambil sikap berhati-hati
apabila menggunakan sumber tenaga
tersebut – contohnya bahan nuklear.
1.2 KONSEP TENAGA TIDAK
DIPERBAHARUI
1.2.1 Pendahuluan
Sumber tenaga boleh dikategorikan kepada
dua, iaitu sumber tenaga diperbaharui dan
sumber tenaga tidak diperbaharui. Sumber
tenaga tidak diperbaharui bermaksud sumber
tenaga ini amat sukar untuk digantikan
setelah ia digunakan. Sumber tenaga tidak
diperbaharui ini digunakan dengan cepat
tetapi akan mengambil yang masa lama
iaitu beribu-ribu tahun untuk dihasilkan
semula.
Arang batu, petroleum, gas asli dan bahan
nuklear dikelaskan sebagai sumber tenaga
tidak diperbaharui. Arang batu, petroleum
dan gas asli ini dikenali juga sebagai
bahanapi fosil kerana ia terhasil daripada
bahan-bahan organik yang telah mati dan
mereput. Arang batu terhasil berjuta tahun
dahulu daripada tumbuhan yang telah
mereput dan tertanam dalam lapisan-lapisan
batuan. Di bawah tindakan haba dan
tekanan, sisa tumbuhan ini mengalami
perubahan kimia dan menyebabkannya
berubah menjadi arang batu. Ia digunakan
dalam stesen janakuasa untuk menghasilkan
tenaga elektrik dan juga tenaga haba dalam
industri-industri.
Petroleum ialah minyak mentah. Petroleum
terbentuk daripada penguraian tumbuh-
tumbuhan dan haiwan-haiwan yang hidup di
laut berjuta-juta tahun dahulu. Apabila
organisme-organisme ini mati, bangkainya
mendap ke dasar laut, mereput dan
kemudian tertimbus oleh lapisan-lapisan
batu enapan. Hasil tindakan haba dan
tekanan yang tinggi, bahan mereput ini
akhirnya bertukar menjadi petroleum –
sejenis cecair yang berwarna hitam yang
pekat dan melekit. Petroleum digunakan
dengan meluas pada masa kini sebagai
sumber tenaga.
Gas asli pula merupakan sumber bahanapi
yang diperoleh dari dalam kerak bumi. Gas
asli terdiri daripada campuran beberapa jenis
gas, dan kebanyakannya gas hidrokarbon.
Sembilan puluh peratus daripada gas asli
terdiri daripada metana. Selebihnya ialah
etana, propane dan butana. Ahli kajibumi
mempercayai bahawa gas asli terbentuk
bersama-sama dengan petroleum sejak
berjuta-juta tahun dahulu. Gas asli biasanya
terdapat di atas lapisan petroleum.
Tenaga nuklear ialah tenaga yang
dibebaskan apabila atom-atom sesuatu unsur
radioaktif ditindakbalaskan dalam reaktor
nuclear. Tindakbalas ini akan menghasilkan
tenaga haba. Tenaga ini digunakan untuk
memanaskan air menjadi stim yang boleh
memutarkan turbin bagi menjana tenaga
elektrik.
Terdapat data-data yang menunjukkan
bahawa penggunaan sumber tenaga daripada
bahanapi fosil ini akan habis suatu hari
nanti. Dipercayai, gas asli akan habis pada
tahun 2020, petroleum pada tahun 2040 dan
arang batu pada tahun 2280. Apakah
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 6
tindakan kita sebagai pengguna untuk
memastikan sumber tenaga ini dapat
digunakan dalam tempoh yang lebih lama
daripada yang dijangkakan?
1.2.2 Objektif Pengajaran
▪ Menerangkan maksud sumber tenaga
tidak diperbaharui.
▪ Mengenalpasti sumber-sumber tenaga
tidak diperbaharui.
▪ Menerangkan cara menggunakan
sumber tenaga tidak diperbaharui secara
berhemat.
1.2.3 Konsep Utama
▪ Sumber tenaga tidak diperbaharui.
Sumber tenaga yang tidak boleh
diperbaharui bermaksud sumber tenaga
ini amat sukar untuk digantikan setelah
digunakan. Sumber tenaga yang tidak
boleh diperbaharui ini digunakan
dengan cepat tetapi akan mengambil
yang masa lama iaitu beribu-ribu tahun
untuk dihasilkan semula.
▪ Arang batu
▪ Petroleum
▪ Gas asli
Nota: Konsep-konsep di atas telah
dibincangkan dengan jelas dalam ringkasan
topik.
1.2.4 Aktiviti Pelajar
Dicadangkan:
▪ Memahami kejadian arang batu,
petroleum dan gas asli.
o Mencari dan menyusun maklumat
kejadian arang batu dan petroleum.
o Melengkapkan ayat atau silang kata
berasaskan maklumat yang
dikumpulkan/diberi.
▪ Mengenalpasti kegunaan arang batu,
petroleum dan gas asli
Menyenaraikan kegunaan arang batu,
petroleum dan gas asli dengan
menggunakan borang penyusun grafik
yang diberi. Seterusnya aktiviti ini akan
menjelaskan kepada pelajar konsep
sumber tenaga yang tidak boleh
diperbaharui.
▪ Perbincangan kumpulan tentang
penggunaan sumber tenaga berdasarkan
rangsangan yang diberikan oleh guru.
▪ Menentukan langkah-langkah untuk
menggunakan sumber tenaga yang tidak
boleh diperbaharui ini secara berhemat.
o Menjana idea dalam kumpulan
untuk menentukan langkah-langkah
menggunakan sumber tenaga yang
diperbaharui ini dengan bijak dan
berhemat serta mengenalpasti
punca-punca yang akan
menyebabkan sumber ini menyusut
dengan lebih cepat.
ATAU:
o Main peranan untuk
membincangkan masalah sumber
tenaga yang semakin menyusut
dalam dunia ini.
▪ Melukis poster untuk menyedarkan
orang ramai supaya menyedari sumber
tenaga semakin susut.
▪ Melukis poster untuk menyedarkan
orang ramai supaya menyedari sumber
tenaga semakin susut.
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 7
▪ Melayari laman web untuk mencari
maklumat tentang sumber tenaga tidak
diperbaharui.
1.2.5 Bahan Pengajaran
▪ Kertas lukisan
▪ Kertas mahjong
▪ Pen marker
▪ Nota dan soalan bercetak – kejadian
arang batu dan petroleum
1.2.6 Prosedur Aktiviti
▪ Mencari maklumat kejadian arang batu
dan petroleum.
o Sediakan nota tentang kejadian
arang batu dan petroleum. Susun
maklumat dalam bentuk senarai,
potong-potong dan letakkan dalam
sampul surat . Minta pelajar dalam
kumpulan baca dan susun senarai itu
mengikut urutan peristiwa. Berikan
masa lebih kurang 10 minit.
o Setelah itu, minta pelajar berkongsi
maklumat yang diperolehi dengan
semua ahli kelas. Guru akan dengar
dan perbetulkan maklumat yang
disusun oleh murid
o Edarkan pula kertas soalan dan teka
silang kata yang berkaitan dengan
maklumat yang telah dipelajari tadi.
Beri masa 10 minit.
▪ Mengenalpasti kegunaan arang batu,
petroleum dan gas asli.
o Berikan murid kertas mahjong dan
pen marker.
o Tanya murid “apakah tenaga yang
tersimpan dalam arang batu,
petroleum dan gas asli?”
o Minta mereka bincangkan jenis-
jenis tenaga yang boleh diperolehi
daripada bahanapi fosil ini dan cara
untuk mendapatkannya. Catatkan
perbincangan di atas kertas
mahjong.
o Minta mereka kenalpasti kegunaan
setiap jenis sumber tenaga tersebut.
Gunakan borang penyusun grafik
(Lampiran 3) yang diedarkan
kepada setiap kumpulan. Berikan
masa 5 – 10 minit. Kongsi jawapan
atau hasil perbincangan dengan
murid-murid lain dalam kelas.
o Jelaskan konsep sumber tenaga
tidak diperbaharui dengan
mengemukakan soalan “ Ramalkan
apakah yang akan terjadi kepada
kuantiti arang batu, petroleum dan
gas asli jika digunakan berterusan?”
▪ Edarkan kertas yang mengandungi carta
pai (Lampiran 4) yang mengandungi
maklumat penggunaan tenaga dunia.
Minta pelajar secara berkumpulan
membincangkan jawapan daripada
soalan-soalan yang dikemukakan.
Bincangkan dengan kelas.
▪ Menentukan langkah-langkah untuk
menggunakan sumber tenaga tidak
diperbaharui ini secara berhemat.
Minta murid berbincang dalam
kumpulan cara-cara untuk menggunakan
sumber tenaga yang tidak boleh
diperbaharui ini dengan Cekap dan
berhemat. Bentangkan dalam kelas .
berikan masa lebih kurang 10 minit.
ATAU:
o Main Peranan
Pilih beberapa orang pelajar untuk
melakonkan satu wawancara
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 8
berkaitan dengan masalah sumber
tenaga yang semakin menyusut.
Ahli Panel terdiri daripada seorang
pengerusi, wakil Syarikat minyak
dan seorang pengguna. Guru boleh
berbincang untuk menyediakan
skrip dengan pelajar. Guru juga
perlu sediakan soalan-soalan untuk
pelajar yang mendengar
mencatatkan jawapan semasa
lakonan dijalankan.
▪ Melukis Poster (Extension activity)
Minta pelajar dalam kumpulan menyediakan
poster yang boleh menyedarkan orang ramai
tentang masalah sumber tenaga yang
semakin menyusut dan penggunaannya
secara berhemat.
▪ Bahagikan murid kepada beberapa
kumpulan. Minta mereka melayari
beberapa laman web yang telah
dikenalpasti oleh guru mengandungi
maklumat berkaitan dengan sumber
tenaga tidak diperbaharui(Guru perlu
melayari laman web ini dahulu sebelum
pengajaran). Murid pelu mencatat isi-isi
penting dan mereka membentangkan
maklumat yang diperolehi.
1.2.7 Implikasi Sosial
▪ Sumber tenaga utama dunia sekarang ini
datangnya daripada bahanapi fosil iaitu
arang batu, petroleum dan gas asli.
Penggunaan bahanapi fosil amat meluas
untuk menjanakan tenaga pelbagai jenis
tenaga, terutamanya tenaga elektrik.
Oleh sebab penggunaannya yang banyak
dengan kadar pembentukannya yang
mengambil masa berjuta-juta tahun
maka kuantitinya semakin menyusut.
Itulah sebabnya bahanapi fosil ini
disebut sebagai sumber tenaga tidak
diperbaharui.
▪ Penggunaan sumber tenaga tidak
diperbaharui dengan banyak,
menimbulkan kebimbangan akan
wujudnya krisis tenaga di dunia ini.
Sumber tenaga akan menjadi semakin
sukar diperoleh dan nanti akan
menyebabkab kos bahanapi menjadi
lebih mahal. Apabila kos bahanapi
menjadi lebih mahal akan meningkatkan
pula kos barangan dan sara hidup.
Perkara ini akan menyukarkan
kehidupan manusia.
▪ Justeru, langkah-langkah penjimatan
dan penggunaan yang berhemat tentang
sumber tenaga tidak diperbaharui perlu
diamalkan dan disebarkan dalam
kalangan masyarakat terutamanya
kanak-kanak yang masih di bangku
sekolah. Mudah-mudahan sumber
tenaga ini masih dapat dinikmati oleh
generasi yang akan datang.
1.3 KONSEP TENAGA
DIPERBAHARUI
1.3.1 Pendahuluan
Selain sumber tenaga yang tidak
diperbaharui seperti bahanapi fosil, terdapat
satu lagi sumber tenaga yang dinamakan
sebagai sumber tenaga diperbaharui. Ia
dikatakan sebagai sumber tenaga
diperbaharui kerana sumber tenaga ini akan
terus menerus diganti setelah digunakan.
Rajah 1(Lihat Lampiran 5) menunjukkan
pengkelasan sumber tenaga dan contoh-
contoh sumber tenaga yang boleh
diperbaharui.
Sumber tenaga diperbaharui ini menukarkan
tenaga yang diperolehi daripada matahari,
angin, ombak, air, geoterma dan biojisim
kepada bentuk tenaga yang boleh kita
gunakan seperti haba dan elektrik. Dari segi
sejarahnya, sumber tenaga diperbaharui ini
telah digunakan sejak dahulu lagi
sehinggalah manusia menjumpai arang batu
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 9
pada abad ke 13, petroleum pada abad ke 19
dan uranium pada abad ke-20.
Tenaga suria ialah sumber tenaga yang
percuma dan hadir dalam kuantiti yang
mencukupi untuk menjanakan tenaga.
Sungguhpun begitu penggunaan tenaga yang
diperoleh secara langsung daripada cahaya
matahari di negara kita ini masih rendah
iaitu 12 peratus daripada keperluan tenaga
keseluruhan ( Fauziah & Ahmad Nurulazam,
2000). Tenaga daripada cahaya matahari ini
boleh ditukarkan menjadi bentuk tenaga lain
dengan menggunakan pelbagai alat
pengubah. Tenaga suria boleh diubah
kepada tenaga elektrik melalui penggunaan
sel suria dan haba juga terhasil sebagai by
produk proses ini. Satelit-satelit angkasa
lepas, mesin pengira dan jam adalah antara
contoh alatan yang menggunakan tenaga
suria. Bolehkah anda menamai contoh-
contoh penggunaan tenaga suria dalam
kehidupan seharian kita?
Tenaga hidro pula merupakan tenaga yang
diperolehi daripada air yang ditakung pada
paras yang tinggi. Air yang mengalir turun
dengan deras akan memusingkan turbin-
turbin yang besar untuk menjanakan tenaga
elektrik. Selain itu ombak laut juga boleh
menghasilkan tenaga elektrik. Pergerakan
air pasang dan surut akan menggerakkan
turbin dan ini akan menghasilkan tenaga
elektrik.
Kuasa angin telah digunakan berkurun-
kurun lama dahulu oleh kapal-kapal layar
dan untuk mengepam air dengan
menggunakan kincir angin. Kincir angin ini
juga digunakan di negara-negara Eropah
untuk menghasilkan tenaga elektrik. Angin
akan memutarkan kipas kincir angin yang
akan memusingkan gandar yang disambung
pada janakuasa untuk menghasilkan tenaga
elektrik.
Tenaga Geoterma pula ialah tenaga yang
diperoleh daripada perut bumi. Lubang-
lubang perlu digerudi untuk ke kawasan
perut bumi untuk mendapatkan haba
tersebut dan ditukarkan kepada wap/stim.
Stim/wap kemudian digunakan untuk
menggerakkan janakuasa untuk
menghasilkan tenaga elektrik. Beberapa
tempat di dunia ini seperti New Zealand dan
Jepun ada menggunakan sumber tenaga ini
untuk mengahsilkan tenaga elektrik.
Biojisim pula merupakan satu sumber
tenaga yang diperolehi daripada sampah
sarap, hampas tebu dan kelapa sawit, daun-
daun kering dan najis haiwan. Biojisim
dapat menghasilkan biogas apabila ia
dibiarkan mereput dalam takungan khas.
Biogas yang terhasil dapat digunakan untuk
memasak dan pemanasan.
Penggunaan sumber tenaga diperbaharui ini
semakin mendapat perhatian daripada
pelbagai pihak dan kerajaan di dunia. Tidak
hairanlah jika banyak institut penyelidikan
mula memberikan tumpuan kepada
penjanaan tenaga daripada sumber tenaga
diperbaharui. Keprihatinan ini berasaskan
kesedaran bahawa sumber bahanapi fosil
yang ada akan habis satu hari nanti. Oleh
sebab itu, sumber tenaga alternatif dan
mesra alam sekitar perlu dimajukan.
1.3.2 Objektif Pengajaran
▪ Menyatakan konsep sumber tenaga yang
diperbaharui.
▪ Menyatakan contoh-contoh sumber
tenaga diperbaharui.
▪ Menyatakan bagaimana sumber-sumber
tenaga diperbaharui ini dapat
menghasilkan tenaga.
▪ Mencari maklumat dengan melayari
laman web yang berkaitan dengan
sumber tenaga diperbaharui.
1.3.3 Konsep Utama
▪ Sumber tenaga yang diperbaharui.
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 10
▪ Sumber tenaga yang dapat diganti
dengan cepat setelah digunakan seperti
matahari, air, ombak, geoterma dan
biojisim.
▪ Tenaga Suria
Tenaga suria ialah tenaga yang
diperolehi daripada cahaya matahari
dalam bentuk tenaga cahaya dan tenaga
haba.
▪ Biojisim
Biojisim pula merupakan satu sumber
tenaga yang diperoleh daripada sampah
sarap, hampas tebu dan kelapa sawit,
daun-daun kering dan najis haiwan.
▪ Geoterma
Geoterma pula ialah tenaga yang
berpunca daripada dalam kerak bumi. Di
bahagian bawah kerak bumi terdapat
wap panas atau stim dan air panas.
▪ Tenaga Hidro
Tenaga hidro pula merupakan tenaga
yang diperoleh daripada air yang
ditakung di paras yang tinggi. Air yang
mengalir turun dengan deras akan
memusingkan turbin-turbin yang besar
untuk menjanakan tenaga elektrik
1.3.4 Aktiviti Pelajar
Cadangan aktiviti:
▪ Mencari maklumat tentang sumber
tenaga diperbaharui.
▪ Menyiasat dan menjalankan aktiviti
menggunakan sumber tenaga
diperbaharui di dalam makmal.
o Menggunakan air untuk
menghasilkan tenaga elektrik.
o Menggunakan sel suria
menghasilkan tenaga elektrik
o Merekacipta alat menggunakan
angin untuk menghasilkan tenaga
elektrik.
▪ Menjana idea kebaikan menggunakan
sumber tenaga yang diperbaharui.
1.3.5 Bahan Pengajaran
▪ Kertas mahjong
▪ Pen Marker
▪ Motor ringkas
▪ Sel Suria
▪ Wayar dengan klip buaya
▪ Mentol dan pemegangnya
▪ Motor elektrik yang kecil
▪ Gabus
▪ Kepingan aluminiam
▪ Gelung getah
▪ Rod aluminiam dengan alur
1.3.6 Prosedur Aktiviti
▪ Mencari maklumat tentang sumber
tenaga yang boleh diperbaharui.
o Sediakan nota atau buku rujukan.
Minta pelajar mencari maklumat
tentang sumber-sumber tenaga yang
boleh diperbaharui. Minta mereka
tulis dengan ringkas tentang sumber
tenaga tersebut dan kongsikan
maklumat dengan rakan dalam
kelas. Guru beri bimbingan.
ATAU:
o Bahagikan murid kepada beberapa
kumpulan. Minta mereka melayari
laman web yang telah ditentukan
oleh guru( Guru perlu mencari
laman-laman web ini sebelum
pengajaran). Murid-murid perlu
mengumpulkan seberapa banyak
maklumat yang daripada laman web
tersebut. Setelah selesai, minta
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 11
setiap kumpulan membentangkan
hasil dapatan mereka.
o Jika sekolah tersebut tidak
mempunyai sambungan kepada
internet, guru bolehlah memuat
turun(download) maklumat-
maklumat daripada laman web ke
dalam disket dan berikan disket
tersebut kepada murid. Minta murid
dapatkan maklumat daripada laman
web tersebut.
▪ Menyiasat dan menjalankan aktiviti
sumber tenaga yang boleh diperbaharui
di dalam makmal.
o Menggunakan air untuk
menghasilkan tenaga elektrik.
Berikan bahan yang disediakan dan
meminta murid memasangkan radas
dan tunjukkan kepada guru bahawa
mereka boleh menghasilkan tenaga
menggunakan sumber daripada air.
Minta mereka berikan kebaikan dan
kekurangan menggunakan air untuk
menjana tenaga.
o Menggunakan sel suria
menghasilkan tenaga elektrik.
Berikan sel suria (jika ada), minta
mereka pasangkan radas dan
tunjukkan kepada guru bahawa
mereka boleh menghasilkan tenaga
elektrik menggunakan sel suria.
Minta mereka buat inferens
kebaikan menggunakan tenaga suria
dan kekangan menggunakan sumber
tenaga ini.
o Merekacipta alat menggunakan
angin untuk menghasilkan tenaga
elektrik.
Berikan alat radas yang disediakan
dan minta pelajar secara
berkumpulan mereka alat penjana
tenaga menggunakan angin. Guru
akan memberikan markah kepada
rekacipata yang terbaik dan boleh
menghasilkan paling banyak tenaga
elektrik.
▪ Menjana idea kebaikan menggunakan
sumber tenaga diperbaharui.
Guru meminta murid berbincang
kebaikan menggunakan sumber tenaga
alternatif/sumber tenaga yang boleh
diperbaharui ini.
1.3.7 Implikasi Sosial
▪ Pengunaan bahanapi fosil sebagai
sumber tenaga tidak akan bertahan lama.
Lambat laun sumber tenaga ini akan
habis dan masyarakat dunia pasti akan
berhadapan dengan krisis tenaga yang
teruk.
▪ Justeru, penjanaan tenaga daripada
sumber-sumber yang lain dan boleh
diperbaharui amat diperlukan. Tenaga
yang diperoleh daripada cahaya
matahari secara percuma, angin, air dan
ombak, geoterma dan biojisim
merupakan contoh-contoh sumber
tenaga diperbaharui dan semakin banyak
digunakan di pelbagai tempat di dunia
ini. Pelbagai alatan teknologi
dibangunkan untuk menggunakan
sumber tenaga ini dengan cekap dan kos
efektif.
▪ Namun begitu, penggunaan sumber
tenaga diperbaharui ini masih terhad.
Masyarakat perlu disedarkan akan
kewujudan sumber tenaga ini dan
digalakkan penggunaannya dengan
diberi pelbagai insentif. Penyelidikan
dan pembangunan dalam penggunaan
sumber tenaga yang boleh diperbaharui
perlu diberi kan perhatian oleh kerajaan
di setiap negara. Oleh sebab itu, banyak
kerajaan membangunkan institut
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 12
penyelidikan untuk memajukan
penggunaan sumber tenaga yang boleh
diperbaharui ini.
1.4 SUMBER TENAGA DAN
PENCEMARAN ALAM SEKITAR
1.4.1 Pendahuluan
Kemajuan yang pesat dalam bidang
teknologi dan perindustrian telah
meningkatkan keperluan penggunaan
sumber tenaga. Selain itu, pertambahan
bilangan penduduk dunia yang pesat
memerlukan juga pertambahan sumber
tenaga untuk membolehkan manusia
menjalankan kehidupan hariannya..
Penggunaan bahanapi fosil seperti arang
batu, petroleum dan gas asli semakin
bertambah. Bukan setakat bahanapi fosil ini
sahaja, kemajuan teknologi mendorong
penggunaan bahan nuklear. Penjanaan dan
penggunaan lebih banyak sumber tenaga ini
telah memberikan masalah pencemaran
terhadap alam sekitar.
Pembakaran arang batu, petroleum dan gas
asli membebaskan banyak gas karbon
dioksida dan sulfur dioksida serta partikel-
partikel halus. Keadaan ini membawa
kepada kejadian KESAN RUMAH HIJAU
( Greenhouse Effect ) dan HUJAN ASID.
Disamping itu partikel-pertikel halus juga
banyak terampai dalam udara. Perkara ini
menimbulkan pencemaran kepada udara.
Kesan rumah hijau berlaku akibat daripada
pembebasan gas karbon dioksida yang
terlalu banyak ke dalam atmosfera.
Kehadiran gas karbon dioksida yang terlalu
banyak ini membentuk satu lapisan dalam
atmosfera yang memerangkap dan
menghalang pantulan semula cahaya
matahari. Perkara ini menyebabkan kesan
pemanasan global iaitu suhu bumi semakin
tinggi. Keadaan ini membimbangkan ramai
saintis. Bolehkah anda menyatakan mengapa
para saintis bimbang dengan kesan rumah
hijau ini?
Hujan asid pula berlaku hasil daripada
pelarutan gas sulfur dioksida, gas nitrogen
oksida dan karbon dioksida dalam air hujan.
Gas-gas ini dihasilkan daripada pembakaran
bahanapi dalam kenderaan dan kilang-kilang
industri. Kelarutan gas yang tinggi
menghasilkan asid dan ini membahayakan
struktur bangunan dan juga pada hidupan di
dalam kolam dan mengurangkan kesesuaian
tanah untuk pertanian.
Selain pembebasan bahan pencemar ke
udara, terdapat juga pembuangan bahan-
bahan berasaskan petroleum ke dalam
sungai dan lautan. Perkara ini menyebabkan
berlakunya pencemaran air sehingga
menyebabkan banyak hidupan akuatik mati.
Tenaga nuklear pula baru ditemui pada awal
abad ke dua puluh dan amat berpotensi
untuk mengatasi masalah sumber tanaga
daripada bahanapi fosil yang semakin
menyusut. Malah, sebahagian besar sumber
tenaga di Eropah dan Amerika Syarikat
menggunakan sumber tenaga nuklear.
Namun penggunaannya menimbulkan
banyak isu dan mendatangkan kemudaratan
kepada penduduk dunia. Kejadian
kebocoran loji nuklear di Chernobyl, Rusia
menjadi satu pengajaran kepada manusia
supaya lebih berhati-hati dalam mengendali
janakuasa yang bersumberkan bahan
nuklear.
Penggunaan sumber tenaga diperbaharuhi
nampaknya lebih bersih dan bebas daripada
menyumbang pencemaran alam sekitar.
Oleh sebab itu, penggunaan sumber tenaga
ini menjadi pilihan kepada pencinta alam
sekitar.
1.4.1 Objektif Pengajaran
▪ Menyatakan jenis-jenis pencemaran
yang terdapat dalam persekitaran;
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 13
▪ Mengenalpasti punca-punca
pencemaran;
▪ Menerangkan kesan penggunaan sumber
bahanapi yang tidak terkawal dengan
pencemaran alam sekitar.
▪ Menjana idea untuk mencari jalan
mengatasi masalah pencemaran alam
sekitar akibat penggunaan sumber
tenaga yang tidak terkawal.
1.4.2 Konsep Utama
▪ Kesan Rumah Hijau
Kesan rumah hijau berlaku akibat
pembebasan gas karbon dioksida yang
terlalu banyak ke dalam atmosfera.
Kehadiran gas karbon dioksida yang
terlalu banyak ini membentuk satu
lapisan dalam atmosfera yang
memerangkap dan menghalang
pantulan semula cahaya matahari.
Perkara ini menyebabkan kesan
pemanasan global iaitu suhu bumi
semakin tinggi.
▪ Hujan Asid
Hujan asid pula berlaku hasil pelarutan
gas sulfur dioksida, gas nitrogen oksida
dan karbon dioksida dalam air hujan
1.4.3 Aktiviti Pelajar
Cadangan aktiviti adalah:
▪ Penyiasat Pencemaran!!
▪ Kesan penggunaan sumber
bahanapi/bahan bakar yang tidak
terkawal.
o Kesan rumah hijau
o Hujan Asid
Projek : Mengukur nilai pH air
hujan di kawasan masing-masing
dan membuat inferens terhadap nilai
pH yang didapati.
▪ Main peranan – Mengatasi pencemaran
disebabkan penggunaan sumber tenaga
dengan tidak terkawal.
o Masalah Kesan Rumah Hijau;
ATAU
o Keputusan sama ada setuju atau tidak
diteruskan pembinaan loji nuklear
ditempat anda.
▪ Melukis poster yang bertujuan
memberikan kesedaran kepada
masyarakat tentang kesan Rumah Hijau
atau Hujan Asid atau pencemaran dan
kesannya terhadap alam sekitar.
▪ Mencari maklumat tentang kesan
pencemaran akibat penggunaan sumber
tenaga.
1.4.4 Bahan Pengajaran
▪ Borang penyusun grafik
(Lampiran 6)
▪ Kad tugasan yang tercatat peranan
individu dalam satu situasi pilihan sama
ada masalah Kesan Rumah Hijau atau
Pembinaan Loji Nuklear ditempat anda.
▪ Kertas mahjong
▪ Pen marker
1.4.5 Prosedur Aktiviti
▪ Penyiasat Pencemaran!!
o Guru mengedarkan borang
penyusun grafik (Lampiran 6)
kepada setiap kumpulan
(1 kumpulan = 4 orang).
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 14
o Guru meminta mereka menentukan:
Pencemaran yang berlaku dalam
persekitaran mereka.
Menyatakan punca-punca
pencemaran tersebut.
Kesan pencemaran pada alam
sekitar dan kehidupan.
Undi murid yang perlu
melakukan pembentangan
dalam setiap kumpulan dan
seterusnya membuat rumusan
daripada hasil perbincangan
yang diperoleh.
▪ Kesan penggunaan sumber
bahanapi/bahan bakar yang tidak
terkawal.
o Kesan rumah hijau
Edarkan borang penyusun
grafik ( sebab & kesan)
kepada setiap kumpulan
pelajar ( atau plastik
transparensi)
(Lampiran 6 dan Lampiran 7)
Guru meminta pelajar
berbincang dan mencari
maklumat yang berkaitan
dengan kejadian kesan rumah
hijau.
Pembentangan hasil
perbincangan pelajar.
o Hujan Asid
Edarkan borang penyusun
grafik ( sebab & kesan)
kepada setiap kumpulan
pelajar ( atau plastik
transparensi)
(Lampiran 6 dan Lampiran 7)
Minta pelajar berbincang dan
mencari maklumat yang
berkaitan dengan kejadian
kesan rumah hijau.
Pembentangan hasil
perbincangan pelajar
ATAU;
Projek – menjalankan kutipan air hujan di
kawasan masing-masing dan ukur nilai
pHnya. Guru meminta murid membuat
inferens “mengapa mereka memperolehi
nilai pH tersebut?”.
▪ Main peranan
o Mengatasi pencemaran disebabkan
penggunaan sumber tenaga dengan
tidak terkawal.
Sediakan kad tugasan peranan
yang akan dimainkan oleh
beberapa pelajar yang telah
anda pilih berkaitan dengan
tajuk di atas.
Guru meminta murid yang
terpilih memahami peranan
tersebut dan melakonkannya
dengan bersungguh-sungguh.
Guru juga perlu menyediakan
borang maklumat untuk
dikumpul oleh murid-murid
lain sepanjang masa main
peranan itu berlangsung.
Jalankan perbincangan selepas
aktiviti ini dijalankan
▪ Masalah Kesan Rumah Hijau;
o Beritahu pelajar bahawa mereka
akan mengambil bahagian dalam
memainkan peranan sebagai pakar
yang berkaitan dengan alam sekitar.
Kumpulan pakar ini akan
membincangkan kesan rumah hijau
dan cadangan untuk mengatasi
masalah ini.
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 15
o Setiap kumpulan terdiri daripada 6
orang. Setiap orang akan
memainkan peranan sebagai pakar
dalam pelbagai bidang yang
berkaitan dengan alam sekitar.
o Guru akan mengedarkan sampul
surat yang berisi peranan setiap
ahli dalam kumpulan tersebut.
Setiap ahli dalam kumpulan akan
memainkan peranan tersebut.
Jangan beri orang lain melihat kad
tersebut.
o Baca peranan tersebut, cuba fikir
dan senaraikan pandangan anda
berkaitan dengan peranan
tersebut.
o Mulakan perbincangan dengan
setiap ahli memperkenalkan diri
mereka kepada kumpulan (nama
dan agensi tempat bekerja dan
kepakaran) dan berikan
pandangan tentang kesan rumah
hijau serta langkah yang baik
untuk mengatasinya.
o Berikan masa untuk perbincangan
ini tamat dan guru minta setiap
kumpulan melaporkan rumusan
kumpulan bagi perbincangan yang
telah dilakukan.
▪ Pembinaan loji nuklear di tempat
anda.
o Langkah-langkah adalah hampir
sama seperti langkah di atas tetapi
kali ini peranan yang perlu
dimainkan oleh murid dan fokus
perbincangan adalah berbeza.
Cadangan peranan –adalah
seorang Prof. Fizik Nuklear, wakil
pengusaha loji nuclear, wakil
Persatuan Alam Sekitar,
wartawan, wakil rakyat , Ketua
Menteri/wakilnya, beberapa orang
penduduk yang mempunyai
kepentingan di kawasan
tersebut.(Guru hendaklah
menyediakan kad yang perlu
dimainkan oleh setiap pemegang
peranan tersebut)
▪ Melukis poster yang bertujuan memberi
kesedaran kepada masyarakat tentang
kesan Rumah Hijau atau Hujan Asid
atau pencemaran dan kesannya ke atas
alam sekitar.
o Aktiviti ini boleh dilakukan
sebagai kegiatan aktiviti ko-
kurikulum sains.
▪ Melayari internet untuk mencari
maklumat tentang pencemaran alam
sekitar akibat pengunaan sumber tenaga.
Jika tidak ada akaun internet guru
bolehlah memuat turun artikel yang
menarik berkaitan dengan pencemaran
alam sekitar dan minta pelajar
mengaksesnya melalui komputer.
Setelah selesai pencarian boleh
dikongsikan maklumat yang diperoleh
dengan kumpulan lain di dalam kelas.
1.4.7 Implikasi Sosial
▪ Terdapat hubungan yang erat dan
simbiotik antara manusia, organisme
dengan persekitarannya. Kelangsungan
kehidupan manusia dan organisme
amat bergantung kepada persekitaran
yang sihat dan bersih. Sudah menjadi
menjadi tanggungjawab setiap individu
untuk menjaga alam persekitarannya
dan mengambil langkah-langkah
konstruktif untuk menangani masalah
pencemaran.
▪ Namun penggunaan pelbagai sumber
tenaga terutamanya bahanapi fosil yang
tidak terkawal dan meluas
menyebabkan berlakunya pencemaran
bukan sahaja di udara tetapi juga di
daratan dan air. Masalah pencemaran
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 16
ini menimbulkan pelbagai fenomena
yang sedikit sebanyak mempengaruhi
kehidupan di muka bumi secara tidak
disedari. Oleh sebab itu, setiap orang
ahli masyarakat perlu lebih berhemat
dalam menggunakan pelbagai sumber
tenaga. Walaupun tenaga penting tetapi
perlulah diingat akan kesan sampingan
yang boleh terjadi akibat penggunaan
bahanapi yang tidak terkawal.
▪ Langkah-langkah pencegahan perlu
diambil perhatian oleh pihak berkuasa.
Jangan tunggu apabila keadaan
bertambah serius barulah kita sibuk
hendak mencari jalan untuk
mengatasinya. “Sediakan payung
sebelum hujan”. Pendidikan, kempen
kesedaran dan penguatkuasaan undang-
undang perlu dilaksanakan dengan
bersungguh-sungguh dan berterusan.
1.5 KEGUNAAN TENAGA SURIA
1.5.1 Pendahuluan
Matahari dicipta untuk menjadi sumber
tenaga utama di bumi ini. Hampir semua
sumber tenaga di bumi ini sama ada secara
langsung atau tidak langsung berasal
daripada matahari. Tenaga yang diperoleh
secara langsung daripada cahaya matahari
dinamakan tenaga suria.
Matahari sebagai sumber tenaga utama telah
digunakan oleh tumbuh-tumbuhan. Tumbuh-
tumbuhan menggunakan cahaya matahari
untuk membuat makanan melalui proses
fotosintesis. Manusia juga menggunakan
cahaya matahari tetapi untuk menjalankan
aktiviti yang terhad seperti menjemur
pakaian dan mengeringkan makanan.
Cahaya matahari boleh didapati di negara
kita sepanjang tahun. Namun penggunaan
tenaga suria sebagai sumber tenaga masih
pada tahap yang rendah. Perkara ini
mungkin kerana harga seunit tenaga elektrik
masih murah dan mudah diperoleh,
penggunaan yang bertumpu kepada tenaga
fosil, maka sumber tenaga terbaru dan bersih
ini diabaikan. Mungkin apabila bahanapi
fosil yang merupakan sumber tenaga tidak
diperbaharui ini habis digunakan barulah
agaknya pengunaan sumber tenaga
diperbaharui seperti tenaga suria ini dititik
beratkan.
Fauziah dan Ahmad Nurulazam (2000)
umpamanya menyatakan bahawa
penggunaan tenaga terbaharukan seperti
tenaga suria hanya menyumbang lebih
kurang 12 peratus kepada keperluan tenaga
keseluruhan di Malaysia.
Tenaga suria terdiri daripada tenaga cahaya
dan tenaga haba. Ia merupakan sumber
tenaga utama yang bersih dan
penggunaannya tidak menghasilkan kesan
negatif terhadap persekitaran. Terdapat
beberapa penggunaan sumber tenaga suria
antaranya adalah dalam pemanas air suria,
pemanas udara suria, penyulingan air suria,
satelit angkasa lepas dan alatan-alatan
seperti mesin kira dan jam tangan.
Terdapat dua cara menggunakan tenaga
suria untuk menghasilkan tenaga elektrik
iaitu menerusi penggunaan sel suria dan
teknologi terma suria. Pada ketika ini,
penggunaan teknologi berasaskan tenaga
solar adalah amat mahal jika dibandingkan
dengan penggunaan stesen janakuasa
berasaskan arang batu tetapi ia kurang
mendatangkan pencemaran kepada alam
sekitar.
Sel suria ialah peranti semikonduktor dan
mempunyai sifat yang sama dengan diod,
iaitu ia hanya membenarkan arus mengalir
pada satu arah sahaja. Perbezaannya, sel
suria tidak memerlukan bekalan tenaga
elektrik untuk berfungsi tetapi sebaliknya ia
akan membekalkan tenaga elektrik jika
didedahkan kepada cahaya. Proses
perubahan ini disebut sebagai kesan
fotoelektrik. Penggunaan sel suria ini untuk
menjana tenaga elektrik misalnya dalam
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 17
program angkasa lepas Amerika Syarikat.
Sel suria digunakan untuk menjana tenaga
elektrik bagi kapal angkasa lepas dan satelit.
Sistem bekalan tenaga elektrik suria
merupakan satu cara alternatif untuk
mendapatkan kuasa eklektrik selain daripada
bahanapi fosil dan hidro. Sumber tenaga
yang bersih lagi banyak di negara kita ini
perlulah dieksploit agar wujud kepelbagaian
penggunaan sumber tenaga untuk
menghasilkan tenaga elektrik dan
memberikan pertimbangan terhadap
pencemaran alam sekitar yang dihasilkan
oleh pembakaran bahanapi fosil yang tidak
terkawal.
1.5.2 Objektif Pengajaran
▪ Menyatakan beberapa penggunaan
tenaga suria.
▪ Menyiasat kegunaan tenaga suria
▪ Projek membina pemanas air suria
ringkas
1.5.3 Konsep Utama
▪ Tenaga Suria
Tenaga suria ialah tenaga yang
diperolehi daripada cahaya matahari
dalam bentuk tenaga cahaya dan tenaga
haba.
▪ Sel suria
Sel suria ialah peranti semikonduktor
yang menukar cahaya kepada renaga
elektrik.
1.5.4 Aktiviti Pelajar
Cadangan aktiviti, antaranya adalah:
▪ Mencari maklumat tentang
penggunaan tenaga suria
dalam kehidupan seharian
dan secara komersial.
▪ Menyatakan beberapa penggunaan
tenaga suria.
▪ Menyiasat kegunaan tenaga suria.
▪ Projek membina pemanas air suria
ringkas
1.5.5 Bahan Pengajaran
▪ Tin kosong
▪ Kanta pembesar
▪ Piring Kaca
▪ Mancis Api
▪ Kepingan Aluminium
▪ Kertas Mahjong
▪ Pen Marker
1.5.6 Prosedur Aktiviti
▪ Mencari maklumat tentang
penggunaan tenaga suria
dalam kehidupan seharian
dan secara komersial.
Meminta pelajar mencari maklumat
tentang kegunaan tenaga suria di dalam
laman web yang telah ditentukan oleh
guru melalui internet ATAU
mendapatkan maklumat daripada artikel
yang telah dimuat turun oleh guru dalam
disket.
Setelah selesai pelajar diminta membuat
nota ringkas dan menjelaskan dapatan
mereka kepada kelas.
▪ Menyatakan beberapa penggunaan
tenaga suria.
o Edarkan borang penyusun grafik
(Lampiran 8) / kertas mahjong
bersama dengan pen marker kepada
pelajar dan minta mereka menjana
ides mengenai kegunaan tenaga
suria secara berkumpulan ( 1
kumpulan terdiri daripada empat
orang pelajar)
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 18
o Selepas selesai perbincangan, pilih
pelajar daripada beberapa kumpulan
membentangkan hasil perbincangan
tadi.
o Minta pelajar buat rumusan daripada
aktiviti ini.
o Guru bolehlah memberikan contoh-
contoh kegunaan lain kepada pelajar
jika contoh yang diberikan tidak
mencukupi.
▪ Menyiasat kegunaan tenaga suria.
o Berikan bahan-bahan dan alatan
berikut:
Kanta pembesar
Piring Kaca
Mancis Api
o Berikan tugasan kepada setiap
kumpulan.
▪ Tugasan 1 : Menyalakan Mancis Api
Menggunakan Tenaga Suria.
o Minta pelajar fikirkan bagaimana
hendak menyalakan mancis api
menggunakan tenaga suria.
Dapatkan maklumbalas daripada
mereka.
o Kemudian, minta mereka jalankan
siasatan:
Situasi 1 : Letakkan mancis api dalam
piring kaca dalam sinaran cahaya matahari.
Situasi 2 :Letakkan mancis dalam piring
kaca tetapi gunakan kanta pembesar untuk
menumpukan cahaya matahari kepada
mancis.
Bincangkan atau tanyakan soalan kepada
pelajar:
o Apakah yang disamakan dalam
siasatan ini?
o (Supaya pelajar dapat kenalpasti
pembolehubah yang dimalarkan)
o Apakah perbezaan antara situasi 1
dengan situasi 2?
o (Supaya pelajar dapat kenal pasti
pemboleh ubah yang
dimanipulasikan)
o Apakah yang hendak diperhatikan?
(Supaya pelajar dapat kenalpasti
pembolehubah yang
digerakbalaskan)
o Minta mereka membina hipotesis?
Pelajar menjalankan
siasatan dan setelah selesai,
bincangkan hasil siasatan.
Minta pelajar fikirkan
mengapakah wujudnya
perbezaan dalam ujikaji
tersebut?
▪ Tugasan 2: Menggerakkan kereta
bermotor ringkas mengunakan sel suria.
o Tunjukkan kepada pelajar sel suria.
Tanya mereka:
Kegunaan sel suria?
Pernahkah mereka
melihatnya. Jika ya, di
mana?
Bagaimana cahaya matahari
boleh ditukarkan kepada
tenaga elektrik?
o Minta mereka jalankan siasatan
untuk menggerakkan kereta
bermotor ringkas menggunakan sel
suria.
o Minta mereka buat siasatan dengan
menggunakan 1 sel suria. 2, 3 dan
seterusnya dan lihat kesan
penambahan sel suria terhadap
pergerakan kereta bermotor ringkas
tersebut?
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 19
o Minta mereka membina jadual
untuk merekodkan pemerhatian.
o Minta mereka membuat inferens
terhadap dapatan yang diperoleh
dalam siasatan ini.
▪ Projek membina pemanas air suria
ringkas
o Berikan kertas mahjong kepada
pelajar dan minta mereka menjana
idea untuk menjalankan projek
membina pemanas air suria
menggunakan bahan-bahan yang
diberikan. (Guru perlu sediakan
arahan atau peraturan dan kriteria
pemarkahan projek kepada pelajar).
o Bimbing pelajar dan berikan masa
kepada mereka menjalankan projek.
Penilaian boleh dibuat oleh guru
sains yang lain.
1.5.7 Implikasi Sosial
▪ Tenaga suria merupakan sumber tenaga
yang berpotensi untuk menggantikan
sumber bahanapi fosil satu hari nanti.
Kepelbagaian penggunaannya perlulah
dipertingkatkan. Melalui aktiviti
penyelidikan dan pembangunan (R&D)
diharapkan pengunaan tenaga suria akan
dapat dipertingkat.
▪ Selain itu, tenaga suria ini diperolehi
secara percuma dan mesra alam sekitar.
Hal ini akan dapat menjimatkan kos sara
hidup dan mengurangkan kerosakan
yang telah dilakukan oleh penggunaan
bahanapi fosil.
1.6 KELEBIHAN DAN
KEKURANGAN
SUMBER TENAGA YANG
BOLEH DIPERBAHARUI
1.6.1 Pendahuluan
Sumber tenaga boleh dibahagikan kepada
dua kategori, iaitu sumber tenaga tidak
diperbaharui dan sumber tenaga
diperbaharui. Sumber tenaga tidak
diperbaharui contohnya ialah seperti
bahanapi fosil – arang batu, petroleum, gas
asli dan bahan nuklear. Sumber tenaga
diperbaharui pula ialah tenaga suria,
geoterma, hidroelektrik, angin, ombak dan
biojisim. Sumber tenaga ini telah
dibincangkan dengan ringkas dalam Unit 2
dan Unit 3.
Sumber tenaga diperbaharui memberikan
alternatif untuk menampung atau
menggantikan bahanapi fosil yang semakin
menyusut jumlahnya. Di samping itu,
penggunaan bahanapi fosil tanpa terkawal
telah meyumbang pencemaran kepada alam
sekitar. Oleh sebab itu, penjanaan tenaga
menggunakan sumber tenaga diperbaharui
semakin digalakkan.
Mengapakah penggunaan sumber tenaga
diperbaharui amat digalakkan? Terdapat
beberapa kelebihan menggunakan sumber
tenaga diperbaharui ini. Antaranya adalah:
▪ Murah dan kadangkala didapati dengan
percuma. Contohnya, cahaya matahari
boleh diperoleh secara percuma dan
kebanyakan negara disinari oleh cahaya
matahari.
▪ Mudah diperoleh serta dapat diganti
dalam masa yang singkat setelah
digunakan.
▪ Mesra alam sekitar – tidak
mencemarkan alam sekitar.
Sungguhpun begitu, ada juga kekurangan
sumber tenaga diperbaharui. Antaranya
adalah:
▪ Teknologi yang canggih diperlukan
untuk memperoleh sumber tenaga yang
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 20
boleh diperbaharui ini. Kadangkala
teknologi ini memerlukan kos yang
tinggi dan mahal.
▪ Tidak semua sumber tenaga
diperbaharui adalah mesra alam sekitar.
Pembinaan empangan elektrik hidro
umpamanya akan menyebabkan
kemusnahan beribu-ribu hektar kawasan
hutan yang menjadi kediaman pelbagai
spesis organisme.
▪ Pembinaan halangan di muara sungai
untuk menghasilkan tenaga elektrik
daripada ombak dan aras air pasang
surut juga memberikan kesan kepada
habitat burung dan ikan kerana
dipercayai mengganggu kejadian
pasang surut dan pergerakan spesis
kehidupan akuatik di kawasan tersebut.
Selain itu, halangan ini akan
melonggokkan bahan buangan daripada
hulu sungai di muara sungai dan boleh
menyebabkan kejadian banjir.
Bolehkah anda fikirkan kelebihan dan
kekurangan sumber tenaga diperbaharui ini?
Cuba bincangkan.
1.6.2 Objektif Pengajaran
▪ Menyatakan kelebihan sumber tenaga
diperbaharui.
▪ Menyatakan kekurangan sumber tenaga
diperbaharui.
1.6.3 Konsep Utama
▪ Sumber tenaga yang diperbaharui.
Sumber tenaga diperbaharui adalah sumber
tenaga yang boleh digantikan dalam julat
masa yang pendek setelah digunakan.
1.6.4 Aktiviti Pelajar
▪ Menjana idea tentang kelebihan dan
kekurangan sumber tenaga yang
diperbaharui.
▪ Mencari maklumat tentang kelebihan
dan kekurangan sumber tenaga
diperbaharui.
1.6.5 Bahan Pengajaran
▪ Nota yang berkaitan dengan sumber
tenaga diperbaharui. Nota mengandungi
penerangan tentang sumber tenaga
diperbaharui, kelebihan dan
kekurangannya.
▪ Jadual untuk membandingkan kelebihan
dan kekurangan sumber tenaga
diperbaharui (Lampiran 9).
1.6.6 Prosedur Aktiviti
▪ Menjana idea tentang kelebihan dan
kekurangan sumber tenaga diperbaharui.
o Edarkan kertas mahjong dan pen
marker bagi setiap kumpulan.
o Minta mereka fikirkan kelebihan dan
kekurangan sumber tenaga
diperbaharui dan catatkan pada
kertas mahjong atau plastik
transparensi.
o Pilih beberapa kumpulan untuk
membentangkan hasil dapatan
mereka.
▪ Mencari maklumat tentang kelebihan
dan kekurangan sumber tenaga
diperbaharui.
o Edar nota yang telah disediakan
kepada setiap kumpulan pelajar.
Beri kan masa untuk mereka
membaca nota tersebut. Selain nota,
guru boleh meminta pelajar mencari
maklumat daripada laman web yang
telah ditentukan oleh guru.
o Minta mereka mencatat isi-isi
penting dengan membina soalan
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 21
berkaitan dengan isi-isi penting
dalam nota tersebut. Berikan masa
10 – 15 minit, untuk mereka
berbincang.
o Setelah selesai, jalankan sesi soalan
dan penyoalan. Guru boleh sediakan
jadual di papan hitam menunjukkan
markah setiap kumpulan. ( 1 soalan
yang disediakan diberikan 1
markah. Jika dapat jawab soalan
berikan 2 markah). Jalankan aktiviti
ini 15 minit.
o Edarkan pula jadual yang telah
disediakan dan minta pelajar isikan
kelebihan dan kekurangan sumber
tenaga diperbaharui ke dalam jadual
tersebut( Lihat Lampiran 9 yang
disertakan).
1.6.7 Implikasi Sosial
▪ Kepentingan sumber tenaga
diperbaharui semakin dirasai. Sebagai
akibat kebimbangan bahawa bahanapi
fosil sedang menyusut dengan pantas,
usaha-usaha telah diambil untuk
meneroka penggunaan sumber tenaga
alternatif seperti tenaga suria, air, ombak
geoterma dan biojisim.
▪ Walaupun ada kebaikan dalam
menggunakan sumber tenaga
diperbaharui ini, terdapat juga
kekurangannya. Sehingga kini
kekurangan ini tidaklah seburuk
penggunaan bahanapi fosil yang
menyebabkan kerosakan terhadap alam
sekitar dan habitat kehidupan. Namun
tindakan pencegahan perlu difikirkan
agar penggunaan sumber tenaga
diperbaharui tidak mendatangkan
kerosakan kepada alam sekitar.
▪ Kempen penggunaan sumber tenaga
diperbaharui ini perlu dipertingkatkan.
Masih banyak masyarakat yang kurang
peka dan mengetahui akan kewujudan
sumber tenaga ini.
1.7 PENGGUNAAN TENAGA YANG
CEKAP
1.7.1 Pendahuluan
Setiap hari sering diwar-warkan di kaca
televisyen dan radio supaya kita tingkatkan
kecekapan dalam penggunaan tenaga.
Mengapa gesaan ini dibuat? Sebagaimana
yang telah dipelajari, sumber tenaga utama
adalah daripada minyak, gas, hidro dan
arang batu. Sumber tenaga ini banyak
digunakan dan jumlahnya semakin
menyusut dan akan mengambil masa beribu
tahun untuk diganti. Itulah sebabnya ia
disebut sebagai sumber tenaga tidak
diperbaharui. Walaupun ada sumber tenaga
yang boleh diperbaharui seperti matahari,
biomass, angin dan hidro, penggunaannya
masih pada tahap yang rendah.
Sumber tenaga utama ini boleh diubah
kepada pelbagai bentuk tenaga yang lain
(seperti tenaga elektrik) yang membolehkan
kita melakukan banyak aktiviti harian.
Tetapi berapa lamakah agaknya kita
terpaksa bergantung kepada sumber tenaga
tidak diperbaharui ini? Bolehkah anda
dapatkan maklumat tersebut?
Justeru, kita sebagai pengguna perlu
menggunakan sumber tenaga yang terhad ini
dengan bijak dan cekap. Penggunaan sumber
tenaga dengan cekap bermakna kita
menggunakan sumber tenaga dengan
berjimat cermat, bijak dan berhemat.
Mengapakah kita perlu menggunakan tenaga
dengan cekap? Antara alasannya adalah:
▪ Memastikan sumber tenaga tidak
diperbaharui itu dapat bertahan dalam
jangka masa yang lama untuk generasi
yang akan datang.
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 22
▪ Mengurangkan pencemaran kepada
alam sekitar. Pembakaran sumber
bahanapi fosil seperti
▪ Minyak, gas dan arang batu akan
membebaskan gas seperti karbon
dioksida, sulfur dioksida dan partikel-
partikel halus yang menyumbang
kepada pencemaran alam sekitar.
Perkara ini akan menjadikan bumi ini
tidak sehat untuk didiami.
▪ Menggunakan tenaga dengan cekap
boleh menjimatkan perbelanjaan
keluarga
Pengguna juga perlu menggunakan tenaga
seperti tenaga elektrik dengan cekap kerana
ia ada hubungannya dengan penggunaan
bahanapi fosil atau sumber tenaga yang lain
untuk menghasilkan tenaga itu. Semakin
banyak kita menggunakan tenaga elektrik
maka semakin banyaklah sumber tenaga
yang terpaksa digunakan. Sering kita lihat
berlaku pembaziran dalam menggunakan
tenaga elektrik di rumah, pejabat dan juga di
tempat-tempat awam. Sikap ini perlu diubah
supaya rasa menghargai dan berjimat cermat
itu wujud dalam setiap orang ahli
masyarakat. Justeru,penerapan nilai-nilai
murni ini perlulah dilakukan sejak kanak-
kanak di bangku sekolah lagi. Mudah-
mudahan penggunaan tenaga yang cekap
dapat diamalkan dalam kehidupan seharian
kita.
1.7.2 Objektif Pengajaran Unit
▪ Menyatakan maksud penggunaan tenaga
yang cekap.
▪ Menyiasat penggunaan tenaga yang
tidak cekap di rumah dan di sekolah.
1.7.3 Konsep Utama
▪ Penggunaan tenaga yang cekap
Penggunaan tenaga yang cekap
bermaksud penggunaan tenaga dengan
berhemat, bijaksana dan berjimat
cermat.
▪ Sumber tenaga tidak diperbaharui
Sumber tenaga yang digunakan dengan
cepat tetapi memerlukan masa yang
terlalu lama untuk digantikan,
contohnya bahanapi fosil.
▪ Sumber tenaga diperbaharui.
Sumber tenaga yang bila digunakan
akan digantikan dengan segera
contohnya cahaya matahari.
1.7.4 Aktiviti Pelajar
▪ Menyiasat penggunaan tenaga yang
tidak cekap di sekolah dan di rumah dan
seterusnya membuat pernyataan maksud
penggunaan tenaga yang cekap.
▪ Menyatakan perlunya menggunakan
tenaga dengan cekap
1.7.5 Bahan Pengajaran
▪ Kertas edaran untuk membantu pelajar
mencatat pemerhatian penggunaan
tenaga yang tidak cekap di sekolah dan
di rumah.
▪ Penyusun grafik.
1.7.6 Prosedur Aktiviti
▪ Menyiasat penggunaan tenaga yang
tidak cekap di sekolah dan di rumah.
o Edarkan kertas edaran untuk
membantu pelajar mencatat
pemerhatian penggunaan tenaga
yang tidak cekap di sekolah dan di
rumah (Lampiran 10).
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 23
o Semasa pengajaran, bahagikan
pelajar kepada beberapa kumpulan.
Minta mereka bergerak dalam
kumpulan mengikut kawasan yang
telah ditentukan oleh guru.
Nyatakan tugasan yang perlu
dilakukan kepada setiap kumpulan
iaitu menyiasat penggunaan tenaga
elektrik sebagai contoh secara
membazir.
o Satu kumpulan pelajar pula diminta
mendapatkan bayaran bil elektrik
yang digunakan oleh pihak sekolah
dan menemubual Pengetua bagi
menentukan punca-punca
pembaziran tenaga elektrik di
sekolah.
o Berikan masa selama 20 minit untuk
menjalankan aktiviti dan minta
mereka kembali ke kelas dalam
masa yang ditetapkan.
o Setelah berkumpul dalam kelas,
minta setiap kumpulan
mempersembahkan hasil siasatan
yang telah dilakukan. Minta mereka
membuat kesimpulan.
o Kumpulan yang menemubual
pengetua diminta membuat
persembahan dan minta pelajar
hubungkaitkan pernyataan pengetua
dengan hasil siasatan yang telah
dijalankan. Adakah sama?
o Berdasarkan dapatan di atas,
bincangkan maksud penggunaan
tenaga yang cekap dan minta pelajar
dengan menggunakan perkataan
mereka sendiri menjelaskan maksud
menggunakan tenaga dengan cekap.
o Sebagai tambahan, minta mereka
jalankan siasatan penggunaan
tenaga yang tidak cekap di rumah
mereka dan bincangkan dalam kelas
yang akan datang.
o Edarkan borang penyusun
grafik/transparensi yang ada
gambarajah pancaran dan minta
pelajar dalam kumpulan berbincang
dan dapatkan sebab-sebab mengapa
kita perlu menggunakan tenaga
dengan cekap. Setelah selesai, minta
kumpulan kongsikan hasil
perbincangan secara kelas
(Lampiran 11). Guru bolehlah
membimbing bagi mewujudkan
suasana perbincangan.
1.7.7 Implikasi Sosial
▪ Ramai yang tidak sedar perlunya
menggunakan tenaga dengan cekap.
Perkara ini berlaku kerana mudahnya
untuk mendapat pelbagai bentuk tenaga
daripada tenaga elektrik yang dijana
menggunakan sumber tenaga seperti
bahanapi fosil. Banyak yang tidak sedar
penggunaan tenaga elektrik yang tidak
cekap berkait rapat dengan penggunaan
bahanapi yang lebih banyak dan akan
mempercepatkan lagi penyusutan
▪ sumber bahanapi yang tidak boleh
diganti dengan cepat ini.
▪ Pembaziran tenaga yang selalu berlaku
di rumah, pejabat dan ditempat-tempat
awam perlu diberi perhatian.
Penggunaan tenaga yang tidak cekap ini
bukan sahaja meningkatkan tahap
penggunaan tenaga tetapi juga
meningkatkan kos sara hidup kerana
terpaksa membayar bil elektrik yang
lebih tinggi.
▪ Pembaziran tenaga perlu ditangani dan
penggunaan tenaga yang cekap perlu
diamalkan oleh setiap ahli masyarakat.
Penggunaan tenaga yang cekap akan
dapat meningkatkan kesejahteraan hidup
dan memastikan keseimbangan alam
terjaga.
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 24
1.8 AMALAN UNTUK KECEKAPAN
TENAGA DAN PENGGUNAAN
TENAGA YANG CEKAP
1.8.1 Pendahuluan
Seperti yang telah diperjelas sebelum ini,
sumber tenaga yang ada hendaklah
digunakan dengan cekap dan berhemat.
Sumber tenaga utama iaitu bahanapi fosil
yang merupakan sumber untuk menjana
bentuk-bentuk tenaga lain terutamanya
tenaga elektrik semakin menyusut
kuantitinya dan akan mengambil masa
beribu-ribu tahun pula untuk
mendapatkannya semula.
Di Malaysia, tenaga elektrik dijanakan
dengan menggunakan umber bahanapi fosil
seperti minyak, gas asli, arang batu dan juga
kuasa hidro. Pada masa kini lebih kurang
60% daripada tenaga elektrik dijanakan
dengan menggunakan gas asli. Bakinya
dengan menggunakan sumber lain seperti
minyak, arang batu dan kuasa hidro.
Bagaimanapun, bekalan gas asli hanya akan
dapat bertahan dalam tempoh 50 hingga 60
tahun lagi. Sumber petroleum pula dijangka
dapat menampung keperluan bagi tempoh
20 hingga 30 tahun lagi.
Di samping itu penggunaan bahanapi fosil
untuk menjana tenaga elektrik juga boleh
menyumbangkan kepada pencemaran alam
sekitar. Pembebasan gas-gas seperti karbon
dioksida, karbon monoksida, nitrogen
dioksida dan sulfur dioksida serta pertikel-
partikel halus yang terampai dalam udara
boleh menjejaskan kesihatan dan keselesaan
hidup.
Oleh itu, penggunaan tenaga elektrik dengan
cekap dan bijaksana amatlah penting untuk
kita dapat terus menerus menikmati
kemudahaan dan keselesaan. Penggunaan
tenaga dengan cekap bermaksud
penggunaan tenaga dengan bijaksana,
berhemat dan berjimat cermat. Seterusnya,
kita juga akan dapat memelihara alam
sekitar dan memanjangkan hayat bahan api
fosil untuk jangkamasa yang lebih panjang.
Justeru, perlulah difikirkan amalan-amalan
yang bijaksana dalam menggunakan tenaga
dan perlu diterapkan kepada semua ahli
masyarakat. Nilai-nilai murni dan rasa
kesedaran seperti berjimat cermat,
menghargai sumber yang ada, tidak
membazir perlu diterapkan kepada kanak-
kanak semenjak mereka di bangku sekolah
lagi. Pelajar hari ini adalah pengguna tenaga
pada masa akan datang. Dengan
mengembangkan kemahiran menggunakan
tenaga dengan cekap akan dapat membantu
mereka menjadi pengguna tenaga yang bijak
pada masa akan datang. Dapatkah anda
fikirkan amalan-amalan yang boleh
dipraktikkan untuk melayakkan kita menjadi
seorang pengguna tenaga yang cekap?
1.8.2 Objektif Pengajaran
Menyatakan amalan-amalan dalam
penggunaan tenaga yang cekap dengan
mengambil contoh penggunaan tenaga di
rumah dan sekolah.
1.8.3 Konsep Utama
▪ Kecekapan tenaga
Penggunaan tenaga dengan berhemat
dan bijaksana.
▪ Tenaga
Keupayaan untuk melakukan kerja.
▪ Kuasa
Kadar masa penggunaan tenaga
▪ Bahanapi fosil
Bahan api fosil ialah bahan api yang
terhasil daripada pereputan bahan
organik yang tertanam beribu-ribu tahun
dulu dalam kerak bumi dan berubah
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 25
bentuk menjadi arang batu, petroleum
dan gas asli.
1.8.4 Aktiviti Pelajar
▪ Menyatakan maksud penggunaan tenaga
yang cekap.
▪ Aktiviti Pelajar “Meninjau amalan
penggunaan tenaga yang cekap di
rumah”. Mengenalpasti alat-alat elektrik
yang digunakan di rumah dan
mencadangkan cara-cara atau kaedah
penggunaan tenaga elektrik dengan
cekap di rumah.
1.8.5 Bahan Pengajaran
▪ Gambar yang menunjukkan amalan
penggunaan tenaga elektrik di rumah
( Lampiran 12).
▪ Borang “Meninjau penggunaan alat
elektrik dan penggunaan tenaga yang
cekap di rumah” (Lampiran 13).
▪ Buku panduan penggunaan tenaga
dengan bijak daripada Jabatan Bekalan
Elektrik.
1.8.6 Prosedur Aktiviti
▪ Menyatakan maksud penggunaan tenaga
yang cekap.
o Edarkan gambar yang menunjukkan
penggunaan tenaga yang tidak cekap
di rumah. Minta mereka tandakan X
pada gambar tersebut yang
menunjukkan penggunaan tenaga
yang tidak cekap.
o Setelah aktiviti itu, bincang dengan
pelajar apa-apa yang mereka faham
tentang amalan untuk meningkatkan
kecekapan tenaga.
o Minta mereka menuliskan maksud
amalan penggunaan tenaga yang
cekap dengan menggunakan
perkataan mereka sendiri.
o Guru membantu pelajar untuk
membuat rumusan.
▪ Aktiviti “Meninjau amalan untuk
kecekapan tenaga dan penggunaan
tenaga yang cekap di rumah”.
o Edarkan borang “Alat elektrik dan
amalan penggunaan tenaga yang
cekap di rumah”(Lampiran 13),
sehari sebelum pengajaran dan
minta setiap pelajar kenalpasti
alatan elektrik yang digunakan di
rumah.
o Minta mereka catatkan dalam
borang tersebut amalan untuk
kecekapan tenaga di rumah mereka.
o Pada waktu pengajaran, secara
berkumpulan mereka membina satu
jadual yang menggabungkan data
yang diperolehi oleh individu
pelajar (Lampiran 14).
o Minta mereka bincangkan dalam
kumpulan bagaimana caranya untuk
menjimatkan penggunaan tenaga di
rumah apabila menggunakan alatan
elektrik yang telah dikenal pasti
tadi.
o Setelah selesai perbincangan ( 15
minit) minta pelajar persembahkan
hasil perbincangan mereka
menggunakan plastik transparensi.
o Guru dan pelajar bersama-sama
membuat rumusan tentang amalan-
amalan penggunaan tenaga dengan
cekap.
1.8.7 Implikasi Sosial
▪ Jimat cermat dan menghargai sumber
tenaga yang ada merupakan amalan nilai
Sains Teras Untuk Tingkatan Satu
CETREE – Buku Panduan Guru 26
murni yang patut diamalkan dan
dihayati oleh segenap lapisan
masyarakat. Kesedaran ini perlu wujud
supaya masyarakat menyedari bahawa
sumber tenaga utama dunia iaitu bahan
api fosil akan habis suatu hari nanti.
Penggunaan tenaga dengan berhemat
akan memanjangkan kewujudan
bahanapi ini dan akan memberikan
peluang kepada generasi akan datang
menggunakannya.
▪ Setiap ahli masyarakat perlu dididik
dengan amalan-amalan yang dapat
meningkatkan penggunaan tenaga yang
cekap. Kempen kesedaran dan
pendidikan perlu dilakukan untuk
menyedarkan setiap ahli masyarakat.
Usaha ini perlu dilakukan secara serius
dan berterusan supaya impaknya benar-
benar dapat dirasai.
Rujukan:
▪ Fauziah Sulaiman & Ahmad Nurulazam
Md. Zin (2000). Tenaga Terma Suria .
Dlm. Kamarulazizi dan Zul Azhar Zahid
(Eds). Tenaga yang boleh diperbaharui.
CETREE
▪ Kamarulazizi Ibrahim (2000). Tenaga
Elektrik Suria. Dlm. Kamarulazizi dan
Zul Azhar Zahid (Eds). Tenaga yang
boleh diperbaharui. CETREE
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru
27
2. SAINS TERAS UNTUK TINGKATAN 3
Zurida Ismail
2.1 PENGIRAAN KOS
PENGGUNAAN TENAGA
ELEKTRIK
2.1.1 Pendahuluan
Tenaga elektrik digunakan secara meluas di
seluruh dunia kerana ia mempunyai
kelebihan yang banyak jika dibandingkan
dengan sumber-sumber tenaga lain. Dalam
kehidupan kita sehari-hari, tenaga elektrik
yang besar diperlukan sama ada di rumah,
kilang-kilang, pejabat-pejabat dan
sebagainya. Bagaimanakah sumber tenaga
elektrik yang besar dapat dihasilkan?
Tenaga elektrik yang digunakan di Malaysia
biasanya terdiri daripada tiga punca utama
iaitu:
▪ Penjana elektrik diesel (minyak)
▪ Penjana elektrik turbin gas
▪ Penjana elektrik terma
▪ Penjana elektrik hidroelektrik
Tenaga elektrik yang dijanakan di penjana
kuasa diagihkan dan dihantarkan ke
destinasi seperti kawasan perumahan,
perindustrian, sekolah, kompleks
perniagaan, perkampungan, bangunan
pejabat dan tempat-tempat keperluan
melalui kabel-kabel yang disokong oleh
wayar atau kabel yang ditanam di bawah
tanah.
Tenaga elektrik daripada penjana kuasa
hidroelektrik biasanya dinaikkan sehingga
400,000 volt oleh transformer menaik
sebelum ia dihantar ke bandar-bandar. Pada
substesyen (bandar-bandar) ia diturunkan
menjadi kira-kira 30,000 volt.
Selepas itu, ia diturunkan lagi oleh satu siri
transformer supaya voltannya menjadi 415V
untuk bangunan dan 240 volt untuk rumah.
Dapat dikatakan sebahagian besar rumah
kediaman di negara kita sudah mendapat
bekalan elektrik baik di bandar mahupun di
kampung. Nilai voltan sesalur yang
dibekalkan ke rumah bergantung kepada
keperluan pengguna. Di dalam rumah kita
terdapat pelbagai alat yang memerlukan
tenaga elektrik bagi menggerakkannya.
Setiap alat elektrik memerlukan sejumlah
tenaga elektrik untuk beroperasi dalam
sesuatu jangka waktu. Jumlah kos yang
perlu dibayar oleh pengguna bergantung
kepada jumlah tenaga elektrik yang
digunakan. Semakin banyak alat elektrik
yang digunakan maka semakin banyak kos
tenaga yang perlu kita bayar.
Tidak semua peralatan elektrik
menggunakan tenaga elektrik yang sama.
Tenaga elektrik yang diperlukan oleh
sesuatu alat elektrik boleh ditentukan
daripada nilai kuasa elektrik yang dilabelkan
pada alat berkenaan. Banyaknya tenaga
elektrik yang digunakan oleh alat elektrik
bergantung pada nilai kuasa alat tersebut
serta tempoh atau lama masa
penggunaannya.
Kuasa ditakrifkan sebagai masa penggunaan
tenaga. Kuasa elektrik adalah sama dengan
bilangan joule tenaga elektrik yang
digunakan dalam masa satu saat. Unit bagi
kuasa elektrik ialah watt (W). Tenaga
elektrik yang digunakan di rumah atau
sekolah disukat dalam kilowatt-Jam (kWj).
Satu kilowatt-Jam ditakrifkan sebagai
kuantiti elektrik yang digunakan oleh suatu
alat elektrik berkuasa 1kW dalam masa 1
jam.
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 28
Watt ialah unit kuasa, jadi 1 watt = 1 joule
sesaat. 1 unit elektrik yang digunakan di
rumah adalah sama dengan 1 kWj.
Jumlah tenaga dalam unit kWj boleh
dihitung dengan menggunakan formula
berikut:
Jumlah tenaga elektrik yang digunakan di
rumah disukat dengan meter elektrik. Meter
elektrik yang ada sekarang boleh
memberikan bacaan nilai berangka secara
langsung. Satu unit dikira apabila tenaga
elektrik digunakan pada kadar satu kilowatt
(1 000 watt) sejam. Tarif penggunaan
elektrik adalah berbeza untuk rumah
kediaman, perdagangan dan perindustrian.
Anda boleh melayari laman web TNB untuk
mendapatkan maklumat tentang kadar tariff
Tenaga Nasional Berhad:
http://www.tnb.com.my/newtnb/custom/tr/m
t1.html
2.1.2 Objektif Pengajaran
Pada akhir pengajaran, pelajar-pelajar dapat
▪ Mengambil bacaan dari meter elektrik
▪ Menerangkan maklumat yang terdapat
pada bil elektrik
▪ Menghitung jumlah tenaga elektrik yang
digunakan oleh peralatan elektrik
▪ Mengira kos penggunaan tenaga elektrik
(domestik)
▪ Menghargai kepentingan tenaga elektrik
dalam kehidupan seharian.
2.1.3 Konsep Utama
▪ Tenaga elektrik disukat dalam unit joule
(J)
▪ Kuasa elektrik ditakrifkan sebagai
bilangan joule tenaga elektrik yang
digunakan dalam masa satu saat. Unit
bagi kuasa elektrik ialah watt (W).
▪ Kilowatt jam (kWj) adalah unit yang
biasa digunakan untuk menyukat tenaga
elektrik yang digunakan oleh perkakas
elektrik.
2.1.4 Aktiviti Pelajar
▪ Mengumpul maklumat tentang pelbagai
jenis alat elektrik dan mengira kos
penggunaannya.
▪ Menghitung tenaga elektrik yang diguna
di rumah.
▪ Memahami bil elektrik anda
▪ Mengenali pembekal tenaga elektrik
negara –TNB
2.1.5 Bahan Pengajaran
▪ Meter elektrik (di premis kediaman
dan/atau sekolah)
▪ Bil elektrik (rumah dan/atau sekolah)
▪ Katalog barangan elektrik atau manual
pengguna
▪ Laman web
Bilangan unit (kWj) = Kuasa (kW) x Masa (jam)
Kuasa = Tenaga (joule)
Masa (saat)
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 29
2.1.6 Prosedur Aktiviti
▪ Mengumpul maklumat tentang pelbagai
jenis alat elektrik.
▪ Setiap pelajar diminta menyenaraikan
semua barangan elektrik yang terdapat
di rumah masing-masing termasuk
bilangan tiap item dan kuasa elektrik
yang diperlukan.
▪ Bagi setiap alat/barangan yang
disenaraikan, nyatakan lama masa alat
tersebut digunakan.
2.1.7 Aktiviti kumpulan
▪ Pelajar dibahagikan dalam kumpulan (3-
4 orang satu kumpulan)
▪ Setiap kumpulan ditugaskan untuk
mengumpul maklumat tentang nilai
kuasa barangan yang disenaraikan
secara individu.
▪ Pelajar boleh merujuk pada katalog
barangan atau manual pengguna atau
melihat label yang terdapat pada
barangan berkenaan.
▪ Pelajar boleh juga melayari laman web
untuk mendapatkan maklumat yang
diperlukan seperti:
http://www.energystar.gov/products/app
liances.shtml
Setengah peralatan tidak memberikan nilai
kuasa. Yang diberikan hanyalah voltan dan
arus. Pelajar boleh menggunakan maklumat
berikut untuk mengira nilai kuasa alat
berkenaan.
Dengan menggunakan maklumat yang
diperolehi, minta pelajar hitungkan jumlah
tenaga yang digunakan perkakas-perkakas
tersebut dalam sehari. Banyaknya tenaga
elektrik yang digunakan oleh alat elektrik
bergantung kepada tempoh penggunaannya
(masa) serta kuasa alat elektrik tersebut.
Paparkan data dalam bentuk jadual seperti
berikut:
Peralatan
elektrik
Nilai
kuasa
(W)
Lama masa
digunakan/
Hari
Kos
sebulan
(30 hari)
Cerek
elektrik
1500
20 minit
RM3.30
Contoh pengiraan:
Kuasa cerek = 1500 W = 1.5 kW
Jumlah tenaga yang digunakan
= 1.5 kW x 20/60 jam x 30 hari
= 15 kWj
1 kWj = 1 unit tenaga
15 kWj = 15 unit tenaga elektrik
I unit tenaga berharga 0.22 sen
15 unit tenaga berharga 15 x 0.22 sen
RM3.30
Senaraikan peralatan mengikut jumlah
tenaga yang diperlukan daripada yang paling
tinggi ke yang paling rendah.
▪ Menghitung jumlah tenaga elektrik
yang digunakan di rumah.
▪ Setiap pelajar diminta meneliti meter
elektrik yang terdapat di rumah masing-
masing. Pastikan mereka tahu dan
faham bagaimana mendapatkan bacaan.
▪ Bandingkan meter elektrik di rumah
dengan di sekolah. Apa
perbezaannya,jika ada?
▪ Setiap pelajar diminta merekodkan
jumlah tenaga yang digunakan setiap
hari selama seminggu.
▪ Paparkan data yang dikumpulkan dalam
bentuk graf.
Kuasa (W) = Arus (I) x Voltan (V)
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 30
▪ Hitung jumlah tenaga yang digunakan
sepanjang minggu serta bayaran yang
boleh dikenakan.
▪ Memahami bil elektrik untuk
penggunaan domestik
o Setiap pelajar diminta membawa bil
elektrik dari rumah masing-masing.
o Dalam kumpulan 2-3 orang pelajar ,
teliti maklumat yang terdapat dalam
bil berkenaan.
▪ Mengenali pembekal tenaga elektrik
negara –TNB
o Layari laman web TNB bagi
mendapatkan maklumat lanjut
tentang perkhidmatan yang
ditawarkan.
http: //www.tnb.com.my/newtnb/main.html
▪ Tinjauan penggunaan tenaga
Arahan: Teliti pernyataan berikut dan tandakan jawapan anda bulatkan jawapan anda
Item Ya
(RM)
Tidak
Adakah rumah anda mempunyai unit penyaman udara? 40
Adakah anda mempunyai unit penyaman udara bagi
setiap bilik?
20
Adakah anda menggunakan air panas untuk mandi? 5
Adakah anda memadam lampu setiap kali anda
meninggalkan bilik?
5
Adakah anda memasang lampu tidur? 5
Adakah anda mempunyai lebih dari satu peti sejuk di
rumah?
12
Adakah peti sejuk dibuka lebih dari 6 kali/sehari? 10
Adakah anda mengguna pengering rambut? 3
Adakah anda mendengar radio atau menonton video
atau tv?
2
Adakah anda bermain video game? 4
Adakah anda mengguna berus gigi elektrik? 2
Adakah rumah anda dilengkapi kolam renang? 20
Adakah anda mempunyai jam elektrik 5
Adakah anda mengguna peralatan elektrik di dapur? 5
Jumlah
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 31
Jumlahkan semua jawapan yang bertanda
‘ya’. Andaikan anda cuma dibekalkan
RM100/bulan. Berapa baki yang tinggal
selepas menjelaskan bayaran tenaga yang
dikenakan? Bagaimana dapat anda
menambah baki yang tinggal agar anda
dapat membeli benda lain yang anda perlu?
Setiap soalan perlu dibincangkan agar
pelajar faham cara penggunaan tenaga boleh
menjejaskan kualiti kehidupan seharian.
2.1.8 Implikasi Sosial
Tenaga ialah keperluan harian yang
digunakan di rumah, pejabat, industri dan
pengangkutan. Tenaga membantu dalam
pembangunan negara. Tenaga turut
memberikan keselesaan dan kemudahan
dalam kehidupan kita. Sumber utama
tenaga negara ialah minyak, gas asli, arang
batu dan hidro. Sumber bahan api fosil
seperti minyak dan gas asli serta kuasa hidro
digunakan untuk menjana tenaga elektrik.
Tenaga elektrik memang amat penting
dalam pelbagai aktiviti kehidupan kita.
Kita menggunakan pelbagai peralatan yang
digerakkan oleh tenaga elektrik untuk
memudahkan kerja kita. Penggunaan
peralatan elektrik dengan bijaksana boleh
membantu mengurangkan dan menjimatkan
tenaga dan kos bulanan bil elektrik di
samping mengurangkan keperluan terhadap
bahanapi yang digunakan untuk menjana
elektrik. Sifat bertanggung jawab pengguna
boleh membantu memanjangkan hayat
bahan api yang diperlukan untuk menjana
tenaga elektrik. Kos yang dijimatkan bagi
menjana kuasa elektrik boleh disalurkan
untuk projek pembangunan lain untuk
dimanfaatkan bersama.
Di samping pelbagai faedah yang diperolehi,
tenaga elektrik boleh juga membawa padah.
Kejutan elektrik boleh meragut nyawa
mangsa yang terkena. Pembakaran sumber-
sumber fosil untuk menjanakan tenaga
elektrik akan menghasilkan gas seperti
karbon monoksida dan nitrogen oksida serta
bahan toksik yang boleh mencemarkan alam
sekitar serta kualiti hidup kita. Gas-gas ini
juga larut dalam air hujan dan menjadikan
hujan asid. Hujan asid juga merosakkan
persekitaran.
Sebagai insan yang diamanahkan untuk
menjaga kesejahteraan alam, kita seharusnya
lebih peka dan prihatin dalam menjaga
sumber semula jadi yang dianugerahkan
kepada kita. Telah menjadi tanggung jawab
kita untuk terus memelihara sumber-sumber
asli dan alam sekitar agar dapat dinikmati
generasi akan datang. Penggunaan tenaga
elektrik yang cekap membantu mencapai
matlamat tersebut disamping meringankan
kos penggunaan tenaga.
Bagi menjamin keperluan tenaga elektrik
sentiasa mencukupi dan berterusan serta
pada harga yang tidak membebani
pengguna, kita perlu menggunakan tenaga
denga bijak, cekap dan produktif.
Penggunaan elektrik yang tidak cekap, bijak
dan produktif akan membazirkan sumber-
sumber bahanapi yang digunakan untuk
menghasilkannya. Justeru, kita sebagai
pengguna harus pandai menjaga dan
memanfaatkan tenaga yang dibekalkan
kepada kita.
Rujukan: Kannan, K.S. (2000). Kecekapan tenaga
dalam Kamarulazizi Ibrahim & Zul Azhar
Zahid Jamal (2000). Tenaga yang boleh
diperbaharui dan kecekapan tenaga, ms.
58 –76. Pulau Pinang: PPSFizik, USM.
Lee Shok Mee & Md. Arris Abu Yamin
(1990). Sains Tingkatan 3. Kuala
Lumpur: Pustaka Pertiwi Sdn. Bhd.
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 32
2.2 KONSEP PEMBAZIRAN
PENGGUNAAN
TENAGA
2.2.1 Pendahuluan
Tenaga merupakan satu keperluan asas
kepada negara. Tenaga diperlukan untuk
pembangunan dan peningkatan ekonomi
negara dan dalam kehidupan kita seharian.
Sumber utama tenaga di negara kita ialah
minyak, gas asli, arang batu dan hidro.
Sumber bahan api seperti minyak, gas asli
dan arang batu adalah sumber fosil yang
tidak boleh diperbaharui. Tenaga hidro
adalah sejenis sumber tenaga yang boleh
diperbaharui.
Kita menggunakan tenaga untuk hampir
semua aktiviti yang dilakukan. Tenaga
seperti yang diterangkan dalam buku teks
ialah sesuatu hal yang boleh melakukan
kerja. Tenaga diperlukan untuk
menghasilkan sesuatu proses. Apabila
lampu dinyalakan, tenaga digunakan.
Apabila lampu dipasang pada waktu malam
yang gelap kita mendapat manfaat daripada
cahaya lampu itu. Tetapi jika lampu
dinyalakan pada siang hari yang terang
benderang, cahaya lampu tadi tidak
memberikan tambahan cahaya kepada kita.
Tenaga yang digunakan untuk menyalakan
lampu tadi tidak menghasilkan sesuatu yang
produktif dan sememangnya tidak
diperlukan. Justeru, kita telah mensia-
siakan bekalan tenaga yang dibekalkan
kepada kita dengan penggunaan yang tidak
sesuai. Tindakan ini akan hanya
menambahkan beban bayaran kos kepada
pengguna.
Tahukah anda tenaga dibekalkan jika palam
kuasa elektrik pembakar roti dibiarkan
terpasang walau pun tidak digunakan?
Peralatan atau barangan elektrik seperti
television, vcr, stereo dan pembakar roti
mengalirkan sedikit tenaga elekrik walaupun
ia dimatikan. Justeru, adalah lebih baik jika palam kuasa elektrik peralatan tidak
disambungkan jika kita tidak bercadang
untuk menggunakan barangan elektrik
tersebut untuk beberapa hari. Kita perlu
ingat bahawa barangan elektrik yang
terdapat di dalam rumah kita menggunakan
hampir 20% tenaga walaupun tidak dipasang
(switched on) tetapi palam kuasa masih
bersambung dengan punca kuasa. Jumlah
ini agak besar dan merupakan satu
pembaziran dalam penggunaan tenaga jika
ia dibiarkan berlarutan.
Pembaziran boleh ditakrifkan sebagai
penggunaan tenaga tanpa menghasilkan
sesuatu yang produktif, contohnya
menyalakan lampu di siang hari.
Pembaziran adalah suatu tindakan atau
perbuatan yang sia-sia dan tidak
mendatangkan kebajikan kepada sesiapa.
Sebaliknya tindakan yang sia-sia ini boleh
menyebabkan pembaziran atau kerugian.
Contohnya, apabila kita membeli barang
yang mudah rosak melebihi had keperluan.
Bukan sahaja pembaziran berlaku kerana
barang berlebihan tetapi jika rosak akan
menyebabkan kita kerugian. Begitu juga
dengan tenaga.
Pengguna yang lalai atau cuai dan tidak teliti
melakukan kerja berkemungkinan
menggunakan tenaga lebih banyak daripada
yang diperlukan. Hal ini akan menyebabkan
pembaziran tenaga berlaku. Contohnya
apabila kita lupa menutup gas bila nasi
sudah masak, bukan saja rugi kerana nasi
tidak boleh dimakan lagi mungkin, tetapi
kita juga turut membuang tenaga.
Penggunaan tenaga yang tidak cekap boleh
ditakrifkan sebagai menggunakan tenaga
melebihi atau kurang dari keperluan sebenar
untuk menghasilkan sesuatu kerja,
contohnya menggunakan mentol 60W
sedangkan cahaya yang dibekalkan oleh
mentol 30W sudah lebih dari mencukupi.
Penggunaan tenaga tidak cekap boleh
menjadi satu punca pembaziran tenaga.
Penggunaan tenaga yang tidak cekap, bijak
dan produktif akan membazirkan sumber-
sumber tenaga seperti minyak, gas, arang
batu dan lain-lain bahan yang digunakan
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 33
untuk menghasilkan tenaga. Justeru, kita
seharusnya berusaha untuk mengurangkan
pembaziran dengan menjadi pengguna yang
bijak dan sentiasa mengambil langkah-
langkah untuk berjimat cermat.
Apabila bahan api fosil dibakar, gas
dibebaskan ke dalam atmosfera.
Pembaziran tenaga akan menyebabkan
bahan yang dibebaskan akan bertambah dan
ini akan memberikan kesan kepada alam
sekitar dan kehidupan kita. Dengan tidak
membazir tenaga, kita mengurangkan
pembakaran bahan api fosil dan turut
membantu mengurangkan pencemaran
udara. Tindakan berjimat cermat dan
mengurangkan pembaziran penggunaan
tenaga akan membuat kehidupan kita lebih
selesa. Kita juga akan dapat mengurangkan
kos penggunaan tenaga setiap bulan.
2.2.2 Objektif Pengajaran
Pengajaran topik ini membolehkan pelajar
memahami konsep pembaziran tenaga dan
kesannya terhadap kehidupan.
Perbincangan yang dilakukan bersama
pelajar seharusnya membolehkan mereka
memahami konsep pembaziran secara umum
dan dalam konteks penggunaan tenaga.
Antara objektif pengajaran topik ini adalah:
▪ Mengenalpasti cara-cara tenaga
digunakan dalam kehidupan seharian
▪ Membezakan antara pembaziran tenaga
dan penggunaan tenaga yang tidak
cekap
▪ Mencadangkan cara-cara untuk
mengurangkan pembaziran tenaga dan
meningkatkan kecekapan penggunaan
tenaga.
▪ Memahami bahawa pembaziran akan
menyebabkan kerugian kepada
pengguna.
2.2.3 Konsep Utama
Pembaziran tenaga boleh ditakrifkan sebagai
penggunaan tenaga tanpa menghasilkan
sesuatu yang produktif.
Penggunaan tenaga yang tidak cekap
boleh ditakrifkan sebagai menggunakan
tenaga melebihi atau berkurangan
keperluan sebenar untuk melakukan
sesuatu kerja.
2.2.4 Aktiviti Pelajar
Aktiviti yang dicadangkan lebih kepada
perbincangan bagi membolehkan pelajar
menjana idea yang relevan berdasarkan
pengalaman mereka sehari-hari untuk lebih
memahami konsep pembaziran tenaga.
▪ Perbincangan konsep ‘pembaziran’
seperti yang difahami pelajar dan
dikaitkan dengan penggunaan tenaga.
Perbincangan ini boleh dilakukan secara
kumpulan kecil atau besar. Pelajar
boleh mengemukakan takrif pembaziran
mengikut kefahaman mereka.
▪ Membina peta konsep untuk
menghubungkaitkan pelbagai bentuk
tenaga dan pembaziran yang mungkin
berlaku. Perbincangan boleh dilakukan
dalam kumpulan kecil dan hasil
perbincangan boleh ditulis di kertas
mahjung untuk paparan atau rujukan
semasa pembentangan.
▪ Menyenaraikan contoh-contoh
pembaziran yang biasa dilakukan oleh
mereka atau yang pernah dilihat oleh
mereka dalam kehidupan sehari-hari.
Perbincangan boleh dilakukan dalam
kumpulan kecil dan hasil perbincangan
dikongsi dengan kelas.
▪ Mengesan dan mengenalpasi punca
pembaziran di sekolah dan rumah.
Boleh dilakukan secara individu untuk
mengesan pembaziran di rumah dan
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 34
secara kumpulan untuk aktiviti di
sekolah.
▪ Membincangkan langkah atau strategi
untuk menyedarkan masyarakat tentang
pembaziran tenaga. Pendekatan
sumbangsaran boleh digunakan untuk
menghasilkan senarai langkah-langkah
yang boleh diambil. Kemudian setiap
kumpulan di beri pilihan satu strategi
untuk merancangkan pelaksanaannya
secara terperinci.
▪ Rancangkan satu kempen ‘Masyarakat
Cekap’ (Efficient Community) untuk
meningkat kesedaran pengguna tentang
pembaziran tenaga.
▪ Bincangkan implikasi pembaziran
tenaga terhadap individu, masyarakat
dan persekitaran.
2.2.5 Aktiviti kreatif
▪ Hasilkan satu iklan kempen yang
memberikan penjelasan ringkas
kepada orang awam tentang konsep
pembaziran tenaga.
o Perkara yang perlu diberikan
perhatian ialah:
Siapa yang akan membaca
mesej?
Apa yang dapat dipelajari?
Kenapa mesej itu penting?
Bagaimana mesej itu akan
disalurkan – radio, tv, poster,
brosur dan lain-lain
▪ Tulis sajak (poem) tentang kepentingan
menjaga kebersihan udara dengan tidak
membazir tenaga.
▪ Menulis jurnal
o Mencatatkan amalan penggunaan
tenaga sepanjang minggu dan
mengenalpasti tindakan yang
membazirkan tenaga.
▪ Pengukuhan pemahaman konsep
Bincangkan sama ada tindakan berikut
membazirkan tenaga atau tidak. Beri
sebab-sebab.
o Keluarga anda bercadang untuk
bercuti di Langkawi buat beberapa
hari. Sebelum bertolak, ibu anda
telah mengeluarkan palam kuasa
elektrik bagi setiap barangan
elektrik seperti pembakar roti, tv,
vcd dan kipas.
o Anda menonton tv sehingga habis
siaran. Selepas puas menonton anda
mematikan tv dan dan terus masuk
tidur dengan lampu dalam bilik anda
terpasang.
o Anda menggunakan komputer untuk
menyiapkan tugasan. Selepas
dicetak anda dapati beberapa
kesilapan pada dua muka surat
tugasan anda. Selepas membuat
pembetulan anda mencetak kesemua
muka surat tugasan anda sementara
salinan awal tadi anda buang.
o Anda berasa lapar tetapi tidak pasti
makanan yang ada untuk dimakan.
Anda membuka pintu peti sejuk dan
membelek setiap bekas dan
makanan yang terdapat di dalamnya.
Selepas beberapa minit anda
membuat pilihan anda dan menutup
pintu peti sejuk.
o Anda melayari internet dan bermain
permainan komputer secara ‘on-
line’. Anda berjaya menewaskan
lawan anda dengan mendapat skor
yang tinggi. Anda berasa bangga
dengan kemampuan anda dan ingin
menghebahkan kejayaan kepada
kawan anda. Anda mematikan
komputer sebelum beredar mencari
kawan anda.
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 35
o Anda mencampakkan sekeping
kertas kosong ke dalam tong
sampah kerana ingin mengemas
ruang meja anda.
2.2.6 Implikasi Sosial
Permintaan kepada tenaga bertambah
dengan meningkatnya kemajuan negara.
Setengah daripada tenaga yang dibekalkan
adalah daripada sumber yang boleh
diperbaharui. Sumber ini termasuklah suria,
angin, geoterma dan hidro. Bekalan tenaga
jenis ini berterusan. Namun, terdapat bentuk
tenaga yang diguna di rumah dan kenderaan
sebagainya yang tidak boleh diperbaharui.
Sumber tenaga ini adalah terhad dan akan
habis walaupun digunakan dengan cermat.
Penggunaan tenaga yang tidak cekap, bijak
dan produktif akan membazirkan sumber-
sumber asli seperti gas, minyak, arang batu
dan sumber tenaga yang lain. Kehilangan
tenaga dengan cara pembaziran tidak dapat
digantikan atau dikembalikan.
Cara tenaga dijana, digunakan sama ada
dengan cermat atau dibazirkan adalah antara
penyebab atau punca masalah alam sekitar.
Pembaziran tenaga akan menyebabkan
antara lain:
▪ Hayat sumber tenaga tidak dapat
dipanjangkan untuk dinikmati generasi
akan datang.
▪ Bertambahnya perbelanjaan untuk
tenaga.
▪ Meningkatnya pencemaraan alam
sekitar.
▪ Bertambahnya beban tenaga.
▪ Pembebasan gas rumah hijau
Iklim turut berubah disebabkan peningkatan
tahap karbon dioksida dalam atmosfera
apabila bahan api seperti arang batu, minyak
dan gas asli dibakar.
Untuk menjamin kualiti hidup yang
dinikmati sekarang ini berterusan dan boleh
dikongsi bersama dengan generasi akan
datang, kita perlu mengubah corak hidup
kita. Sebagai hamba Allah yang
diamanahkan untuk menjaga bumi ini kita
seharusnya berhati-berhati dan berjimat
cermat dalam menggunakan tenaga yang
dijana. Pembaziran adalah suatu sifat yang
tidak disenangi dan seharusnya dihindari.
Pembaziran akan menimbulkan masalah
yang banyak kepada pengguna dan tidak
mustahil akan berlaku krisis tenaga jika
manusia terus menerus membazir tenaga.
Perbincangan tajuk ini seharusnya
memberikan kefahaman kepada pelajar
tentang kerugian yang akan dialami kiranya
pengguna terus menerus membazir bukan
sahaja tenaga tetapi apa saja yang terdapat
dalam kehidupan mereka sehari – hari.
2.3 AMALAN-AMALAN YANG
MENYEBABKAN PEMBAZIRAN
TENAGA
2.3.1 Pendahuluan
Kita telah mempelajari pelbagai sumber
tenaga secara umum dan yang biasa
digunakan di Malaysia. Sumber-sumber
tenaga tersebut boleh dibahagikan
kepada dua:
▪ Tidak boleh diperbaharui
Contoh: gas asli, petroleum, arang batu
▪ Boleh Diperbaharui
Contoh: tenaga suria, biojisim,
hidroelektrik dan angin
Kita juga faham bahawa tenaga diperlukan
untuk menggerakkan hampir semua aktiviti
manusia. Kita juga tahu tenaga tidak
diperolehi begitu sahaja bagaikan silap mata.
Bahanapi fosil seperti minyak, gas asli dan
arang batu ialah sumber utama negara yang
tidak diperbaharui. Pembakaran bahan api
tersebut bukan sahaja mengurangkan
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 36
sumber-sumber semula jadi ini, bahkan
menghasilkan karbon monoksida sulfur
dioksida, debu-debu halus dan sebagainya.
Semua bahan ini kita tahu menyumbangkan
kepada pencemaran terhadap alam sekitar.
Kemajuan pesat dalam bidang sains dan
teknologi membolehkan ciptaan baru banyak
dihasilkan untuk keselesaan hidup manusia.
Kebanyakan alatan di rumah menggunakan
tenaga terutama tenaga elektrik untuk
menggerakkannya. Kita perlukan tenaga
contohnya untuk mengguna mesin basuh,
barangan dapur, penyaman udara, kipas,
television, peti sejuk dan segala macam
peralatan lain. Pertambahan alatan sebegini
mengakibatkan pertambahan penggunaan
tenaga.
Sebagai pengguna kita harus menggunakan
tenaga dengan bijak, cekap dan produktif
agar dapat mengurangkan kos perbelanjaan
penggunaan tenaga dan menangguhkan
pembinaan loji janakuasa. Amalan
penggunaan harian kita seharusnya
membantu kita untuk mengelak terjadinya
pembaziran tenaga terutamanya sumber
tenaga tidak boleh diperbaharui.
Pembaziran boleh ditakrifkan sebagai
penggunaan tenaga tanpa menghasilkan
sesuatu yang produktif, contohnya
menyalakan lampu pada siang hari.
Kita sebagai pengguna kadang-kadang lalai.
Pernahkah anda meninggalkan bilik tanpa
mematikan lampu atau kipas angin yang
dipasang? Kecuaian sebegini menyebabkan
pembaziran tenaga dan membebankan
pengguna kerana perlu membayar bil utiliti
yang tinggi.
Antara amalan yang sering kita lakukan
tanpa memikirkan kesan pembaziran adalah
seperti:
▪ Melakukan perjalanan berulang kali
dengan kenderaan bermotor tanpa
membuat perancangan atau tanpa tujuan
tertentu.
▪ Menghidupkan hawa dingin pada awal
pagi.
▪ Mengguna dapur gas tanpa kawalan
yang baik seperti mendidihkan air
terlalu lama.
▪ Membiarkan komputer terpasang
walaupun tidak digunakan.
▪ Tidak mengeluarkan palam kuasa
elektrik barangan yang tidak diguna.
▪ Mengguna ketuhar hanya untuk
membakar sekeping roti
▪ Tidak menutup periuk atau kuali (bila
sesuai) semasa memasak.
▪ Membuka pintu ketuhar berulang kali
semasa membakar.
▪ Mengguna mesin basuh dengan muatan
yang kurang.
▪ Membiarkan air mengalir dari paip
bocor.
▪ Memasang lampu melebihi had
keperluan.
▪ Membuka pintu peti sejuk berulang kali.
▪ Membuka pintu atau tingkap semasa
penyaman udara beroperasi.
▪ Menggosok sehelai dua pakaian pada
satu ketika.
Penggunaan tenaga yang tidak cekap boleh
ditakrifkan sebagai menggunakan tenaga
melebihi atau kurang dari keperluan sebenar
untuk menghasilkan sesuatu kerja,
contohnya mengguna mentol 60W
sedangkan cahaya yang dibekalkan oleh
mentol 30W sudah lebih dari mencukupi.
Penggunaan tenaga tidak cekap boleh
menjadi satu punca pembaziran tenaga.
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 37
Penggunaan tenaga yang tidak cekap, bijak
dan produktif akan membazirkan sumber-
sumber tenaga seperti minyak, gas arang
batu dan lain-lain bahan yang digunakan
untuk menghasilkan tenaga. Justeru, kita
seharusnya berusaha untuk mengurangkan
pembaziran dengan menjadi pengguna yang
bijak.
2.3.2 Objektif Pengajaran
Pengajaran topik ini adalah untuk
menyedarkan para pelajar tentang amalan
yang boleh membazirkan tenaga. Pelajar
perlu faham bahawa sesuatu tindakan seperti
membiarkan lampu terpasang dalam bilik
yang kosong, walau pun tidak
memudaratkan sesiapa tetapi boleh
menghasilkan pembaziran tenaga, sumber
untuk menjanakan tenaga (resos) dan wang.
Perbincangan topik ini akan menyedarkan
para pelajar tentang amalan yang
membazirkan dan seharusnya meningkat
kesedaran dan rasa tanggung jawab untuk
mengurangkan pembaziran yang berlaku di
sekeliling mereka sama ada di rumah atau di
sekolah. Antara objektif pengajaran topik
ini ialah:
▪ Memahami maksud pembaziran tenaga
dalam pelbagai aspek kehidupan
▪ Mengenalpasti amalan-amalan yang
boleh membazirkan tenaga.
▪ Mencadangkan langkah-langkah untuk
mengelak atau mengurangkan
pembaziran tenaga.
2.3.3 Konsep Utama
▪ Pembaziran boleh ditakrifkan sebagai
penggunaan tenaga tanpa menghasilkan
sesuatu yang produktif, contohnya
menyalakan lampu pada siang hari.
▪ Penggunaan tenaga yang tidak cekap
boleh ditakrifkan sebagai menggunakan
tenaga melebihi atau berkurangan
keperluan sebenar untuk menghasilkan
sesuatu kerja, contohnya mengguna
mentol 60W sedangkan cahaya yang
dibekalkan oleh mentol 30W sudah
lebih dari mencukupi.
2.3.4 Aktiviti Pelajar
▪ Perbincangan
▪ Aktiviti penyiasatan/penyelidikan
▪ Aktiviti kreatif
▪ Permainan
2.3.5 Prosedur Aktiviti
▪ Perbincangan
Antara perkara yang boleh dibincangkan
adalah
o Konsep pembaziran tenaga.
o Contoh-contoh pembaziran yang
boleh mereka kesan dalam
kehidupan seharian
o Sikap mereka terhadap pembaziran.
o Langkah-langkah yang telah mereka
ambil untuk mengawal pembaziran.
Soalan-soalan berikut boleh dijadikan asas
untuk perbincangan tentang pembaziran.
Pelajar seharusnya boleh menerangkan
sebab-sebab setiap tindakan itu dikatakan
pembaziran. Perubahan sikap hanya akan
berhasil jika seseorang sedar bahawa sesuatu
kesilapan telah dilakukan.
Baca soalan-soalan berikut dan fikirkan.
Adakah anda:
▪ Memasang lampu lebih daripada yang
diperlukan?
▪ Membiarkan lampu terpasang apabila
meninggalkan bilik dalam jangka masa
yang agak lama?
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 38
▪ Membiarkan air mengalir apabila
menggosok gigi?
▪ Mandi dengan air panas pada waktu
tengah hari?
▪ Lupa menutup pintu atau tingkap bilik
yang dipasang penyaman udara?
▪ Membiarkan bilik terkena pancaran
langsung matahari?
▪ Membiarkan radio atau tv terpasang
walaupun tiada siapa yang
mendengar/melihat?
▪ Membiarkan tenaga dibazirkan atau
membazirkan kerana ‘bukan aku yang
bayar’?
▪ Membiarkan peralatan seperti komputer
dan seumpamanya terpasang sepanjang
hari walaupun tidak diperlukan?
▪ Membiarkan orang lain membazir
tenaga?
▪ Lupa bahawa pembaziran tenaga akan
memberi kesan ke atas anda, keluarga,
dan Bumi?
Beri 1 markah untuk setiap jawapan ‘ya.’
Markah yang tinggi menunjukkan anda
membazir tenaga dan juga wang yang boleh
digunakan dengan lebih cekap.
▪ Permainan
Layari laman web berikut dan cuba
permainan yang disediakan:
http://www.wattsnew.com/wattsnew3/shock
not/shock_noshock.html
Tujuan permainan ini adalah untuk
membantu ahli sains mengesan pembaziran
tenaga dalam bilik tontonan tv, dapur, dan
bilik tidur. Anda diminta mengenal pasti
alatan yang terpasang dan membazir tenaga.
▪ Aktiviti penyiasatan
o Rancang suatu tinjuan untuk
mengesan penggunaan lampu di
rumah masing-masing. Senaraikan:
Bilangan dan jenis lampu yang
terdapat di setiap ruang/bilik.
Kuasa (wattage) setiap lampu
Anggaran lama masa (minit)
lampu dinyalakan dalam sehari.
▪ Pamerkan data dalam satu jadual.
Bincang penggunaan lampu di rumah.
Apakah jenis lampu sesuai untuk
menerangkan ruang yang ditetapkan?
Kemukakan cadangan untuk meningkatkan
amalan kecekapan tenaga.
▪ Memantau penggunaan tenaga.
Catat bacaan meter di rumah anda setiap
hari.
Catatkan peralatan yang diguna
sepanjang hari berkenaan.
Paparkan bacaan meter dalam bentuk
graf.
Apakah yang dapat anda rumuskan
tentang penggunaan tenaga elektrik di
rumah?
Dapatkah anda kesan pembaziran tenaga
elekrik? Jelaskan jawapan anda.
▪ Pembaziran tenaga di sekolah.
Bentuk beberapa kumpulan pelajar
untuk mengesan pembaziran tenaga
pada tempat-tempat tertentu di sekolah
seperti bilik darjah, pejabat, bilik guru,
makmal dan kantin.
Pelajar seharusnya berbincang
bagaimana data akan dikumpul dan
dipamerkan. Kutipan data boleh dibuat
untuk tempoh seminggu.
Sediakan laporan akhir dengan
membincangkan amalan pembaziran yang
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 39
boleh dikesan serta cadangan-cadangan
untuk mengelakkan pembaziran.
2.3.6 Aktiviti kreatif
Rancang satu kempen yang bertemakan
‘Amalan pembaziran tenaga.’ Hasilkan
bahan-bahan yang boleh diedarkan semasa
kempen berkenaan seperti brosur, perekat,
poster, lagu dsbnya.
Hasilkan suatu karya dalam bentuk cerpen,
sajak, pantun dsbnya berkaitan ‘Amalan
pembaziran tenaga.’
Sediakan satu senarai amalan pembaziran
tenaga yang boleh dipaparkan di sekolah dan
di rumah.
2.3.7 Implikasi Sosial
Pembaziran tenaga sering terjadi sama ada
disedari atau pun tidak. Ada masanya kita
sedar akan pembaziran yang berlaku tetapi
tiada tindakan untuk memberhentikan
amalan pembaziran itu. Hal ini mungkin
kerana pembaziran tenaga tidak dapat
dikesan dengan mata kasar dan mungkin
juga kita sebagai pengguna tidak sedar
bahawa sesetengah tindakan atau tabiat kita
akan mengakibatkan pembaziran tenaga.
Justeru, pengetahuan tentang amalan-amalan
pembaziran ini penting supaya pengguna
akan lebih sedar akan tindakan mereka yang
merugikan dan dari situ akan berusaha untuk
mengelak pembaziran.
Melalui perbincangan dan aktiviti-aktiviti
yang dijalankan pelajar diharapkan pelajar
akan memahami bahwa pembaziran tenaga
akan menyebabkan antara lain:
▪ Hayat sumber tenaga tidak dapat
dipanjangkan untuk dinikmati generasi
akan datang.
▪ Menambahkan perbelanjaan untuk
tenaga.
▪ Meningkatkan pencemaran alam sekitar.
▪ Menambahkan beban tenaga.
▪ Pembebasan gas rumah hijau.
Pelajar seharusnya sedar bahawa
pembaziran tenaga akan menimbulkan
masalah yang kepada pengguna dan tidak
mustahil akan berlaku krisis tenaga jika
manusia terus membazir tenaga. Sebagai
pengguna yang prihatin sudah menjadi
tanggungjawab setiap orang untuk
memelihara sumber alam ini supaya kualiti
dan struktur kehidupan kita terjaga. Kita
diamanahkan untuk memakmurkan bumi
serta meneroka segala kekayaan dan
kemudahan yang terkandung di dalamnya.
Dalam menyempurnakan amanah tersebut
kita perlu berhati-hati agar kita tidak
melakukan kerosakan dengan pelbagai
bahan pencemaran hasil perbuatan manusia
sendiri.
Rujukan:
Kannan K.S. (2000). Kecekapan tenaga.
Dalam Kamarulazizi Ibrahim & Zul Azhar
Zahid Jamal, Tenaga yang boleh
diperbaharui dan kecekapan tenaga,
ms. 58 –76. Pulau Pinang: P.P.Sains
Fizik, USM.
2.4. TINDAKAN MEMBANTU
PENJIMATAN PENGGUNAAN
TENAGA DALAM KEHIDUPAN
SEHARIAN
2.4.1 Pendahuluan
Satu cara yang boleh kita sumbangkan ke
arah bekalan tenaga yang berterusan adalah
dengan meneliti dan mengkaji cara kita
menggunakan tenaga. Bolehkah
penggunaan tenaga dikurangkan di rumah,
bangunan pejabat, sekolah dan
perindustrian? Sudah pasti boleh.
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 40
Setiap orang mempunyai kefahaman yang
berbeza-beza tentang penjimatan tenaga.
Antara maksud ‘penjimatan tenaga’ ialah:
▪ Mengurangkan penggunaan tenaga
dalam aplikasi tertentu
▪ Mencari jalan untuk mendapatkan
tenaga dengan harga yang murah. Hal
ini dapat diperoleh melalui
perbincangan dengan pembekal tenaga
atau menggunakan tenaga dalam
keadaan yang lebih murah.
▪ Beralih kepada bentuk/sumber tenaga
yang lebih murah.
▪ Menggunakan tenaga ‘percuma’ atau
tenaga boleh diperbaharui.
▪ Mengguna sumber tenaga tanpa
menghiraukan pertimbangan kecekapan
dan pencemaran.
▪ Menjimatkan air dan bahan serta sumber
tenaga.
▪ Penggunaan tenaga elektrik tanpa
membazir akan mengurangkan kos
bulanan bil elektrik.
Justeru, penjimatan tenaga boleh ditakrifkan
sebagai penggunaan tenaga yang cekap,
berhemat dan bijaksana. Penjimatan tenaga
boleh juga dilihat sebagai suatu resos.
Dengan mengurangkan tenaga yang
digunakan kita mungkin boleh menutup
penjana tenaga sedia ada yang menyumbang
ke arah menambah masalah pencemaran
atau kita boleh memilih untuk tidak
membina penjana tenaga yang baru.
Pelaburan ke arah penjimatan tenaga lebih
kurang daripada kos membina penjana
tenaga yang baru. Apa pun langkah yang
kita ambil seharusnya memberikan
keuntungan dan manfaat kepada pengguna.
Ada pelbagai sebab mengapa kita perlu
menjimatkan tenaga. Antaranya adalah
untuk:
▪ Mengurangkan perbelanjaan
penggunaan tenaga seperti elektrik,
gasoline dan bentuk tenaga lain.
▪ Menjimatkan bahan api fosil (minyak,
gas dan arang batu) daripada terus
pupus.
▪ Mengurangkan kesan sampingan
daripada penggunaan tenaga –
pencemaran, kerosakan kepada habitat
haiwan dan alam sekitar.
▪ Mengekalkan keselesaan cara hidup
manusia akibat bekalan sumber tenaga
yang mencukupi keperluan.
Walaupun kita tidak membayar tenaga yang
digunakan namun penting untuk kita tidak
membazirkan tenaga. Contohnya kita sering
menggunakan tenaga elekrik sama ada di
rumah atau di sekolah. Menjimatkan tenaga
elektrik akan mengurangkan keperluan
terhadap bahan api yang digunakan untuk
menjana elektrik. Langkah pertama ke arah
penjimatan tenaga adalah dengan memahami
dan mengetahui penggunaan tenaga bagi
setiap peralatan dan barangan elektrik yang
terdapat dalam rumah. Nilai kuasa peralatan
ialah petunjuk kepada amaun tenaga elektrik
yang diperlukan bagi membolehkan alat
berkenaan beroperasi. Langkah-langkah
berikut boleh dijadikan amalan dalam usaha
menjimatkan tenaga elektrik:
▪ Padam lampu yang tidak digunakan.
Nyalakan lampu hanya apabila perlu
sahaja.
▪ Gantikan lampu-lampu mentol dengan
lampu pandafluor.
▪ Matikan arus bagi semua peralatan
elektrik yang tidak digunakan.
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 41
▪ Gunakan seterika hanya apabila hendak
menggosok baju yang banyak.
▪ Penuhkan cerek elektrik denga air
apabila memasak.
▪ Jangan biarkan pintu peti sejuk terbuka
lama atau dibuka berulang kali dalam
sehari.
▪ Apabila memasak, pastikan penutup
cerek atau periuk diletak dengan betul
dan rapat.
Tahukah pelajar bahawa kita banyak
‘membuang’ tenaga setiap hari? Tiap kali
kita mengeluarkan sampah untuk dipungut
kita sebenarnya membuang tenaga. Cuba
fikirkan bahan apa yang dibuang?
Antaranya termasuklah bekas-bekas
makanan seperti tin atau botol plastik dan
kaca, pembalut, kertas dan sebagainya.
Untuk menghasilkan kertas, tin-tin
aluminium, botol plastik dan bahan-bahan
lain memerlukan tenaga yang banyak.
Semua sisa pepejal ini akan dihantar ke
tempat pembuangan/pelupusan sampah
(landfill). Justeru, tenaga yang terdapat
pada sisa pepejal dan tenaga yang
diperlukan untuk menukar bahan mentah
kepada suatu bentuk yang boleh kita guna
akan terbuang jika sisa pepejal ini tidak
dikitar semula. Dengan menggunakan
semula (reusing), mengitar semula (recycle),
menukarkannya kepada kompos
(composting) kita akan dapat mengguna
semula tenaga. Kitaran semula bahan
buangan memerlukan kurang tenaga
berbanding penghasilan daripada bahan
mentah.
2.4.2 Objektif Pengajaran
Isu utama kini ialah penyebaran maklumat
tentang penjimatan tenaga. Ia merupakan
suatu cabaran kerana penjimatan tenaga
berkait rapat dengan semua aktiviti manusia.
Justeru, topik ini diajar bagi membolehkan
guru mengajak para pelajar untuk
memikirkan langkah-langkah serta amalan
yang boleh membantu ke arah
mengurangkan penggunaan tenaga sekali
gus menjimatkan tenaga. Antara objektif
pengajaran bagi topik ini adalah:
▪ Menerangkan konsep penjimatan tenaga
▪ Mengetahui kepentingan menjimatkan
tenaga..
▪ Menerangkan langkah-langkah yang
boleh diambil untuk menjimatkan
tenaga di rumah, di sekolah dan
kenderaan.
2.4.3 Konsep Utama
Penjimatan tenaga:
▪ Mengurangkan penggunaan tenaga
dalam aplikasi tertentu
▪ Mencari jalan untuk mendapatkan
tenaga dengan harga yang murah. Hal
ini dapat diperolehi melalui
perbincangan dengan pembekal tenaga
atau menggunakan tenaga dalam
keadaan yang lebih murah.
▪ Beralih kepada bentuk/sumber tenaga
yang lebih murah
▪ Menggunakan tenaga ‘percuma’ atau
tenaga boleh diperbaharui
▪ Menggunakan sumber tenaga tanpa
menghiraukan pertimbangan kecekapan
dan pencemaran.
▪ Menjimatkan air dan bahan serta sumber
tenaga.
▪ Penggunaan tenaga yang cekap dan
bijaksana.
▪ Mengguna semula (reuse)
▪ Kitar semula (recycle)
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 42
▪ Kompos
2.4.4 Aktiviti Pelajar
▪ Perbincangan
▪ Mencari maklumat dari Internet
▪ Perbincangan dan sumbangsaran
▪ Permainan
2.4.5 Prosedur Aktiviti
▪ Mencari maklumat
o Pelajar boleh dibahagikan dalam
kumpulan untuk mencari maklumat
dari Internet tentang ‘tips’
menjimatkan tenaga. Antara laman
web yang boleh dilawati adalah:
http://www.eren.doe.gov/consumerinfo/
energy_savers/EnergySav98.pdf
▪ Aktiviti sumbangsaran
o Pelajar dibahagikan dalam
kumpulan dan tiap kumpulan
diminta mencadangkan:
takrif ‘penjimatan tenaga’
langkah-langkah yang boleh
diambil untuk menjimatkan
tenaga di rumah dan sekolah.
cara-cara untuk memotivasikan
diri dan orang lain untuk
menjimatkan atau
mengurangkan penggunaan
tenaga.
Ciri-ciri yang boleh
meningkatkan kecekapan bahan
api kereta. Bincang bagaimana
aspek-aspek seperti bentuk
badan, enjin, dan komponen
kereta yang lain boleh
diubahsuai untuk mengurangkan
bahan api yang diperlukan.
Pelajar boleh mencari bahan
dari internet atau majalah yang
sesuai serta bahan rujukan lain
yang terdapat di perpustakaan.
▪ Aktiviti perbincangan
1. Hasilkan garis panduan kepada
pengguna untuk membeli peralatan
atau barangan elektrik kegunaan di
rumah yang bolemenjimatkan
penggunaan tenaga. Perkara apa
yang perlu dipertimbangkan? Pelajar
boleh melayari laman web berikut
sebagai permulaan:
2. http://www.eren.doe.gov/consumerinfo/
energy_savers/shoppingguide.html
3. Mengenal pasti strategi kecekapan dan
peluang penjimatan tenaga di rumah dan
sekolah.
4. Mencadangkan Dasar Tenaga Negara.
5. Mengkaji cara-cara dan peluang untuk
menjimatkan tenaga dengan
memberikan penekanan kepada aspek
aspek kecekapan tenaga.
6. Minta pelajar teliti bil elektrik untuk
beberapa bulan dan bandingkan
penggunaanya. Minta pelajar kenalpasti
kenapa bil meningkat atau menurun atau
pun stabil bagi tiap bulan. Untuk
aktiviti ini pelajar perlu menyenaraikan
peralatan yang mengguna tenaga yang
terdapat di rumah mereka, lama masa
peralatan digunakan dan amalan mereka
sehari-hari.
7. Bincang sebab-sebab pemilik kenderaan
agak keberatan untuk menggantikan
kereta sedia ada dengan kenderaan
elektrik atau kenderaan yang
menggunakan tenaga alternatif lain.
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 43
▪ Penceramah jemputan
o Pelajar mengenalpasti pakar-pakar
rujuk untuk dijemput memberikan
penerangan tentang:
Cara-cara menjimatkan tenaga.
Audit Tenaga
Program Pengurusan Tenaga
Menyeluruh
▪ Permainan
o Pelajar boleh melibatkan diri dalam
permainan online dengan melayari
laman web berikut:
http://www.energy.ca.gov/education
/wattsthat/page4.html
2.4.6 Implikasi Sosial
Penggunaan tenaga meningkat dari tahun ke
tahun. Apabila harga minyak melambung,
kita semakin bersungguh-sungguh untuk
menjimatkan tenaga. Walaupun pada masa
ini kos tenaga agak stabil dan kedudukan
ekonomi agak mantap namun kita masih
perlu memikirkan dan mengamalkan
penjimatan tenaga.
Penjimatan tenaga bukan sahaja
mengurangkan perbelanjaan tetapi
menjadikan sumber tenaga tidak boleh
diperbaharui sedia ada bertahan lebih lama.
Pelajar hari ini adalah pengguna hari esok.
Justeru, mereka perlu mahir membuat
pilihan dan mengamalkan penjimatan tenaga
agar dapat menangani kos penggunaan
tenaga yang pastinya akan meningkat kebih
tinggi daripada kos tenaga sekarang.
Bil utiliti seperti bekalan elektrik merupakan
komponen besar dalam perbelanjaan
keluarga dan juga perniagaan. Sesebuah
hotel atau hospital membelanjakan berjuta
ringgit untuk tenaga tiap tahun. Kilang
pembuat besi waja membayar berjuta ringgit
untuk tenaga. Universiti Teknologi Mara
(UiTM) meramalkan kos penggunaan
elektrik di kampus UiTM Shah Alam,
dijangka mencapai kira-kira RM1.2 juta
sebulan menjelang tahun 2005. Jumlah itu
ialah dua kali ganda daripada kos
penggunaan elektrik bulanan di kampus itu
sekarang
Penggunaan tenaga yang sebegitu banyak
turut memberikan kesan terhadap alam
sekitar. Tenaga fosil menghasilkan karbon
dioksida ke dalam atmosfera,
mempercepatkan kesan rumah hijau. Sistem
penyaman udara mengeluarkan gas yang
boleh membinasakan lapisan ozon. Mentol
terpakai menyumbang ke arah pencemaran
raksa. Penggunaan tenaga menghakis bukan
sahaja sumber tenaga tetapi sumber-sumber
lain juga.
Menjimatkan tenaga bukan amalan biasa
bagi kebanyakan orang. Ia memerlukan
tindakan secara sedar dan terancang ke arah
menjimatkan tenaga. Penjimatan tenaga
memerlukan kesedaran, perubahan sikap
serta nilai dan gaya hidup. Ia juga
memerlukan pengorbanan dan disiplin diri
dalam menyempunakan tanggung jawab
memelihara sumber alam ini.
Pelajar seharusnya faham kenapa
menjimatkan tenaga adalah perlu barulah
akan timbul sikap dan kemahuan untuk
menjimatkan tenaga. Pelajar perlu tahu
bahawa penggunaan yang bijak dan sesuai
dengan keperluan adalah penting ke arah
menjimatkan tenaga terutama tenaga tidak
boleh diperbaharui. Pelajar perlu sedar
bahawa amalan penjimatan yang mereka
lakukan sekarang membolehkan tenaga yang
tidak boleh diperbaharui turut dimanfaatkan
oleh generasi akan datang.
Bekalan tenaga hari muka bergantung pada
penggunaan yang bijak dan cekap. Setiap
daripada kita bertanggung jawab untuk
menjimat tenaga. Kita juga bertanggung
jawab untuk mencari teknologi tenaga baru
untuk masa depan. Kaedah-kaedah baru
yang lebih baik untuk mendapatkan,
Sains Teras Untuk Tingkatan 3
CETREE – Buku Panduan Guru 44
menghantarkan dan menggunakan tenaga
perlu diterokai. Sistem penghantaran tenaga
yang lebih cekap perlu dicipta untuk
mengurangkan kehilangan tenaga semasa
penghantaran. Masa depan adalah hak kita
dan kita perlukan tenaga untuk bergerak ke
depan.
Rujukan:
Kannan, K.S. (2000). Kecekapan tenaga.
Kamarulazizi Ibrahim & Zul Azhar Zahid
Jamal, Tenaga yang boleh diperbaharui
dan kecekapan tenaga, ms 58 – 76.
Pulau Pinang: P.P.SFizik, USM.
Sains Teras Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 45
3. SAINS TERAS UNTUK TINGKATAN 5
Sharifah Norhaidah Syed Idros
3.1 IMPAK PENGGUNAAN
BAHANAPI FOSIL
TERHADAP
PERSEKITARAN SEPERTI
PENCEMARAN
PERSEKITARAN DAN
PEMANASAN GLOBAL
(GLOBAL WARMING)
3.1.1 Pendahuluan
Manusia memperoleh tenaga daripada
pelbagai sumber. Punca utama tenaga
untuk manusia selain makanan adalah
daripada bahanapi. Bahanapi seperti
arang, minyak dan gas asli dikenali
sebagai bahanapi fosil kerana terbentuk
daripada timbunan organisma yang
lama, merupakan enapan karbon yang
besar hasil dari hasil akhir proses
fotosintesis yang berlaku berjuta-juta
tahun yang lepas. Hal ini bermaksud
bahawa bahanapi fosil ialah contoh
sumber tenaga tidak diperbaharui.
Karbon yang terdapat dalam bahanapi
fosil boleh dilepaskan semula ke
atmosfera melalui proses pembakaran.
Semasa pembakaran molekul-molekul
organik dioksidakan dengan pantas
untuk menghasilkan gas karbon dioksida
dan air dan disertai dengan pembebasan
cahaya dan haba.
Penggunaan arang adalah dalam
pembekalan kuasa elektrik, cahaya dan
kuasa motor manakala minyak
digunakan untuk kuasa pergerakan pada
kereta, kapal terbang lori dan juga kapal.
Gas asli biasanya digunakan untuk
memanaskan bangunan dan membekal
air panas dan menjalankan proses-proses
perindustrian. Hampir semua
penggunaan bahanapi fosil adalah
melalui proses pembakaran.
Pembakaran menghasilkan produk sisa
disebabkan kehadiran bendasing
dalamnya seperti jirim zarahan dan
pelbagai gas seperti sulfur dioksida,
oksida-oksida nitrogen dan kompaun
organik yang meruap. Bahan-bahan sisa
ini boleh mengakibatkan pencemaran
udara yang menghasilkan hujan asid.
Gas-gas tersebut apabila dibebaskan ke
atmosfera, larut dalam kelembapan
udara untuk membentuk asid lemah dan
turun sebagai hujan asid. Hujan yang
normal mempunyai pH 5.6 ( pH 7
adalah neutral) maka hujan asid
mempunyai pH yang kurang dari 5.6.
Pengangkutan bahanapi fosil seperti
minyak oleh kapal boleh mengakibatkan
pencemaran air apabila kapal-kapal
tersebut berlanggar maka berlakunya
tumpahan minyak yang banyak
menjejaskan kehidupan marin.
Pembebasan karbon dioksida ke
atmosfera akibat pembakaran bahanapi
fosil telah menyumbang terhadap
pemanasan global. Semua tenaga
daripada matahari sepatutnya
meninggalkan bumi dan kembali ke
angkasa lepas dan selagi kadar
menerimaan dan pembebasan tenaga ini
berlaku pada kadar yang sama maka,
tenaga di atmosfera berada dalam
keseimbangan maka suhu bumi adalah
konstan. Walau bagaimanapun,
kehadiran gas karbon dioksida yang
banyak pada lapisan atmosfera telah
memerangkap dan menghalangkan
tenaga haba daripada dibebaskan ke
angkasa lepas maka wujudlah hal yang
diperkatakan sebagai kesan rumah hijau.
Lapisan karbon dioksida pada atmosfera
telah bertindak sebagai struktur kaca
pada rumah hijau yang membenarkan
cahaya matahari masuk tetapi
menghalang tenaga haba daripada keluar
maka menyebabkan suhu dalamnya
semakin meningkat. Peningkatan suhu
Sains Teras Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 46
bumi ataupun pemanasan global telah di
kaitkan dengan pelbagai krisis alam
sekitar seperti pertukaran corak iklim
yang tidak menentu, peningkatan paras
laut akibat pencairan glasier dan juga
peningkatan proses penyejatan
kelembapan dari permukaan tanah.
3.1.2 Objektif Pengajaran
▪ Memperkenalkan penggunaan
istilah bahanapi fosil dan tenaga
tidak diperbaharui.
▪ Mengenalpasti contoh-contoh
bahanapi fosil.
▪ Menerangkan kegunaan bahanapi
fosil.
▪ Menerangkan hasil dari pembakaran
bahanapi fosil.
▪ Mengenalpasti bahan-bahan
pencemar hasil dari penggunaan
bahanapi fosil.
▪ Menerangkan impak setiap bahan
pencemar ke atas alam sekitar.
▪ Menghubungkaitkan implikasi
penggunaan bahanapi fosil terhadap
kejadian semulajadi pada bumi
seperti hujan asid, kesan rumah
hijau dll.
▪ Meningkatkan kesedaran dalam
kalangan pelajar berkenaan isu-isu
pencemaran alam sekitar dan
pemanasan global akibat
penggunaan bahanapi fosil.
3.1.3 Konsep Utama
▪ Tenaga tidak diperbaharui
(Bahanapi fosil)
Tenaga daripada bahanapi fosil
merupakan sumber tenaga yang
utama untuk kegunaan manusia
tetapi pembekalannya adalah terhad
(Tenaga tidak diperbaharui) dan ia
boleh mencemarkan alam.
▪ Keseimbangan Alam
Hidupan atas bumi adalah saling
bergantung antara satu sama lain
dan dengan alam sekitar.
Penggunaan bahanapi secara
berterusan akan mengenakan
tekanan dan memberikan implikasi
negatif terhadap keseimbangan alam
sekitar.
▪ Hujan asid
Hujan yang normal mempunyai pH
5.6 ( pH 7 adalah neutral) maka
hujan asid mempunyai pH yang
kurang dari 5.6 terhasil apabila jirim
zarahan dan pelbagai gas seperti
sulfur dioksida, oksida-oksida
nitrogen dan kompaun organik yang
meruap terlarut dalam kelembapan
dalam udara. Telah dikaitkan
dengan kekurangan kesuburan
lapisan tanah dan perubahan pH
pada badan air tawar seterusnya
menjejaskan kehidupan organisma
air tawar.
▪ Kesan Rumah Hijau
Kehadiran gas karbon dioksida yang
banyak di atmosfera akibat
pembebasan daripada proses
pembakaran bahanapi fosil telah
mewujudkan kesan rumah hijau.
Lapisan karbon dioksida bertindak
sebagai kaca/gelas pada struktur
rumah hijau yang digunakan untuk
penanaman tumbuhan semasa iklim
di luar adalah dingin.
▪ Pemanasan global
Pemanasan global terjadi apabila
suhu bumi meningkat sebagai akibat
kehadiran gas karbon dioksida dan
gas-gas rumah hijau yang
menghalang kebebasan tenaga haba
ke angkasa lepas. Keadaan telah
Sains Teras Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 47
dikaitkan dengan peningkatan paras
air laut, perubahan pada jumlah
hujan yang turun dan juga masalah
kepada pertanian.
3.1.4 Aktiviti Pelajar
▪ Menyenaraikan kegunaan contoh-
contoh bahanapi fosil dan sertakan
implikasi negatif yang mungkin
terbit daripada penggunaannya
dalam kumpulan kecil.
▪ Mendirikan peta minda bagi
mengilustrasikan mekanisme hujan
asid dan implikasinya terhadap alam
sekitar. Guru membimbing pelajar
melalui penyoalan jenis ‘probing’
untuk menyedarkan bahawa kesan
hujan asid akan dirasai oleh negara
yang jauh dari negara yang
menyebabkannya.
▪ Melakarkan mekanisme kejadian
kesan rumah hijau, guru menjadi
fasilitator dengan membimbing
pelajar melalui langkah demi
langkah untuk mendirikan carta
yang meilustrasikan mekanisme
kejadian tersebut.
▪ Menginterpretasi data dan
menjangka kesan ke atas alam
sekitar – dilakukan secara kumpulan
kecil dan digalakkan sumbangsaran
daripada setiap ahli.
▪ Menerangkan implikasi pemanasan
global dengan mendirikan satu peta
minda untuk menghubungkait
‘chain reaction’ dari kejadian
tersebut.
▪ Memikir dan memberi input tentang
implikasi pemanasan global
terhadap aktiviti pada kawasan
tempatan/ negara sendiri. Kerja
secara kumpulan kecil untuk
pembentangan daripada setiap
kumpulan.
3.1.5 Projek
▪ Simulasi pembentukan hujan asid
dan kesannya terhadap pelbagai
bahan (seperti besi, simen yang
bercat, dll) yang terdapat pada
kawasan tempatan.
▪ Simulasi kesan rumah hijau.
3.1.6 Bahan Pengajaran
▪ Kertas Mahjong
▪ Pen marker
▪ Handout yang mengandungi data
berkenaan aktiviti 4.4
▪ Bikar
▪ Pelita bersama sumbu
▪ Air suling
▪ Minyak gas/petrol
▪ Kertas pH
▪ Termometer
▪ Beberapa tabung uji
▪ Kepingan besi
▪ Kepingan simen bercat
▪ Kepingan kayu
▪ Terarium dengan penutup.
3.1.7 Prosedur Aktiviti
▪ Kumpulan kecil
o Minta pelajar bentuk kumpulan
kecil ( 1 kumpulan = 4 orang)
o Setiap kumpulan dibekalkan
dengan kertas mahjong, pen
marker dan sedikit ‘double-
sided tape’.
o Minta pelajar untuk berbincang
berkenaan soalan tersebut.
o Pelajar menyusun maklumat
yang dikehendaki atas kertas
mahjong untuk pembentangan
di hadapan kelas.
o Wakil/ dua orang daripada
setiap kumpulan tampil ke
hadapan kelas serta melekatkan
kertas mahjong pada papan
Sains Teras Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 48
hitam dan bentangkan dapatan
mereka.
o Pelajar kumpulan lain diminta
mendengar dan menganalisis
secara kritikal.
o Guru bersama kelas akan
mendirikan satu ‘model’ yang
lengkap hasil penggabungan
dapatan kumpulan-kumpulan
kecil.
▪ Pembinaan carta peta minda
o Guru melekatkan kertas
mahjong yang kosong pada
papan hitam dan beritahu
pelajar matlamat aktiviti
tersebut (cth: akan
mengilustrasikan kejadian kesan
rumah hijau dan kaitkan dengan
contoh-contoh krisis alam
sekitar).
o Guru meminta sumbangan
daripada kelas secara langkah
demi selangkah “apakah yang
patut dilukis dahulu pada kertas
itu?” Peranan melukis boleh
dilakukan oleh guru sendiri
ataupun dengan meminta
bantuan pelajar.
o Sekira kelas menghadapi jalan
buntu/masalah, guru akan
menanyakan soalan berbentuk
‘probing’ untuk merangsang
pemikiran mereka.
o Ilustrasi akan dibina dari mula
hingga lengkap semua
maklumat yang dikehendaki.
▪ Projek: Simulasi pembentukan
hujan asid.
o Tuangkan sedikit air suling ke
dalam bikar dan tentukan serta
catatkan nilai pHnya.
o Masukkan pelita yang berisikan
minyak gas/petrol ke dalam
bikar dan pastikan sumbunya
basah dengan minyak tadi.
o Nyalakan sumbu dan tutup bikar
dengan penutup supaya asap
tidak keluar.
o Apabila minyak sudah habis
dibakar, keluarkan pelita dan
goncang bikar supaya air dapat
menyerap asap dengan
sempurna. Uji pH air sekarang
dengan menggunakan kertas
pH.
o Catatkan warna kertas pH dan
nilainya sekali.Cuba notakan
mengapa warna dan nilai pH
sudah berubah.
o Letakkan kepingan besi, simen
bercat dan kayu pada tabung uji
yang berlainan.
o Pada setiap tabung uji tuangkan
air berasid yang telah dihasilkan
tadi sedikit.
o Pelajar diminta mengamati dan
mencatatkan keadaan fizikal
serta pertukaran warna yang
berlaku kepada bahan-bahnan
tersebut untuk beberapa hari.
o Pelajar diminta untuk
menyediakan laporan lengkap
untuk pembentangan dan
pertukaran maklumat dengan
kumpulan-kumpulan lain.
o Guru diminta untuk mengaitkan
penjelasan pelajar dan bersama
membuat inferens terhadap
situasi sebenar pada alam
sekitar.
▪ Projek: Simulasi kesan rumah hijau.
o Sediakan satu terarium yang ada
penutup.
o Gantungkan satu termometer
daripada penutup dan tutupkan
terarium tersebut.
o Letakan terarium tersebut pada
satu tempat yang menerima
cahaya matahari tetapi bukanlah
di tempat yang terbuka yang
menerima cahaya penuh secara
terus.
o Pelajar diminta untuk mencatat
kan suhu dalam terarium dan
Sains Teras Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 49
juga diluar terarium (gunakan
termometer lain) setiap hari
untuk beberapa minggu.
o Pelajar diminta untuk
menyediakan laporan lengkap
untuk pembentangan dan
pertukaran maklumat dengan
kumpulan lain.
3.1.8 Implikasi Sosial
Semua hidupan adalah saling
bergantung antara satu sama lain dan
dengan alam sekitar. Demi kemandirian
diri, manusia mesti mengelak dari
menggangu sistem-sistem biologi yang
menyokong hidupan yang berada pada
satu keseimbangan yang sangat rapuh.
Sejak bilangan manusia kian bertambah
dengan pesatnya aktiviti-aktivitinya
telah mengenakan tekanan ke atas
persekitaran dan menyebabkan banyak
implikasi negatif terhadap kehidupan
lain. Oleh kerana manusia sendiri
merupakan satu komponen dalam
siratan hidupan atas bumi maka menjadi
tanggungjawab kita untuk mengekalkan
harmoni dengan alam.
Walaupun terdapat pelbagai jenis krisis
alam sekitar, pengajaran ini hanya akan
mengehadkan perbincangan kepada
penggunaan bahanapi fosil dan
implikasinya terhadap alam sekitar. Unit
pengajaran ini adalah bertujuan untuk
menerangkan secara eksplisit penjelasan
saintifik berkenaan isu-isu seperti hujan
asid, kesan rumah hijau dan pemanasan
global supaya pelajar lebih peka akan
kejadian-kejadian yang memberikan
kesan yang terus kepada mereka. Pelajar
dibekal dengan maklumat saintifik
supaya mereka berupaya untuk
mengikuti dan memahami berita dan
penjelasan sains dari luar bilik darjah
melalui media-media lain seperti
television, makalah dan majalah sains
dan berita Internet.
Pelajar digalakkan untuk berbincang
berkenaan isu-isu tersebut dan bertukar
pendapat dengan rakan rakan mereka
dari dalam dan luar negara supaya
maklumat mereka adalah pelbagai dan
terkini. Dengan pembekalan kesedaran
yang tinggi pelajar boleh menyebarkan
maklumat tersebut kepada masyarakat
sekelilingnya dan mengambil sikap
proaktif terhadap mengambil tahu
usaha-usaha yang telah diambil oleh
pihak-pihak tertentu bagi menangani
masalah krisis alam sekitar secara lokal
dan global. Mereka harus mereflek dan
menilai semula usaha-usaha yang telah
diambil oleh pihak berkuasa serta
menyumbang input mereka sendiri.
Matlamat akhir pengajaran ini adalah
untuk meningkat, mengekal dan
menyebarkan kesedaran bagi memupuk
kehidupan mampan (sustainable)
melalui penggunaan Tenaga
diperbaharui melalui pelajar yang
berpotensi menjadi warganegara yang
mendokong tanggungjawab untuk
meningkatkan kualiti hidup.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
50
4. Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
Lilia Halim Sharifah Norhaidah Syed Idros
4.1 JENIS-JENIS TENAGA
DIPERBAHARUI
4.1.1 Pendahaluan
Bahanapi fosil seperti arang, minyak
dan gas asli adalah simpanan tenaga
daripada matahari yang telah diikat
melalui proses fotosintesis berjuta juta
tahun dahulu. Penggunaan bahanapi
fosil secara meluas telah membuat
bekalannya menyusut dengan pantas
maka sumber tenaga ini sering dikenali
sebagai tenaga tidak diperbaharui.
Tambahan pula penggunaan bahanapi
fosil telah dikenalpasti sebagai
penyumbang utama terhadap pemanasan
global dan krisis alam sekitar yang lain.
Perkara tersebut adalah penyebab utama
mengapa usaha-usaha baru telah di
ambil untuk mencari sumber tenaga
yang tidak menyusut ataupun dalam lain
perkataan tenaga diperbaharui.
Tenaga diperbaharui seperti tenaga
daripada biojisim, angin, ombak dan
geoterma ada banyak kebaikan. Sumber
untuk tenaga begini adalah percuma,
tidak menyusut, bersih dan tidak
mencemar. Dalam proses fotosintesis,
tumbuhan memerangkap tenaga cahaya
daripada matahari dan menukarnya
kepada bentuk tenaga kimia. Tenaga
terikat ini kemudiannya boleh ditukar
kepada bentuk elektrik, haba atau
bahanapi cecair menerusi penggunaan
pelbagai proses pengubahan. Bahan
organik yang boleh digunakan untuk
penghasilan tenaga begini disebut
biojisim, maka tenaga yang dihasilkan
dikenali sebagai tenaga biojisim.
Contoh biojisim seperti serpihan kayu,
saki-baki hasil pertanian dan juga bahan
buangan pepejal perbandaran dan
daripada ternakan boleh ditukar kepada
bahanapi biojisim untuk digunakan
dalam perindustrian, pengangkutan dan
juga penggunaan domestik. Menerusi
proses penapaian, bahan yang kaya
dengan karbohidrat akan ditukar untuk
menghasilkan tenaga (ATP) dan etanol
serta membebaskan karbon dioksida dan
haba. Walaupun tenaga telah
dibebaskan (ATP) tetapi sebahagian
besarnya (lebih kurang 93%) masih lagi
tersimpan dalam etanol.
C6 H12 O6 + 2 ADP + 2P1
2C2 H5 OH(etanol) + 2CO2 + 2ATP + haba
Penggunaan etanol sebagai bahanapi-bio
atau gasohol telah digunakan sebagai
ganti kepada petrol. Biogas ataupun gas
organik seperti metana telah dihasilkan
secara berkesan melalui proses
penapaian bahan buangan ternakan,
bahan buangan manusia bahan kayu-
kayan dan juga tumbuhan kekacang
seperti kacang soya oleh mikro-
organisme anerobik. Metana juga telah
diekstrak dengan jayanya daripada
kawasan pembuangan sampah pepejal.
Tenaga angin boleh ditukar menjadi
tenaga elektrik apabila kuasa angin
menggerakkan turbin. Apabila angin
memutarkan bilah turbin, bilah ini akan
menghidupkan dinamo di dalamnya
yang akan menjanakan tenaga elektrik.
Kuasa yang dapat dijanakan oleh turbin
bergantung pada halaju angin dan juga
luas hamparan bilah turbin tersebut.
Telah dilaporkan bahawa pada hari ini
terdapat lebih kurang 35 000 turbin
angin yang mempunyai keupayaan
menjana tenaga sebanyak 12 000
megawatts untuk menghasilkan 20
bilion jam-kilowatt setiap tahun. Perkara
tersebut membuat tenaga angin sebagai
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
51
yang termurah dalam kalangan tenaga-
tenaga diperbaharui. Walau bagaimana
pun, sistem penjanaan tenaga angin
adalah besar dan memerlukan kawasan
tanah yang luas. Struktur turbin angin
yang banyak pada satu lokasi
menjejaskan pemandangan kawasan
tersebut dan bunyi daripada pergerakan
bilah turbin dan dinamo juga
mengeluarkan bunyi yang kurang selesa.
Hal ini sedikit sebanyak telah
menjejaskan harmoni dengan alam
sekeliling.
Ombak lautan mengandungi kuasa
tenaga kinetik dan potensi yang amat
tinggi. Usaha telah dijalankan untuk
menukarkan tenaga ombak laut
menjadi tenaga elektrik melalui
penggunaan pelbagai bentuk
penjana/janakuasa. Peranti-peranti
tersebut dapat dikategorikan sebagai
peranti skala-besar untuk kawasan luar
pesisir dan peranti skala-kecil untuk tepi
pantai. Ciri-ciri sedia ada pada kuasa
ombak ialah bahawa tenaganya adalah
terbaur/diffuse, kuasanya tinggi semasa
ribut dan saiz serta arah ombak
bertukar-tukar bergantung pada keadaan
angin. Perkara-perkara tersebut
menyebabkan tenaga yang mungkin
terhasil mempunyai julat yang besar dan
ini pula menyulitkan usaha untuk
mereka bentuk peranti-peranti
berkenaan. India telah membina peranti
150 kW pada garisan pemecah ombak
tetapi teknologi ini masih dalam proses
pembangunan di banyak negara lain.
Kawasan yang paling sesuai untuk
meletakkan peranti tersebut adalah pada
garisan laltitud antara 40-60 darjah yang
terdapat penumpuan kuasa ombak yang
tinggi. Pantai-pantai barat Eropah dan
Amerika dan juga pantai-pantai New
Zealand dan Jepun ialah kawasan yang
paling baik untuk mendapatkan tenaga
ombak laut.
Tenaga geoterma ialah tenaga yang
diperoleh daripada haba yang terhasil
daripada perut bumi (geo = bumi).
Lubang-lubang perlu digerudi untuk ke
kawasan perut bumi untuk mendapatkan
haba tersebut. Haba akan meningkat
satu darjah sentigrade setiap 36 m ke
dalam bumi. New Zealand, Japan,
Mexico, Turkey, Italy dan Iceland
mempunyai banyak kawasan termal
yang boleh dikesan melalui kewujudan
geyser ataupun mata air panas. Tenaga
geoterma ditukar kepada tenaga elektrik
daripada stim/wap, air panas ataupun
batu kering yang panas yang terdapat
pada lapisan kerak bumi. Air akan
dipam menerusi satu telaga suntikan dan
akan mengalir pada celah-celah batu
panas. Air ini akan kemudiannya
kembali ke permukaan menerusi telaga
lain dan akan ditukar ke bentuk wap.
Wap ini akan disalurkan ke kawasan
turbin untuk menghasilkan tenaga
elektrik.
Penggunaan tenaga geoterma untuk
menjanakan elektrik ialah sumber
penting terutama sekali pada kawasan
yang mempunyai aktiviti gunung berapi
seperti di negara Iceland dan New
Zealand.
4.1.2 Objektif Pengajaran
▪ Menerangkan perbezaan antara
tenaga tidak diperbaharui dengan
tenaga diperbaharui.
▪ Mengenalpasti sumber serta contoh-
contoh tenaga diperbaharui.
▪ Menerangkan secara ringkas proses
untuk mendapatkan tenaga
diperbaharui.
▪ Menerangkan bahawa usaha-usaha
untuk mendapatkan tenaga
diperbaharui masih dalam fasa
pembangunan dan memerlukan
banyak penambahbaikan kepada
teknologi yang terbabit.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
52
▪ Meningkatkan kesedaran dalam
kalangan pelajar tentang perlunya
menerokai jalan untuk mendapatkan
tenaga diperbaharui.
4.1.3 Konsep Utama
▪ Tenaga tidak diperbaharui
Bahanapi fosil seperti arang, minyak
dan gas asli. Bekalannya menyusut
melalui penggunaan secara meluas
dan boleh habis.
▪ Tenaga Diperbaharui
Tenaga yang datang daripada
sumber yang tidak menyusut seperti
biojisim, angin, ombak dan
geoterma. Sumber untuk tenaga
begini adalah percuma, tidak
menyusut, bersih dan tidak
mencemar.
▪ Tenaga Biojisim
Sumbernya adalah daripada bahan
organik seperti serpihan kayu, saki-
baki hasil pertanian dan juga bahan
buangan pepejal perbandaran dan
daripada ternakan. Tenaga
daripadanya boleh didapati melalui
proses penapaian seperti ATP,
etanol dan metana.
▪ Tenaga Angin
Tenaga daripada angin dapat
menjanakan tenaga elektrik apabila
kuasa angin menggerakkan turbin.
Apabila angin memutarkan bilah
turbin, bilah akan menghidupkan
dinamo. Kuasa yang dapat
dijanakan oleh turbin adalah
bergantung kepada halaju angin dan
juga luas hamparan bilah turbin
tersebut
▪ Tenaga Ombak
Kuasa yang ada pada ombak lautan
boleh ditukar kepada tenaga elektrik
melalui penggunaan pelbagai bentuk
penjana/janakuasa. Tenaga daripada
sumber ombak dikenali sebagai
tenaga ombak.
▪ Tenaga Geoterma
Tenaga geoterma ialah tenaga yang
diperoleh daripada haba yang
terhasil daripada perut bumi (geo =
bumi). Lubang-lubang perlu
digerudi untuk ke kawasan perut
bumi untuk mendapatkan haba
tersebut. Tenaga geoterma ditukar
kepada tenaga elektrik daripada
stim/wap, air panas ataupun batu
kering yang panas yang terdapat
pada lapisan kerak bumi.
4.1.4 Aktiviti Pelajar
▪ Mendirikan peta minda bagi
meilustrasikan jenis-jenis tenaga
diperbaharui dan contoh kawasan
untuk mendapatnya serta kegunaan
tenaga tersebut. Aktiviti
berkumpulan.
▪ Mengadakan kempen atau promosi
berkenaan penggunaan jenis-jenis
tenaga diperbaharui melalui
peraduan melukis poster dan ciptaan
slogan.
▪ Mengimbas dan mengumpul
maklumat daripada Internet
berkenaan dengan proses untuk
mendapatkan tenaga diperbaharui
secara lebih detail dan hasil dapatan
dibentangkan kepada kelas. Aktiviti
berkumpulan.
4.1.5 Bahan Pengajaran
▪ Kertas mahjong
▪ Pen marker
▪ Alat lukisan
▪ Komputer yang ada capaian kepada
Internet.
▪ Buku nota/buku log
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
53
4.1.6 Prosedur Aktiviti
▪ Pembinaan Carta Peta Minda
o Pelajar diminta untuk
membentuk kumpulan kecil.
o Setiap kumpulan diberikan
masa untuk berbincang
berkenaan jenis-jenis tenaga
diperbaharui dan melakar hasil
perbincangan pada kertas
mahjong.
o Setiap kumpulan diminta
untuk membentangkan hasil
perbincangan didepan kelas
dan sedia menerima input
daripada rakan-rakan untuk
memperbaik carta peta minda.
▪ Kempen – Peraduan melukis dan
Mencipta Slogan
o Aktiviti ini boleh dijalankan
secara individu atau
berpasangan.
o Berikan tempoh masa dalam
seminggu kepada pelajar untuk
mendapat idea bagi peraduan
tersebut.
▪ Pencarian Internet
o Minta pelajar untuk membentuk
kumpulan kecil. Setiap
kumpulan akan ditentukan jenis
tenaga diperbaharui yang harus
dikaji oleh mereka.
o Setiap kumpulan dibekalkan
dengan kertas mahjong, pen
marker dan juga buku nota/buku
log.
o Pelajar-pelajar diminta untuk
mencari, mengumpul dan
menyusun maklumat yang
mereka dapat daripada Internet
ke dalam buku nota.
o Hasil dapatan pencarian Internet
akan dipindahkan ke kertas
mahjong untuk pembentangan
di kelas.
Pencarian maklumat serta
lakaran yang dikehendaki buat
pada kertas mahjong boleh
dilakukan dalam 1-2 minggu.
4.1.7 Implikasi Sosial
Penggunaan bahanapi fosil secara
meluas telah menyebabkan bekalannya
akan lupus tidak lama lagi. Tambahan
pula, pembakaran bahanapi fosil seperti
arang, minyak dan gas asli
membebaskan banyak bahan pencemar
yang menyumbang terhadap pemanasan
global serta krisis alam sekitar yang lain
seperti hujan asid dan pencemaran
udara. Atas kesedaran bahawa
keseimbangan alam harus dikekalkan
bagi mewujudkan kesejahteraan hidupan
usaha-usaha telah dijalankan bagi
mencari sumber tenaga alternatif.
Manusia sedang beralih kepada sumber
tenaga diperbaharui seperti biojisim,
angin, ombak laut dan geoterma.
Kesemua sumber tersebut adalah
berterusan, percuma, selamat dan tidak
menyebabkan pencemaran seperti
pembakaran bahanapi fosil.
Penekanan terhadap penggunaan tenaga
diperbaharui akan mencorak langkah
kepada cara hidup yang berlanjutan serta
yang mengekalkan harmoni dengan
alam sekitar. Tenaga diperbaharui
membekalkan tenaga yang berterusan
kepada ekonomi sesuatu negara.
Lanjutan daripada sini, industri tersebut
boleh membekalkan pekerjaan yang
berlanjutan iaitu jawatan yang tidak
akan menemui penutupan sebagai akibat
kehabisan modal. Pencemaran alam
sekitar dapat dielakkan maka dengan ini
dapat mengurangkan kos pembiayaan
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
54
untuk membersih serta membaikpulih
persekitaran. Perkembangan dalam
penggunaan proses bioteknologi untuk
merawat bahan buangan untuk
mendapatkan tenaga biojisim
daripadanya telah berjaya untuk
mengaut untung daripada bahan yang
dianggap tidak berguna sambil
melancarkan lagi kegiatan pengitaran
semula dalam kalangan masyarakat.
Tenaga yang boleh menjanjikan masa
depan yang kurang muram bagi masalah
alam sekitar dan menunjukkan potensi
yang tinggi. Tetapi perlu diingatkan
bahawa teknologinya masih berada
dalam fasa pembangunan dan perlu
banyak lagi usaha untuk
memperbaiknya serta mempromosikan
penggunaanya kepada orang ramai.
Setakat ini impak negatif teknologi
tenaga diperbaharui adalah terhad
kepada kawasannya sahaja maka
pemantauan ke atas kesannya adalah
jauh lebih mudah jika dibandingkan
dengan kesan rumah hijau ataupun hujan
asid yang boleh disebar jauh. Bunyi
yang terhasil daripada pemutaran bilah
turbin bagi tenaga angin merupakan satu
masalah dahulu tetapi teknologi terkini
telah berjaya mengekalkan bunyi
daripadanya supaya setanding dengan
hanya bunyi daripada peti sejuk.
Untuk mendapat sambutan ramai
terhadap usaha penggunaan tenaga
diperbaharui, kesedaran mereka harus
dipertingkatkan dan cara yang paling
berkesan mestilah menerusi pendidikan.
Pendidikan serta promosi perlu
dilakukan menerusi kaedah kempen,
pertandingan dan hebahan yang meluas
melalui media massa.
4.2 TEKNOLOGI TENAGA
DIPERBAHARUI DAN
IMPAKNYA TERHADAP
ALAM SEKITAR, SOSIAL
DAN EKONOMI
4.2.1 Pendahuluan
Apabila bahanapi fosil dibakar untuk
mendapatkan tenaga, proses ini
membebaskan karbon dioksida dan
bahan pencemar lain ke udara. Karbon
dioksida adalah gas kesan rumah hijau
yang utama yang menyebabkan
pemanasan global. Bahan-bahan
pencemar lain yang terbebas bersama
menyumbang pencemaran udara dan
mengakibatkan kesihatan manusia
terjejas sementara menggangu
keseimbangan alam sekitar. Atas
kesedaran bahawa keseimbangan alam
harus dikekalkan bagi mewujudkan
kesejahteraan hidupan usaha-usaha telah
dijalankan untuk mencari sumber tenaga
alternatif daripada biojisim, angin,
ombak laut dan geoterma. Sumber
tenaga tersebut dikenali sebagai tenaga
diperbaharui. Kesemua sumber tersebut
adalah berterusan, percuma, selamat dan
tidak menyebabkan pencemaran seperti
pembakaran bahanapi fosil. Teknologi
tenaga diperbaharui masih berada dalam
fasa pembangunan dan perlu banyak lagi
usaha untuk memperbaikinya serta
mempromosikan penggunaanya kepada
orang ramai. Setakat ini impak negatif
teknologi tenaga diperbaharui adalah
terhad kepada kawasannya sahaja maka
pemantauan terhadap kesannya adalah
jauh lebih mudah jika dibandingkan
dengan kesan rumah hijau ataupun hujan
asid yang boleh disebar jauh.
Tenaga daripada bahan biojisim dapat
dihasilkan melalui teknologi-teknologi
penukaran seperti (1) pembakaran (2)
proses kimia kering dan (3) proses basah
yang melibatkan penggunaan mikro-
organisme. Proses pembakaran biojisim
secara terus diamalkan di negara-negara
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
55
maju dan juga Malaysia. Teknologi
pembakaran biojisim secara terus
menghasilkan haba dan haba ini akan
kemudiannya digunakan untuk
menghasilkan stim/wap bagi tujuan
pemanasan ruang dan untuk penjanaan
kuasa elektrik. Kaedah begini akan
membebaskan sulfur dioksida tetapi
dalam kuantiti yang terhad namun
begitu karbon monoksida dan oksida-
oksida nitrogen dan gas hidrokarbon
yang tidak terbakar masih terbebas
bersama. Perkara ini sudah tentu tidak
diingini dan kajian terus dijalankan bagi
menambahbaik teknologi tersebut.
Pembakaran secara besar-besaran
memerlukan pembekalan bahan biojisim
yang banyak. Penanaman pokok kayu
ataupun jenis pertanian lain sebagai
bekalan biojisim secara berterusan
memerlu kepada pembukaan serta
pengurusan kawasan tanah yang
berkesan. Kawasan tanah yang terlibat
adalah besar maka persoalan-persoalan
jangka panjang seperti aspek
ekonomiknya, boleh atau tidak bahan
biojisim ini diperbaharui seperti yang
dirancangkan harus difikir sematang-
matangnya.
Teknologi penukaran yang melibatkan
mikro-organisme untuk menjalankan
pencernaan anerobik (tanpa oksigen)
menghasilkan gas campuran yang terdiri
daripada metana dan karbon dioksida
atau dikenali sebagai biogas.
Penghasilan biogas daripada bahan
buangan ternakan dapat mengguna
bahan yang tidak berguna kepada
bahanapi yang boleh digunakan untuk
memasak, pemansan, pencahayaan dan
juga untuk penghasilan kuasa
penggerak. Metana daripada kawasan
pembuangan sampah sarap disalurkan
menerusi paip-paip yang mempunyai
liang supaya boleh dikumpulkan untuk
digunakan sebagai bahanapi. Kaedah ini
adalah sangat berguna kerana metana
yang terhasil akibat pencernaan
anerobik secara semula jadi sekarang
boleh digunakan secara positif dan tidak
dibenarkan untuk terlepas ke udara iaitu
gas itu boleh bertindak sebagai gas
rumah hijau.
Teknologi yang memainkan peranan
utama untuk menghasilkan tenaga angin
ialah turbin angin. Peranti ini terdiri
daripada komponen-komponen seperti
berikut: (1) bilah-bilah turbin yang akan
diputar oleh pergerakan angin (2)
penjana yang akan menjana kuasa
elektrik apabila bilah-bilah berputar
akibat kuasa angin (3) sistem
pelindungan untuk elak daripada
kerosakan akibat pergerakan angin yang
terlalu kuat dan (4) menara untuk
menyokong turbin pada paras
pergerakan angin. Aspek reka bentuk
menara adalah penting kerana walaupun
kosnya mesti mengambil kira
keteguhan, ketinggian, dan mudah untuk
kerja-kerja pembaikan. Kos keseluruhan
untuk mendapatkan tenaga angin setakat
ini adalah yang terendah dan paling
selamat.Walau bagaimanapun, sistem
penjanaan tenaga angin adalah besar dan
memerlukan kawasan tanah yang luas.
Struktur turbin angin yang banyak pada
satu lokasi menjejaskan pemandangan
kawasan tersebut dan bunyi daripada
pergerakan bilah turbin dan dinamo juga
mengeluarkan bunyi yang kurang selesa.
Hal ini sedikit sebanyak telah
menjejaskan harmoni dengan alam
sekeliling.
Kuasa yang ada pada angin dipindah ke
ombak laut apabila angin bergerak atas
permukaan lautan.
Tenaga tersebut boleh ditukar pada
kuasa elektrik melalui teknologi yang
secara ringkas dikumpulkan kepada dua
kategori iaitu (1) peranti yang tetap
seperti Oscillating Water Column dan
TAPCHAN (tapered channel systems)
(2) peranti yang terapung seperti Salter
Duck, Archimedes Wave Swin dan Clam.
Kedua-dua jenis peranti menghadapi
masalah daripada segi karat dan juga
penjana padanya walaupun sensitif
terhadap alunan kecil mestilah yang
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
56
berupaya tahan dalam keadaan ribut.
Teknologi-teknologi tersebut tidak
menyebabkan pencemaran daripada segi
visual ataupun bunyi dan tidak
membebaskan gas-gas rumah hijau
tetapi peranti yang terapung mungkin
terdedah pada kelanggaran oleh kapal.
Tenaga geoterma ditukar kepada tenaga
elektrik daripada stim/wap, air panas
ataupun batu kering yang panas yang
terdapat pada lapisan kerak bumi.
Lubang-lubang perlu digerudi ke
kawasan perut bumi untuk mendapatkan
haba tersebut. Teknologi geoterma
terkini tidak membebaskan gas-gas
rumah hijau mahupun bahan pencemar
lain seperti hujan asid, tumpahan
minyak, lubang perlombongan atau
bahan radioaktif. Janakuasa tenaga
geoterma tidak memerlukan kawasan
tanah yang besar dan berupaya untuk
menjana kuasa sepanjang hari kerana
tidak tertakluk pada cuaca.
4.2.2 Objektif Pengajaran
▪ Menerangkan kepentingan mencari
sumber tenaga alternatif.
▪ Mengenalpasti contoh-contoh
tenaga diperbaharui.
▪ Menerangkan teknologi yang diguna
untuk mendapatkan tenaga
diperbaharui.
▪ Mengenalpasti impak penggunaan
setiap teknologi terhadap alam
sekitar, sosial dan juga daripada segi
ekonomi.
▪ Mengenalpasti kebaikan dan
keburukan (jika ada) penggunaan
teknologi baru ini jika dibandingkan
dengan penggunaan bahanapi fosil.
4.2.3 Konsep Utama
▪ Teknologi Penukaran Biojisim
Teknologi yang diguna untuk
menukarkan bahan biojisim ke
tenaga dalam bentuk kuasa elektrik,
gas metana, etanol dan sebagainya.
Melibatkan pembakaran, proses
kimia kering dan proses pencernaan
anerobik melalui penggunaan
mikro-organisme.
▪ Pembakaran Terus
Teknologi pembakaran biojisim
secara terus menghasilkan haba dan
haba ini akan kemudiannya
digunakan untuk menghasilkan
stim/wap bagi tujuan pemanasan
ruang dan untuk penjanaan kuasa
elektrik.
▪ Pencernaan Anerobik
Teknologi penukaran yang
melibatkan mikro-organisme untuk
menjalankan pencernaan anerobik
(tanpa oksigen) terhadap bahan
biojisim bagi menghasilkan gas
campuran yang terdiri daripada
metana dan karbon dioksida/biogas.
▪ Teknologi Tenaga Angin
Teknologi untuk menghasilkan
tenaga angin adalah turbin angin.
Peranti ini terdiri daripada
komponen-komponen seperti
berikut: (1) bilah-bilah turbin yang
akan diputar oleh pergerakan angin
(2) penjana yang akan menjana
kuasa elektrik apabila bilah-bilah
berputar sebagai akibat kuasa angin
(3) sistem pelindungan dan (4)
menara untuk menyokong turbin
pada paras pergerakan angin.
▪ Teknologi Tenaga Ombak
Teknologi yang digunakan untuk
mendapatkan tenaga ombak laut
iaitu (1) peranti yang tetap seperti
Oscillating Water Column dan
TAPCHAN (tapered channel
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
57
systems) (2) peranti yang terapung
seperti Salter Duck, Archimedes
Wave Swing dan Clam.
▪ Teknologi Tenaga Geoterma
Tenaga geoterma ditukar menjadi
tenaga elektrik daripada stim/wap,
air panas ataupun batu kering yang
panas yang terdapat pada lapisan
kerak bumi. Lubang-lubang perlu
digerudi ke kawasan perut bumi
untuk mendapatkan haba tersebut.
4.2.4 Aktiviti Pelajar
▪ Penghasilan biogas daripadapada
batang kelapa sawit
▪ Pembinaan model kecil turbin angin
untuk menjanakan kuasa bagi
menggerakkan motor untuk proses
pengudaraan akuarium kecil ikan
tropikal.
▪ Mengadakan bahas kelas/forum bagi
menghasilkan kelebihan dan
keburukan sesuatu teknologi tenaga
diperbaharui terhadap aspek sosial,
alam sekitar dan ekonomi daripada
sudut pandangan pelajar.
4.2.5 Bahan Pengajaran
▪ 4 kelalang bulat (500ml)
▪ Tiub kaca U
▪ Penyumbat getah
▪ Alat kukus air
▪ Tabung uji
▪ Besen
▪ Oven
▪ Termometer
▪ Serbuk kelapa sawit (120g)
▪ Efluen kelapa sawit (200ml)
▪ Plastik teguh untuk bilah turbin
▪ Sekeping kayu sebagai menara
▪ Dinamo
▪ Motor kecil
▪ Wair
▪ akuarium kecil
4.2.6 Prosedur Aktiviti
▪ Penghasilan biogas
(sila rujuk Eksperimen #12 pada
Kamarulazizi Ibrahim dan Zul Azhar
Zahid Jamal (2000). Eksperimen Sains
Untuk Sekolah Menengah,. CETREE)
▪ Pembinaan turbin angin untuk
menggerakkan motor akuarium.
o Pelajar diminta untuk
membentuk kumpulan kecil (1
kumpulan = 4 atau 5 orang).
o Setiap kumpulan diminta
untuk mereka bentuk satu
model turbin angin yang boleh
menggerakkan motor bagi
proses pengudaraan sebuah
akuarium kecil dengan
menggunakan perkakas yang
dibekalkan.
o Nyatakan bahawa mereka
boleh menggunakan perkakas
tersebut untuk membina model
mereka iaitu, plastik teguh,
sekeping kayu, dinamo, motor
kecil dan wair kepada setiap
kumpulan.
o Setiap kumpulan harus
membentang lakaran model
mereka di kelas dan menerima
input untuk memperbaik
model tersebut.
o Sekira cukup peralatan yang
boleh dibekalkan oleh sekolah,
maka setiap kumpulan boleh
mendirikan model masing-
masing. Sekira hanya satu
model sahaja yang mampu
dibina maka buatkan aktiviti
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
58
ini sebagai usaha seluruh
kelas.
▪ Bahas/Forum
o Pelajar diminta untuk
membentuk kumpulan kecil dan
setiap kumpulan diberikan satu
jenis tenaga diperbaharui untuk
tajuk perbincangan.
o Semua ahli dalam sesuatu
kumpulan perlu bekerjasama
dalam pengumpulan maklumat
yang rapi berkenaan jenis
tenaga diperbaharui mereka.
Sebahgian daripada kumpulan
mesti bertindak sebagai ‘devil’s
advocate’ untuk menjangka
kritikan daripada kumpulan lain
maka mesti bersedia untuk
menjelas, menangkis serta
menilai soalan secara rasional.
o Dua orang pelajar daripada
setiap kumpulan boleh tampil
untuk mewakili kumpulan
mereka dalam bahas/forum itu.
4.2.7 Implikasi Sosial
Teknologi-teknologi yang terlibat dalam
penerokaan dan penghasilan tenaga
diperbaharui masih merupakan isu yang
baru dan kurang ternampak dalam
aktiviti seharian masyarakat di
Malaysia. Namun begitu, kejadian krisis
alam sekitar yang semakin menjadi-jadi
dan kos tenaga yang kian bertambah
akan memaksa kita untuk lebih prihatin
terhadap perubahan yang menghadapi
hidup kita. Pencemaran yang
diakibatkan oleh pembakaran bahanapi
fosil pada jenis-jenis pengangkutan juga
telah banyak menjejaskan tahap
kesihatan masyarakat Malaysia terutama
sekali pada yang tua dan juga kanak-
kanak.
Teknologi tenaga diperbaharui
menjanjikan kita masa depan yang lebih
selamat, bersih dan tidak tertakluk
kepada harga yang sentiasa meningkat.
Penggunaan sumber tenaga yang
alternatif ini juga akan membebaskan
negara kita daripada daya pasaran dunia
yang tidak menentu terbitan daripada
bekalan bahanapi fosil yang terhad.
Walaupun teknologi tenaga diperbaharui
sedang berkembang dengan pesat,
namun masih terdapat halangan
daripada segi sosial, ekonomik dan
politik yang menyekat penggunaannya
secara lebih meluas. Yang pertama ialah
persepsi bahawa tenaga ini adalah
terlalu mahal dan orang kurang yakin
dengan potensinya. halangan lain
datangnya daripada penghasil bahanapi
fosil dan amalan-amalan yang sudah
terbiasa dengan penggunaan bahanapi
tradisional. Pendidikan merupakan agen
yang terbaik untuk menangani isu
tersebut tetapi memerlukan komitment
yang tinggi daripada pihak atasan
supaya rancangan pendidikan untuk
tenaga diperbaharui diberikan perhatian
yang sewajarnya bagi menghasilkan
mereka yang mempunyai kemahiran
serta berkebolehan dalam bidang ini.
Usaha ini memerlukan satu kolaborasi
yang rapat antara bidang pendidikan
dengan syarikat-syarikat swasta bagi
memperkembangkan penyelidikan
dalam teknologi baru ini.
4.3 RASIONAL
KEPENTINGAN UNTUK
MENEROKAI TENAGA
DIPERBAHARUI
4.3.1 Pendahuluan
Corak hidup manusia atas bumi telah
bertukar secara mendadak semenjak
bahanapi fosil iaitu arang, minyak dan
gas asli dapat membekal kita dengan
tenaga yang murah dan mudah didapati.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
59
Tenaga tersebut telah membolehkan kita
memanaskan serta menyejukkan ruang,
memasak memberikan kuasa kepada
alat-alatan dan memberikan kuasa
penggerak pada kereta dan jenis
pengangkutan yang lain. Pendek kata,
kehidupan seharian kita telah banyak
dipermudah sebenarnya dengan
penggunaan kuasa tenaga sehinggakan
kebanyakan kita lupa ataupun tidak fikir
bahawa tenaga ini adalah tidak
berkekalan dan boleh habis. Tenaga
yang dapat dijanakan daripada bahanapi
fosil dikenali sebagai tenaga tidak
diperbaharui. Seiring dengan itu,
penggunaan bahanapi fosil secara
meluas telah mengenakan tekanan ke
atas persekitaran dan menyebab banyak
implikasi negatif terhadap kehidupan
lain.
Pembakaran bahanapi fosil untuk
mendapatkan tenaga akan membebaskan
karbon dioksida serta produk sisa yang
lain seperti sulfur dioksida, oksida-
oksida nitrogen dan kompaun organik
yang meruap. Gas karbon dioksida telah
dikenalpasti sebagai gas rumah hijau
utama yang menyumbangkan
pemanasan global. Fenomena
pemanasan global telah dikaitkan
dengan pertukaran corak iklim yang
tidak menentu, peningkatan paras laut
akibat pencairan glasier (glacier) dan
juga peningkatan proses penyejatan
kelembapan daripada permukaan tanah
yang boleh membawa kehilangan
kesuburan tanah. Produk sisa yang
dibebas bersama, turut membawa
pencemaran udara seperti hujan asid
dan pembentukan jerebu yang banyak
menjejaskan kesihatan. Faktor yang
penting berkenaan krisis-krisis alam
sekitar seperti pemanasan global, hujan
asid dan tumpahan minyak amat
menyulitkan kerana kesan yang timbul
bukan terhad di kawasan yang
menyebabkan pencemaran tersebut
tetapi sebaliknya ini boleh disebar jauh
daripada sumbernya oleh angin, air dan
sebagainya. Perkara tersebut telah
menimbulkan pertelingkahan antara
negara berkenaan siapa yang yang
bertanggungjawab terhadap kos
pembersihan dan memulihbaik kesan-
kesan pencemaran. Bagi menjamin
kesejahteraan hidup manusia dengan
makhluk lain serta dengan
persekitarannya, kita harus mengambil
tindakan agar keseimbangan alam yang
menyokong kehidupan atas bumi ini
dikekalkan secara berlanjutan.
Tambahan pula, bekalan bahanapi fosil
sedang menyusut dengan pantas.
Kesedaran bahawa penggunaan tenaga
daripada sumber yang tidak boleh
diperbaharui akan tamat dengan
kehabisan bekalannya ahli sains sedang
meneroka alternatif lain untuk
mendapatkan tenaga daripada sumber
yang tidak mengenakan impak negatif
terhadap alam sekitar.
Selain isu yang berkaitan alam sekitar,
penerokaan untuk mendapatkan tenaga
diperbaharui harus mendapat sambutan
orang ramai kerana soal bekalan
bahanapi fosil yang tidak sama rata
antara negara dapat diselesaikan secara
harmoni. Penggunaan tenaga alternatif
percuma yang boleh dijanakan oleh
sesuatu negara dapat mengurangkan
ketegangan yang berlaku antara negara
apabila penjualan bahanapi fosil
digunakan sebagai komoditi untuk
menekan dan menindas negara lain yang
memerlukannya. Aspek begini berupaya
memberikan satu gambaran politik yang
lebih selesa dan saksama pada masa
depan.
Tenaga diperbaharui bermakna
sumbernya adalah berterusan. Hal yang
demikian adalah baik untuk industri
terbabit dan juga pekerja-pekerjanya.
Masalah pembuangan kerja sebagai
akibat sumber sudah habis adalah
mustahil. Teknologi-teknologi baru
yang terlibat walaupun masih dalam fasa
perkembangan menjanjikan senario
yang positif daripada aspek ekonomi.
Teknologi penukaran biojisim di
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
60
Amerika menampung lebih daripada 66
000 pekerjaan dan di jangka bahawa
mulai tahun 2010 keuntungan
ekonomiknya akan berlipat ganda
sebanyak tiga kali melalui penggunaan
teknologi biojisim yang lebih canggih
serta penanaman pertanian untuk tenaga
dapat dijalankan secara komersial.
Teknologi angin membawa ekonomi
kepada masyarakat yang tinggal
berjauhan dengan bandar besar terutama
di Amerika. Kawasan yang kurang
subur untuk pertanian boleh dipajakkan
untuk mendirikan pejanaan tenaga angin
yang terdiri daripada turbin angin.
Selain membuka ruang pekerjaan untuk
masyarakat tersebut, teknologi ini juga
membolehkan mereka menggunakan
kuasa elektrik yang dijana di situ tanpa
membeli tenaga daripada tempat lain.
Manfaat yang sama boleh
diperpanjangkan kepada usaha untuk
mendapatkan tenaga daripada sumber
ombak laut dan geoterma.
4.3.2 Objektif Pengajaran
▪ Mengenalpasti bahan-bahan yang
terbebas akibat pembakaran
bahanapi yang tidak boleh
diperbaharui.
▪ Menerangkan impak produk
pembakaran bahanapi fosil terhadap
alam sekitar.
▪ Menekankan kepentingan usaha-
usaha untuk mendapatkan tenaga
diperbaharui.
▪ Mengenalpasti contoh-contoh
sumber bagi tenaga diperbaharui.
▪ Menerangkan impak penggunaan
tenaga diperbaharui terhadap
persekitaran, sosial dan ekonomi.
4.3.3 Konsep Utama
▪ Pemanasan Global
Pemanasan global terjadi apabila
suhu bumi meningkat akibat
kehadiran gas karbon dioksida dan
gas-gas rumah hijau yang
menghalang kebebasan tenaga haba
ke angkasa lepas. Keadaan telah
dikaitkan dengan peningkatan paras
air laut, perubahan pada jumlah
hujan yang turun dan juga masalah
kepada pertanian.
▪ Pencemaran Udara
Produk sisa seperti sulfur dioksida
dan oksida-oksida nitrogen yang
terbebas semasa pembakaran
bahanapi fosil boleh membentuk
hujan asid dan jerebu yang
mencemar udara. Fenomena ini
boleh disebar jauh daripada punca
oleh angin.
▪ Tenaga diperbaharui
Tenaga yang datang daripada
sumber yang tidak menyusut seperti
biojisim, angin, ombak dan
geoterma. Sumber untuk tenaga
begini adalah percuma, tidak
menyusut, bersih dan tidak
mencemar.
▪ Perubahan Dengan Penggunaan
Tenaga Diperbaharui
Perubahan daripada segi sosial,
politikdan juga ekonomi yang
dijangka akan dirasai akibat
penukaran corak hidup yang
tersangat bergantung kepada
bahanapi fosil sebagai sumber
tenaga.
4.3.4 Aktiviti Pelajar
▪ Menginterpretasi data serta
membuat inferens daripada
maklumat yang diperoleh daripada
pencarian Internet.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
61
▪ Lakonan
4.3.5 Bahan Pengajaran
▪ Kertas mahjong
▪ Pen marker
▪ Kertas graf
▪ Komputer yang ada capaian kepada
Internet
4.3.6 Prosedur Aktiviti
▪ Membuat inferens daripada
maklumat Internet.
o Pelajar diminta untuk
membentuk kumpulan kecil.
Setiap kumpulan akan memilih
tenaga diperbaharui yang
berbeza untuk kajian.
o Pelajar diminta untuk
memperoleh maklumat khusus
daripada laman web
Kementerian Alam Sekitar,
Malaysia di
http://www.mastic.gov.my/kst
as/ dan mencari data
berkenaan dengan krisis alam
sekitar yang berkenaan seperti
kejadian jerebu yang teruk
pada tahun 1994. Dapatkan
juga data berkaitan dengan
pembebasan asap dll. , jumlah
kereta (unit pengangkutan),
kejadian pembakaran secara
terbuka dan cuba kaitkan
secara kritikal kepada isu
krisis alam sekitar masa itu
seperti tahap penyakit
pernafasan dll.
o Mungkin pelajar boleh disuruh
untuk mendapatkan maklumat
daripada surat akbar berkenaan
dengan isu pencemaran akibat
pembebasan bahan pencemar
daripada pembakaran bahanapi
fosil dan cuba kaitkan sebab
musababnya.
o Hasil pencarian hendaklah
dipindah ke kertas mahjong
dan dibentangkan kepada
kelas.
o Setiap kumpulan hendaklah
memberi pendapat tentang
bagaimana hendak
menangangi masalah tersebut.
▪ Lakonan
o Pelajar diminta untuk berlakon
sebagai pengusaha yang mahu
melombong arang batu yang
baru terjumpa berdekatan
dengan kawasan sekolah.
o Beberapa pelajar lain diminta
untuk membuat skrip cara
hendak menangani hal
tersebut. Mereka yang
berlakon sebagai individu-
individu yang prihatin dengan
masalah alam sekitar mestilah
mengemukakan pendapat serta
idea-idea lain supaya dapat
meyakinkan “orang lain
mengapa kerja pelombongan
itu tidak patut dijalankan?”
4.3.7 Implikasi Sosial
Kemajuan ekonomi telah membawa
manusia kepada corak hidup yang
mewah dan pantas dan tidak boleh
dinafikan bahawa kesemua ini
dibolehkan oleh tenaga yang mendorong
perkembangan ekonomi. Walau
bagaimanapun segala kesenangan yang
dirasai selama ini bukanlah percuma,
tetapi menuntut harga yang tinggi
daripada segi pencemaran udara, air,
bunyi dan fenomena pemanasan global.
Bagi menangani masalah tersebut dan
untuk mempastikan bahawa
keseimbangan alam dikekalkan bagi
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
62
generasi-generasai yang akan datang
ahli-ahli sains telah mencari jalan-jalan
baru untuk mendapatkan tenaga yang
bersih, tidak mencemar, berterusan dan
yang harmonis dengan komponen-
komponen alam sekitar.
Usaha-usaha ke arah mencari bekalan
tenaga diperbaharui akan mempunyai
beberapa implikasi terhadap masyarakat.
Matlamat akhir usaha ini adalah untuk
mengorak langkah bagi mendirikan
corak hidup yang mampan dan
berterusan serta yang harmonis dengan
alam sekitar. Hal ini akan digalakkan
melalui penggunaan teknologi yang
bersesuaian, amalan sains yang
cemerlang, tanggungjawab sosial yang
dipikul bersama dan cara berkomunikasi
secara global. Lanjutan daripada sini
industri-industri yang terlibat perlu
memberikan kerjasama yang rapat
dengan individu-individu serta institusi-
institusi yang menyokong penggunaan
teknologi tenaga diperbaharui melalui
komunikasi, kolaborasi, bantuan dan
juga pertukaran maklumat dan
kepakaran. Sebagai satu unit yang akan
memainkan peranan utama dalam
mempromosikan penggunaan tenaga
alternatif begini, mereka akan
memastikan bahawa terdapat
pertumbuhan individu dan komuniti
melalui sokongan dan bantuan daripada
sektor swasta ke arah ini.
Masalah pemanasan global telah diambil
berat oleh negara-negara yang menyertai
Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu. Di
konvensyen perubahan iklim (UN
Framework Convention on Climate
Change) pada tahun 1992 di Rio de
Janeiro, beberapa keputusan telah
diambil bagi menetapkan pembebasan
gas rumah hijau pada tahap yang
berpatutan. Protokol Kyoto (Kyoto
Protocol) pada 1997, telah
mengisytiharkan secara formal, garis
panduan bagi memantau pembebasan
gas-gas tersebut dan untuk menetapkan
sasaran dan mekanisme yang diperlukan
bagi kaedah pemantauan tersebut.
4.4 CARA-CARA UNTUK
MENINGKATKAN
KECEKAPAN PENGGUNAAN
TENAGA
4.4.1 Pendahuluan
Ekonomi yang berkembang pesat telah
menyediakan manusia dengan pelbagai
kemudahan yang selesa. Bermacam-
macam jenis alat-alatan dicipta bagi
tujuan ini dan kesemuanya memerlu
kepada tenaga. Setinggi 85% daripada
tenaga yang digunakan di Malaysia
menggunakan kuasa elektrik yang
datangnya daripada sumber minyak,
arang dan gas asli. Sumber-sumber
tersebut merupakan sumber fosil maka
telah mengambil berjuta-juta tahun
untuk menghasilkannya. Sumber ini
juga sedang menyusut dengan pantas
serta tidak boleh diperbaharui maka
menjadi tanggungjawab kita bersama
untuk menggunakannya secara baik dan
tidak membazir.
Dalam aktiviti seharian kita di rumah
ataupun di sekolah terdapat pelbagai
cara untuk kita amalkan penggunaan alat
elektrik secara bijak dan produktif
sekaligus mengurangkan perbelanjaan.
Lampu
▪ lampu kalimantang adalah lebih
kurang 4 kali lebih cekap
daripadapada lampu filamen pijar
yang banyak mengeluarkan haba .
Lampu kalimantang akan tahan 10
kali lebih lama daripada filamen
pijar.
▪ Lampu kalimantang yang
dilengkapkan dengan palang
pengimbang akan tahan lebih lama
daripadapada yang jenis compact.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
63
▪ Gunakan cahaya semula jadi
seboleh-bolehnya.
▪ Kawalan pencahayaan boleh
digunakan untuk mengurangkan
cahaya apabila tiada orang,
menyelaras paras pencahayaan
mengikut tugas dan boleh padam
ataupun menetapkan masa untuk
penggunaan.
Penyaman Udara
▪ Pilih unit yang mempunyai kadar
kecekapan tenaga atau ‘Energy
Efficiency Ratio (EER)’ yang
tinggi. Nilai yang baik adalah 10, 11
dan 12.
▪ Jangan tetapkan suhu terlalu rendah
memadai dengan suhu yang selesa
seperti 25˚C.
▪ Tetapkan kelajuan kipasnya pada
tinggi kecuali pada cuaca lembap.
▪ Gunakan kipas bersama supaya
udara sejuk boleh disebarkan
dengan lebih menyeluruh.
▪ Jangan letak lampu ataupun
televisyen berdekatan dengan
termostat unit kerana termostat
mengesan haba daripadanya dan
mengakibatkan penyaman udara
akan beroperasi dengan berlebihan.
▪ Tanam pokok renik bagi meneduh
unit penyaman udara. Unit yang
beroperasi dalam teduh mengguna
10 % kurang tenaga daripadapada
yang berada dalam panas.
▪ Pastikan pintu dan tingkap tertutup
serta lubang-lubang di antara unit
penyaman udara dengan tingkap
dipalam sepenuhnya.
▪ Gunakan tirai, langsir atau bumbung
bagi menghalang kenaikan suhu
oleh pancaran matahari.
Televisyen & Perakam Video
▪ Tutupkan unit-unit jika tiada sesiapa
yang menontonnya.
▪ Jikalau unit dilengkapkan dengan
mode ‘standby’ jangan hidupkannya
terlalu lama kerana masih
menggunakan kuasa elektrik.
▪ Pilih saiz unit yang bersesuaian
dengan keperluan.
Peralatan Dapur
▪ Elak daripada membuka pintu peti
sejuk terlalu lama atau meletak
makanan yang panas di dalamnya.
Lebih tenaga digunakan untuk
menetapkan balik udara sejuk yang
hilang.
▪ Jika boleh pilih peti sejuk yang
mempunyai lebih daripada satu
pintu.
▪ Peti sejuk yang terlalu lama usianya
menggunakan lebih banyak elektrik
daripada yang baru.
▪ Gunakan ketuhar gelombang
sebanyak mana yang boleh kerana
ketuhar biasa menggunakan tenaga
jauh lebih banyak.
▪ Sekira menggunakan dapur gas atau
elektrik, api boleh dipadamkam
sejenak sebelum masakan siap
dimasak kerana proses memasak di
teruskan dengan saki haba yang
tinggal.
▪ Semasa memasak, tutup periuk
dengan penutupnya supaya haba
tidak hilang dan proses memasak
menjadi pendek.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
64
▪ Pembasuh mesin yang mempunyai
pintu di hadapan (front loading)
mengguna kurang tenaga jika di
bandingkan dengan unit yang
mempunyai pintu di atas. Unit yang
mempunyai pintu di atas dijangka
mengguna 60% lebih tenaga
daripada unit yang mempunyai pintu
di hadapan.
▪ Sekira boleh gunakan air sejuk
sahaja dan basuh apabila mesin itu
penuh.
Kenderaan
▪ Apabila memilih untuk membeli
kereta buat perbandingan antara
beberapa model berkenaan
penggunaan minyaknya setiap
kilometer.
▪ Pastikan enjin kereta sentiasa di
bersih dan di servis kerana kereta
yang dijaga dengan baik akan
mengguna kurang tenaga.
▪ Amalkan berkongsi kereta sekira
hendak ke tempat yang sama.
4.4.2 Objektif Pengajaran
▪ Menerangkan maksud penggunaan
cekap dan perbandingannya dengan
pembaziran.
▪ Memberikan panduan bagaimana
hendak meningkatkan penggunaan
alat-alat elektrik di rumah.
▪ Memberikan panduan kepada
perkara-perkara yang harus
diberikan perhatian sekira hendak
memilih alat elektrik ataupun kereta.
4.4.3 Konsep Utama
▪ Sumber tenaga yang tidak di
perbaharui semakin menyusut dan
akan habis.
▪ Penggunaan tenaga perlulah
dilakukan secara cekap dan tanpa
pembaziran.
4.4.4 Aktiviti Pelajar
▪ Menyenaraikan alat-alat elektrik
yang terdapat pada beberapa
kawasan sekolah (makmal & bilik
darjah) serta memberikan
pandangan terhadap usaha untuk
menggunanya dengan lebih cekap
lagi. Pelajar bekerja dalam
kumpulan dan dapatan kumpulan
akan dibentangkan pada kelas.
▪ Lakonan
Pelajar diminta berlakon seolah-olah
memilih beberapa alat elektrik
kerana baru masuk rumah baru.
Pemilihan barang elektrik mestilah
mengambil kira faktor-faktor untuk
memastikan penggunaan elektrik
yang cekap.
4.4.5 Bahan Pengajaran
▪ Buku nota/buku log
▪ Kertas mahjong
▪ Pen marker
4.5.6 Prosedur Aktiviti
▪ Minta pelajar bentuk kumpulan
kecil (1 kumpulan = 4 orang) dan
setiap kumpulan melawat
sebahagian kawasan sekolah yang
telah ditetapkan.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
65
▪ Setiap kumpulan kecil mestilah
mencatat semua alat elektrik yang
dijumpainya serta menotakan sedikit
tentang kedudukannya.
▪ Berikan cadangan bagaimana
penggunaannya boleh ditingkatkan
untuk mencapai kecekapan yang
lebih tinggi.
▪ Setiap kumpulan berbincang dan
tulis serta lakarkan pengubahsuaian
yang dijangka perlu untuk alat
elektrik berkenaan pada kertas
mahjong.
▪ Bentangkan dapatan pada kelas dan
bersedia untuk menerima input
daripada kumpulan lain.
Lakonan
▪ Minta pelajar bentuk kumpulan
kecil (1 kumpulan = 4 orang) dan
setiap kumpulan diminta untuk
berlakon membeli barang elektrik
untuk mana-mana kawasan pada
rumah.
▪ Dalam lakonan, pelajar mesti
kenalpasti barang yang hendak
dibeli serta faktor-faktor yang
diambilkira semasa memilih
barangan tersebut.
▪ Kedudukan barang elektrik semasa
penggunaan di rumah mesti
dibincangkan serta cara-cara lain
untuk meningkatkan kecekapan alat
tersebut.
4.4.7 Implikasi Sosial
▪ Tenaga yang memberikan kuasa
kepada ciptaan moden banyaknya
datang daripada sumber yang tidak
diperbaharui, maka menjadi
tanggung jawab kita sebagai
pengguna untuk mengguna tenaga
secara baik dan produktif.
▪ Sebenarnya banyak amalan kita
seharian berkenaan penggunaan
tenaga adalah dijalankan tanpa sedar
bahawa sumbernya boleh habis.
▪ Usaha-usaha untuk mencari tenaga
daripada sumber yang diperbaharui
sedang giat dijalankan dan
masyarakat harus sedar dan
menyokong kerja-kerja tersebut.
▪ Sementara itu amalan penggunaan
tenaga kita haruslah diperbaiki
dengan mengambil kira panduan-
panduan yang berkenaan.
Rujukan
K. S. Kannan (2000). Kecekapan tenaga.
Dalam Kamarulazizi Ibrahim &
Zul Azhar Zahid Jamal (eds.)
Tenaga diperbaharui dan
kecekapan tenaga. CETREE.
DOE’s office of codes and standards:
Why buy energy efficient
appliances. Maklumat diperoleh
daripada
www.eren.doe.gov/buildings/
consumer_information
Home electronics. Maklumat diperoleh
daripada http//search.nrel.gov/cce
/query.html
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
66
4.5 KAEDAH-KAEDAH
MEMPEROLEHI TENAGA
SURIA
Lilia Halim
4.5.1 Pendahaluan
Kita banyak menggunakan tenaga
daripada tenaga elektrik. Pernahkah kita
fikirkan apakah tenaga itu dan dari mana
datangnya? Sumber utama yang
menghasilkan tenaga elektrik ialah
minyak, gas dan arangbatu. Terdapat
jenis sumber tenaga lain yang sedang
dimajukan, antaranya tenaga nuklear
dan sumber gantian seperti matahari,
angin dan pasang surut lautan.
Walaupun begitu minyak masih
mempunyai kedudukan yang penting
dibandingkan dengan sumber tenaga
lain. Sumber minyak diperoleh di perut
bumi dan minyak yang diperoleh itu
mengambil masa ratusan juta tahun
untuk dibentuk. Dunia sedang
menggunakan minyak yang banyak
hingga satu hari nanti, kita tidak dapat
mengeluarkan minyak secepat ia
digunakan. Dan satu hari nanti minyak
akan kekeringan.
Pelbagai usaha telah dijalankan untuk
mengurangkan jumlah minyak yang
mereka gunakan di samping meneroka
sumber gantian yang lain. Satu daripada
sumber tenaga yang berpotensi adalah
matahari..
4.5.2 Matahari
Cahaya matahari merupakan sumber
tenaga yang asas kepada tumbuhan,
binatang dan manusia. Tumbuhan
menggunakan cahaya matahari untuk
membuat makanan. Tumbuhan pula
menjadi makanan kepada binatang.
Tumbuhan dan binatang yang sudah
reput untuk berjuta-juta tahun pula
menghasilkan arang batu, gas dan
minyak yang kita gunakan hari ini.
Selain itu, kita juga menggunakan
cahaya matahari dan haba daripada
matahati untuk mengeringkan ampaian
basuhan kita.
4.5.3 Spektrum Cahaya
Tenaga suria dipindahkan kepada bumi
sebagai cahaya atau gelombang
elektromagnet. Gelombang
elektromagnet yang dihasilkan oleh
matahari merangkumi cahaya nampak
dan juga gelombang ultra ungu dan infra
merah. Keamatan cahaya matahari
meningkat daripada gelombang unltra
ungu kepada gelombang infra merah.
4.5.4 Kaedah memperolehi tenaga
suria
Terdapat dua kaedah yang sering
digunakan untuk memperolehi tenaga
suria: sistem terma suria dan sistem
fotovolta.
▪ Sistem terma suria
Sistem terma suria menukarkan tenaga
suria kepada haba dan menggunakan
haba tersebut untuk melakukan kerja.
Sistem terma suria ini digunakan antara
lain untuk pemanasan bangunan, air dan
juga penjanaan kuasa elektrik.
Terdapat dua jenis sistem pemanasan
bangunan: pasif dan aktif. Bagi sistem
pasif, bangunan atau rumah itu direka
agar jumlah cahaya matahari yang
masuk ke dalam rumah adalah banyak.
Cahaya matahari yang terperangkap
dalam rumah itu akan menghasilkan
haba. Bagi sistem aktif pula, alat khas
seperti pengumpul suria digunakan
untuk mengumpul dan mengagihkan
tenaga suria.
Satu cara adalah dengan menggunakan
satu keping logam yang diberi nama
pengumpul plat datar. Pengumpul
diletakkan di atas bumbung, mengadap
arah kejatuhan matahari yang
maksimum. Paip yang membawa cecair
dipasangkan dibawa pengumpul. Sinar
matahari akan memanas pengumpul dan
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
67
seterusnya memanas cecair. Tenaga
yang diperoleh perlu disimpan. Cecair
akan mengalir melalui paip ke dalam
tangki. Haba akan mengalir dari cecair
khas ke dalam air. Air yang panas itu
disimpan dalam tangki untuk kegunaan
pada sebelah malam atau pagi. Cecair
yang sejuk akan mengalir semula ke
dalam pengumpul suria, dan menyerap
haba lagi.
Rajah 4.5.1 Pengumpul suria plat datar
untuk pemanasan air
▪ Sel Suria
Cahaya matahari juga boleh digunakan
untuk menghasilkan kuasa elektrik.
Alat yang menukar cahaya matahari
kepada elektrik diberi nama sel fotovolta
(suria). Apabila cahaya menyinar ke
atas sel, arus elektrik akan terhasil. Jika
cahaya matahari digunakan sel itu diberi
nama sel suria. Beberapa sel disambung
untuk membuat satu modul suria, satu
alat yang sangat berguna untuk
membekal tenaga elektrik dalam kapal
angkasa lepas.
Rajah 4.5.2: Telstar II, satelit komunikasi
yang dilancarkan dalam tahun 1963.
Bahagian luarnya terdiri daripada 3,600
sel suria. Sel suria menukar tenaga
cahaya kepada arus elektrik digunakan
untuk berkomunikasi dangan Bumi.
4.5.5 Objektif Pengajaran
Dalam topik ini, pelajar diharap:
▪ dapat menamakan dua cara
memperoleh tenaga suria
▪ menghasilkan satu cara mengumpul
dan menyimpan tenaga suria
▪ menerangkan cara kerja dan
pembinaan satu pengumpul suria
▪ membahaskan kebaikan dan
kelemahan menggunakan tenaga
suria.
4.5.6 Konsep Utama
▪ Tenaga suria boleh diserap,
dipantulkan dan dipancarkan.
▪ Apabila cahaya diserap oleh sesuatu
objek, objek menjadi lebih panas.
▪ Haba daripada cahaya matahari
boleh digunakan untuk memanas air
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
68
yang mengalir melalui paip yang
berada di atas bumbung sesebuah
bangunan.
▪ Pengumpul tenaga suria: satu alat
pengumpul tenaga suria dengan
memerangkap cahaya matahari
untuk menghasil tenaga haba. Biasa
alat ini terdiri daripada satu penutup
yang lutsinar yang membenar tenaga
suria masuk, satu pengumpul gelap
yang berlekuk, bahan penebat untuk
menghalang haba bebas keluar dan
beberapa paip yang membawa udara
atau cecair dari dalam pengumpul
ke tempat yang boleh digunakan.
▪ Sel suria: sel yang mengumpul dan
mengubah tenaga suria kepada
tenaga elektrik
4.5.7 Aktiviti pelajar
Terdapat beberapa aktiviti yang boleh
dijalankan untuk mengumpul tenaga
suria. Langkah-langkah pengawasan
perlu ditingkatkan, khususnya, pelajar
dinasihati tidak melihat terus matahari
dan elak menyinar cahaya kepada orang
lain semasa menjalankan aktiviti
tersebut.
▪ Aktiviti 1
Mengumpul tenaga haba pada
permukaan kepingan yang pelbagai
warna
▪ Aktiviti 2
Membina alat pengumpul untuk
mengumpul tenaga suria
▪ Aktiviti 3
Membuat satu projek membina satu
unit pemanasan air
▪ Aktiviti 4
Mengumpul tenaga suria secara
terus menggunakan cermin
lengkung atau kanta untuk
pembakaran
▪ Aktiviti 5
Menguji sama ada sudut di anatara
cahaya matahari yang mengena sel
suria mempengaruhi arus eletrik
yang dihasilkan.
4.5.8 Bahan
4 kepingan aluminium yang nipis (yang
dikilat dan diwarna gelap, merah dan
puteh) atau botol berisi air yang
diwarnakan di bahagian luar dengan
warna hitam, puteh, merah dan kuning.
4 jangkasuhu (0 – 100o), sel suria, meter
DC, jangkasudut, tiub kuprum, kertas
aluminium, penyangkut baju, kotak
kosong, kadbod, kertas hitam, kertas
lutsinar, tape, skru, sumber cahaya
100W.
4.5.9 Prosedur Aktiviti
▪ Aktiviti 1
Tujuan aktiviti ini adalah untuk
menunjukkan tenaga suria boleh
dikumpulkan dalam bentuk tenaga
haba. Tenaga haba yang
dikumpulkan bergantung pada
beberapa faktor seperti:
o Warna kepingan (warna botol)
o keadaan udara sekeliling
Langkah untuk aktiviti tersebut adalah
seperti berikut:
1. Sediakan beberapa kepingan (atau
botol berisi air) yang diwarnakan
permukaan (atau dinding botol)
dengan warna hitam, hijau, merah
dan puteh.
2. Letakkan kepingan tersebut supaya
permukaannya terdedah ke
matahari.
3. Sediakan jangkasuhu di belakang
kepingan untuk membaca suhu di
sekelilingnya.
4. Ambil suhu pada awal ujikaji dan
beberapa minit (setengah jam)
selepas itu, bergantung kepada
keadaan cuaca.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
69
5. Ulang ujikaji di atas dengan
menggunakan kepingan yang
berwarna hitam tetapi keadaan udara
di sekeliling kepingan berbeza.
6. Satu kepingan disandarkan dalam
kotak supaya udara di sekelilingnya
tidak bebas bergerak dan satu lagi
kedudukan menghadapi matahari
tetapi udara di kelilingnya bebas
bergerak.
7. Dapatkan suhu keliling kotak
tersebut.
8. Pelajar diminta membuat rumusan
daripada hasil yang diperoleh serta
implikasi pengumpulan tenaga suria.
▪ Aktiviti 2
Tujuan aktiviti ini adalah untuk
membina dua jenis pengumpul suria
yang mudah dan membandingkan
fungsinya sebagai pengumpul.
Pengumpul Aluminium
1. Ukur suhu udara
2. Ambil sehelai kertas aluminium
sepanjang 50 cm dan buatkan
satu corong.
3. Letakkan satu jangakasuhu
dalam lubang dihujung corong
aluminium dan rekodkan suhu
untuk beberapa minit di bawah
sumber cahaya.
4. Rekodkan data dalam Jadual 4.1
Jadual 4.1
Masa (minit) Suhu (o Celsius)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Selepas anda mengambil ukuran yang
terakhir, cuba letakkan jari anda
dihujung bawah corong tadi. Adakah
anda merasa sebarang haba (tenaga)?
▪ Soalan refleksi
1. Adakah terdapat perubahan suhu?
2. Apakah bacaan suhu yang paling
rendah?
3. Apakah bacaan suhu yang paling
tinggi?
4. Bagaimanakah keputusan anda
jika anda memegang corong
tersebut?
Pelajar boleh melihat, jika kesempatan
jenis-jenis dan kedudukan pengumpul
suria di rumah-rumah awam yang
disebutkan (pemanas air suria).
▪ Pengumpul kotak
1. Tutupkan bahagian dalam kotak
kosong anda dengan sekeping kertas
hitam?
2. Letakkan sebatang jangkasuhu
dalam kotak tersebut.
3. Tutupkan bahagian terbuka kotak
dengan sekeping plastik yang
lutsinar. Tampalkan bahagian tepi
plastik pada kotak.
4. Letakkan kotak tersebut dengan satu
lagi jangkasuhu di bawah sumber
cahaya.
5. Selepas 5 minit, bacakan suhu pada
kedua-dua jangkasuhu
6. Ulang ujikaji untuk 5 minit lagi,
bacakan suhu pada kedua-dua
jangkasuhu.
▪ Soalan refleksi
1. Jangkasuhu yang manakah
mempunyai bacaan suhu yang lebih
tinggi selepas 5 minit pertama?
2. Apakah kegunaan kertas hitam?
Apakah yang telah dilakukan oleh
kertas hitam itu?
3. Perbandingan antara pengumpul
aluminium dengan pengumpul kotak
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
70
Bandingkan suhu jangkasuhu untuk
kedua-dua pengumpul pada masa 5
minit?
Adakah terdapat perbezaan bacaan
dalam suhu bagi jangkasuhu-
jangkasuhu tersebut?
Dapatkah anda buat kesimpulan
bahawa satu jenis pengumpul adalah
lebih baik daripada jenis yang lagi
satu?
▪ Aktiviti 3
Tujuan aktiviti ini ialah meminta
pelajar menjalankan satu projek
bagaimana membina satu unit
pemanas air suria.
1. Guru meminta pelajar menggunakan
pusat sumber atau mencari
maklumat melalui internet,
bagaimana membina satu pemanas
(air) suria yang mudah.
2. Satu contoh membentuk satu
pemanas air adalah seperti berikut:
▪ Sediakan satu tiub kuprum yang
dibengkokkan secara berhati-
hati dalam bentuk `S’ supaya
tiada bahagian yang kemek.
▪ Letakkan tiub kuprum itu ke
atas satu keping logam,
`galvanized’ dan paterikannya
ke atas kepingan itu.
▪ Sembur logam dan tiub itu
dengan cat hitam (lihat Rajah
4.5.3a)
Rajah 4. 5.3a. Penyediaan pengumpul
pemanas air
▪ Dapatkan satu kotak untuk
memuatkan kepingan logam
bersama tiub kuprum (pengumpul).
▪ Masukkan pengumpul ke dalamnya.
▪ Tebukkan lubang untuk
mengeluarkan bahagian hujung
kedua tiub.
▪ Letakkan bahan penebat di bahagian
bawah kotak, sebelum meletakkan
pengumpul.
▪ Gunakan tape untuk melekatkan
pengumpul dengan padat ke dalam
kotak.
▪ Letakkan satu keping plastik lutsinar
untuk menutup bahagian atas kotak.
Gunakan tape supaya penutup
mudah ditutup dengan ketat dan
juga dikeluarkan.
▪ Sediakan satu sistem aliran air
melalui tiub dan letakkan
pengumpul menghadap matahari.
(lihat Rajah 4.5.3b)
Rajah 4.5.3b: Pemanas suria air dan
bahagian-bahagiannya.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
71
▪ Sediakan satu jadual untuk merekod
data seperti berikut:-
Suhu air sebelum: ______________
Suhu air
selepas 30 minit: ______________
Suhu air
selepas 1 jam: ______________
▪ Aktiviti 4
Tujuan aktiviti adalah untuk
menunjukkan tenaga suria boleh
dikumpul dengan satu alat
pengumpul berbentuk parabola.
1. Sediakan satu tepian (trough)
berbentuk parabola dengan
menggunakan satu kadbod seperti
dalam Rajah 4.5.4a.
Rajah 4.5.4a: Tepian berbentuk parabola
2. Letakkan satu kepingan nipis
aluminium (aluminium foil) ke atas
board poster.
3. Bengkokkan board poster dan
lekatkan kepada kedua-dua hujung
yang bengkok itu.
4. Letakkan board itu ke rangka kotak
menggunakan `nuts dan bolts’.
Pastikan board boleh bergerak tetapi
dapat kekal pada sesuatu
kedudukan.
5. Buat lubang pada kedua hujung titik
fokus board itu.
6. Gunakan satu penyangkut baju dan
bengkokkan sedikit di satu hujung
sebagai pemegang dan lalukan
dawai menerusi satu titik fokus
board. Boleh cucukkan karipap ke
atas dawai. (lihat Rajah 4.5.4b)
Rajah 4.5.4b: Mengumpul tenaga suria
untuk memasak makanan
7. Halakan pemasak suria agar
permukaan parabola itu menghadapi
matahari
8. Laraskan parabola itu sehingga
permukaan aluminium itu memokus
tenaga suria ke atas karipap.
9. Tunggu sehingga karipap itu masak
10. Cuba lihat beberapa lama karipap
itu masak. Adakah anda perlu
menggerakkan pemanas itu untuk
mempastikan tenaga suria terfokus
ke atas karipap itu?
▪ Aktiviti 5
Tujuan aktiviti adalah untuk
menunjukkan sudut di antara cahaya
matahari dengan sel suria
mempengaruhi nilai arus elektrik yang
dihasilkan.
1. Soalan eksperimen: Adakah sudut di
antara cahaya matahari dengan sel
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
72
suria mempengaruhi nilai arus
elektrik yang dihasilkan.
Hipotesis: Saya rasa ________________
________________________________
2. Sambungkan meter (dc) kepada sel
Suria.
3. Andaikan aras tanah sebagai dasar,
condongkan sel suria menghadap
matahari.
4. Rekodkan bacaan pada meter.
5. Ulangi langkah 2-3 untuk lima sudut
yang berlainan.
6. Rekodkan bacaan anda pada Jadual
4.2
Jadual 4.2
Sudut Bacaan Meter
▪ Soalan refleksi
1. Bacaan sudut manakah yang
menghasilkan bacaan meter yang
tertinggi?
2. Hipotesis saya adalah: Benar atau
Salah kerana
________________________________
________________________________
4.5.10 Implikasi Sosial
Perbincangan dimulakan dengan melihat
mengapa tenaga suria dikelaskan
sebagai sumber tenaga boleh
diperbaharui. Di Malaysia contohnya,
setiap hari kita akan menerima cahaya
matahari (dari 7.00 pagi hingga 7.00
petang). Perbandingan boleh dibuat
dengan sumber tenaga yang tidak boleh
diperbaharui dan sumber tenaga yang
boleh diperbaharui untuk tujuan
pengelasan. Kebaikan tenaga suria
adalah tenaga ini tidak menghasilkan
pencemaran air mahupun udara. Pada
masa yang sama, bekalan tenaga suria
juga tidak terhadnya.
Pelajar boleh digalakkan berfikir
mengenai bagaiamana tenaga suria
dapat mengurangkan kos penggunaan
tenaga khususnya untuk penggunaan
pemanasan air di rumah kediaman dan
hotel. Sebagai contoh, hotel boleh
menjimatkan separuh daripada
penggunaan tenaga elektrik, jika tenaga
suria dapat digunakan untuk
memanaskan air. Selain itu, tenaga
suria juga digunakan untuk menjana
elektrik untuk kegunaan papan tanda
untuk makluman kepada penggunaan
lebuhraya yang panjang seperti
sepanjang jalan raya utara selatan.
Pelajar juga boleh diminta memikirkan
mengapa penggunaan sel suria lebih
praktikal untuk menjana tenaga elektrik
daripada tenaga suria?
Tenaga matahari tidak dapat
dikumpulkan sepanjang 24 jam (satu
hari) dan keamatan tenaga suria yang
dikumpul bergantung kepada kedudukan
matahari dan pengumpul selain daripada
kecekapan alat pengumpul tenaga suria
(contoh alat pengubah tenaga).
Bincangkan bagaimana dan usaha yang
perlu dijalankan untuk mengatasi
masalah ini.
Pelajar digalakkan berfikir bagaimana
dengan penggunaan tenaga suria dan
pembekalan tenaga elektrik dapat
membantu tempat terpencil dan
pendalaman menikmati kualiti
kehidupan rakyat tempatan dan sejagat.
Bincang “bagaimana pelajar dan saintis
dapat meneroka sumber suria untuk
keamanan dunia?”
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
73
4.6 TEKNOLOGI TENAGA YANG
DIPERBAHARUI
4.6.1 Pendahaluan
Isu pencemaran alam sekitar seperti
hujan asid, pemanasan global, dan
pembocoran radioaktif yang dihasilkan
oleh aktiviti manusia didalam menjana
tenaga daripada sumber-sumber
konvensional seperti arang batu,
petroleum dan nuklear telah mendorong
penduduk dunia mencari alternatif
kepada sumber-sumber tenaga yang
baru. Alternatif kepada sumber tenaga
konvensional adalah dengan
membangunkan teknologi tenaga
diperbaharui. Tenaga diperbaharui
adalah sumber tenaga yang boleh diganti
segera atau sumber tenaga yang tidak
mungkin habis digunakan, contohnya
tenaga suria, kuasa hidro, angin, ombak,
geoterma, dan biojisim. Manakala
tenaga yang tidak diperbaharui
merupakan sumber tenaga yang boleh
mengalami kesan penyusutan jika ianya
digunakan secara berterusan contohnya,
sumber daripada petroleum, arang batu,
dan gas asli.
Tenaga diperbaharui dikategorikan
sebagai sumber tenaga primer iaitu
daripada kesemua sumber-sumber
tenaga berkenaan boleh menghasilkan
tenaga sekunder yang paling penting
iaitu tenaga elektrik.
4.6.2 Sumber tenaga diperbaharui:
Fakta-fakta asas, kebaikan
dan kelemahan
▪ Tenaga suria
Bermula daripada matahari, dalam
bentuk tenaga sinaran yang dipancarkan
ke bumi dengan kelajuan cahaya (3.0 x
10-8 ms-1). Tenaga sinaran daripada
matahari diserap di permukaan bumi
bagi menghasilkan tenaga yang
dikehendaki misalnya tenaga haba dan
tenaga elektrik. Kawasan keamatan
penerimaan sinaran matahari berbeza
mengikut benua, ia bergantung pada
faktor jumlah hari siang, jenis musim,
keadaan awan, dan kedudukan dari
khatulistiwa. Dua penggunaan utama
tenaga suria ialah penghasilan sistem
pemanas di rumah. Dua jenis sistem
pemanas suria iaitu sistem aktif dan
pasif. Di dalam sistem aktif alat
pengumpul suria digunakan sebagai alat
untuk mengumpul dan mengagih tenaga
suria, mana kala sistem pasif pula tenaga
haba dihasilkan melalui pengumpulan
sinaran matahari secara terus dan
diperangkap oleh panel suria.
Penggunaan utama seterusnya
ialah penghasilan elekrik dari tenaga
suria. Sel fotovolta digunakan dalam
penghasilan tenaga elektrik pada
peralatan seperti permainan, kalkulator,
talipon, dan lain-lain. Cara lain
penghasilan tenaga elektrik melalui
sistem terma suria, di mana sinaran suria
ditumpu kepada alat penerima supaya
dapat memanaskan secara melampau
cecair bagi menghasilkan stim dan
seterusnya stim berkenaan dapat
menjalankan penjana elektrik.
▪ Kebaikan Tenaga Suria:
o Sumber yang tak terhingga.
o Tidak menghasilkan
pencemaran air dan udara.
▪ Kelemahan Tenaga Suria:
o Tidak effektif dalam kos
perbelanjaan.
o Memerlukan sistem
penyimpanan dan “backup”
o Bergantung kepada keadaan
cuaca
▪ Kuasa Hidro
Kuasa hidro dihasilkan melalui daya
yang dihasilkan oleh gerakan air. Kuasa
hidro dikatakan sumber tenaga yang
diperbaharui kerana sumber air sentiasa
berterusan secara tetap melaui proses
kitaran penghasilan air. Tujuan dibuat
empangan ialah supaya dapat
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
74
menghasilkan tenaga keupayaan yang
tinggi pada air dan seterusnya ditukar
kepada tenaga kinetik yang tinggi bagi
menggerakkan turbin yang dibina pada
aliran sempit di sesuatu empangan
elektrik hidro. Aliran air akan melalui
turbin atau roda air bagi menukarkan
tenaga kinetik air kepada tenaga
mekanikal. Pergerakan secara mekanikal
daripada turbin digunakan bagi
menjalankan penjana yang dapat
menjana tenaga elektrik.
▪ Kebaikan Kuasa Hidro:
o Bersih, selamat, dan tidak
terhad.
o Mudah disimpan di dalam
empangan takungan.
o Murah berbanding petroleum.
o Wujud kawasan rekreasi.
▪ Kelemahan Kuasa Hidro:
o Terpaksa menenggelamkan
sesuatu kawasan.
o Bergantung sepenuhnya pada
sumber air
o Empangan yang bermutu dan
selamat perlu dibina.
▪ Tenaga Angin
Tenaga angin dihasilkan oleh aliran
angin disebabkan terdapat perbezaan
suhu pada sesuatu kawasan di
permukaan bumi. Aliran angin yang
kuat akan memusingkan kipas bagi
menggerakan penjana bagi menjana
tenaga elektrik. Dua jenis struktur kipas
yang digunakan iaitu struktur kipas
mendatar; seperti kipas kapal terbang.
Struktur ke dua ialah struktur kipas
menegak; seperti bentuk alat pemukul
telur. Bentuk kipas menegak lebih
mudah diselenggarakan kerana ia dapat
berpusing tanpa bergantung kepada arah
angin dan ini berbeza dengan struktur
kipas mendatar yang hanya akan
berputar jika arah angin dari arah
bertentangan. Namun demikian struktur
kipas mendatar mampu menjana lebih
tenaga elektrik berbanding struktur
kipas menegak.
▪ Kebaikan Tenaga Angin:
o Sumber tenaga yang percuma.
o Tidak menghasilkan
pencemaran.
o Kawasan disekitar kipas boleh
diusahakan.
▪ Kelemahan Tenaga Angin:
o Memerlukan sejumlah angin
yang konsisten.
o Memerlukan kawasan terbuka
yang luas.
o Pencemaran bunyi dan
menggangu permandangan.
▪ Tenaga Geoterma
Tenaga Geoterma dihasilkan daripada
tenaga haba yang tersimpan di dalam
perut bumi. Tenaga geoterma yang
kerap digunakan ialah tenaga
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
75
hidroterma. Tenaga hidroterma
mengandungi dua bahan asas: air dan
haba. Air didasar bumi bersentuhan
dengan batu yang panas lalu
menghasilkan stim. Stim yang
memancut keluar dari perut bumi dapat
menjalankan turbin untuk menjana
tenaga elektrik.
▪ Kebaikan Tenaga Geoterma:
o Sumber tenaga yang tak
terhingga.
o Tiada pencemaran air dan udara.
▪ Kelemahan Tenaga Geoterma:
o Kos perbelanjaan yang tinggi.
o Kos penyelenggaraan yang
tinggi akibat hakisan oleh haba
dari stim.
o Berunsur setempat.
▪ Biojisim
Biojisim merujuk pada bahan organik
yang boleh ditukar kepada tenaga.
Biojisim dikatakan sumber tenaga yang
diperbaharui kerana bekalan asas
biojisim boleh disediakan dalam masa
yang singkat dari hasil pertanian dan
penternakan. Semua sumber biojisim
adalah dari tenaga suria. Tenaga yang
disimpan dari sumber biojisim adalah
menerusi dari proses fotosintesis
tumbuh-tumbuhan. Bahan biojisim
mengandungi elemen karbon dan
hidrogen yang dihasilkan dari bahan
organik daripada kayu dan produk
pertanian, buangan perpejal, gas
terpendam, dan alkohol. Biojisim boleh
digunakan untuk menghasilkan metana
secara pemanasan atau penghadaman
anerobik selain dari itu gabungan gas
karbon monoksida dan hidrogen juga
boleh dihasilkan daripada bahan
biojisim. Penghasilan biojisim adalah
lebih kepada mencari alternatif kepada
bahan bakar konvensional seperti
petroleum kerana suber biojisim tidak
praktikal dari segi kos di dalam
penghasilan tenaga elektrik.
▪ Kelebihan Biojisim:
o Menggalakan kitar semula dari
bahan pertanian dan ternakan.
o Menghalang dari menjalankan
aktiviti pembakaran secara
terbuka.
▪ Kelemahan Biojisim:
o Kesan sampingan daripada
bahan biojisim mewujudkan
pencemaran udara.
o Tidak kos effektif bagi
menghasilkan tenaga elektrik
yang besar.
4.6.3 Objektif Pengajaran
Pada akhir pengajaran diharapkan
pelajar akan dapat:
▪ Menyatakan secara definisi maksud
Tenaga Diperbaharui.
▪ Menyenaraikan sumber tenaga
diperbaharui.
▪ Menerangkan secara ringkas
penghasilan tenaga elektrik daripada
sumber tenaga diperbaharui.
▪ Menyatakan kebaikan dan
kelemahan penghasilan penghasilan
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
76
tenaga daripada sumber tenaga
diperbaharui.
▪ Menghasilkan satu model penjana
elektrik daripada kuasa angin /hidro.
▪ Menghasilkan gas daripada bahan
biojisim.
4.6.4 Konsep Utama
Konsep utama yang terlibat dalam topik
ini ialah konsep pengabadian tenaga
iaitu tenaga tidak boleh dihapuskan
tetapi ia boleh ditukar kepada bentuk-
bentuk tenaga yang lain. Sumber tenaga
yang diperbaharui boleh dikategorikan
sebagai sumber tenaga primer atau
tenaga input bagi menghasilkan tenaga
sekunder sebagai produk akhir (tenaga
elektrik, haba dan lain-lain) .
▪ Aktiviti Pengajaran
o Aktiviti 1: Pameran poster
penghasilan tenaga daripada
sumber tenaga diperbaharui di
kawasan dinding makmal.
o Aktiviti 2: Membina penjana
berkuasa angin/hidro yang
mudah bagi menghasilkan
tenaga elektrik.
o Aktiviti 3: Penghasilan dan
pengumpulan gas dari bahan
biojisim.
4.6.5 Bahan-Bahan
▪ Aktiviti 1: (Untuk setiap kumpulan)
o Bahan-bahan bacaan untuk
rujukan.
o Laman web dari internet.
o Kertas manila atau kertas
majong.
o Alat-alat tulis
▪ Aktiviti 2: (Untuk setiap kumpulan)
o 1 gulung dawai berpenebat #28
o 2 kadbod tebal atau fly wood.
o gam kayu.
o 2 paku 1”
o 1 magnet 1”
o ½” x 4 potongan logam
o 1 diod jenis N34A
o 8 cawan kertas.
o dawai penyambung
o 1 galvanometer
▪ Aktiviti 3: (Untuk setiap kumpulan)
o Beberapa bahan biojisim yang
dibawa oleh pelajar.
o 1 kelalang kon.
o 1 tiub penyambung kaca
o 1 tabung uji
o kapas
o 1 gabus penutup kelalang
4.6.6 Prosedur Aktiviti
▪ Aktiviti 1: Pameran
o Bahagikan pelajar kepada 5
kumpulan mengikut sumber
tenaga yang diperbaharui.
o Guru memberikan panduan format
pameran yang akan dijalankan.
o Pelajar berbincang tentang
pencarian bahan dan guru sebagai
fasilitator.
o Wakil kumpulan akan
menerangkan penghasilan tenaga,
kebaikan dan kelemahan
berdasarkan bahan pameran
kumpulan mereka.
o Pelajar daripada kumpulan lain
dan guru memberikan komen.
o Biarkan bahan pameran di dinding
makmal sehingga tamat topik
tenaga.
▪ Aktiviti 2: Penghasilan penjana
kuasa angin/hidro.
o Sediakan alat radas seperti rajah di
bawah.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
77
o Guru perlu menerangkan
bagaimana menghasilkan
gelungan solinoid dari gulungan
dawai berpenebat kepada
pelajar.
o Guru perlu membantu pelajar
memateri diod pada radas.
o Apabila binaan radas telah
lengkap arahkan pelajar supaya
menggerakkan turbin dengan
menggunakan air atau angin.
Minta pelajar menguji
kewujudan arus elektrik dengan
menggunakan galvanometer.
o Soalan-soalan yang perlu
dikemukakan kepada pelajar:
Nyatakan peranan bahagian alat
radas di dalam penjana?
Bagaimana kamu tahu tenaga
elektrik telah dijanakan?
Apakah jenis arus elektrik yang
dihasilkan oleh penjana?
Apakah jenis arus elektrik yang
dikesan oleh galvanometer?
▪ Aktiviti 3: Penghasilan dan
pengumpulan gas dari bahan
biojisim.
o Guru mengagihkan kumpulan
mengikut bahan biojisim yang
mereka bawa (cth: hampas
kelapa sawit, tahi lembu, daun
kering, sisa makanan, dan tahi
ayam).
o Bahan biojisim yang dibawa
oleh mereka dicampurkan
dengan air dan dimasukan ke
dalam kelalang kon.
o Susunan alat radas adalah
seperti rajah di bawah.
o Selepas seminggu minta pelajar
catatkan pemerhatian
penghasilan dan penggumpulan
gas yang dihasilkan secara
biojisim.
o Minta pelajar nyatakan ciri-ciri
gas yang terkumpul.
o Buat ujian penyalaan bagi gas
yang telah dihasilkan.
o Minta pelajar buat cadangan
tentang keberkesanan
penghasilan gas daripada bahan
biojisim mereka contohnya
memasukkan bahan pemangkin
tertentu supaya mencepatkan
penghasilan gas.
4.6.7 Implikasi Sosial
Kesedaran terhadap alam sekitar amat
penting dalam kalangan masyarakat bagi
mewujudkan susana kehidupan yang
bersih dan selesa. Pencemaran alam
sekitar disebabkan oleh penghasilan
sumber tenaga berasaskan petroleum,
arang batu telah membawa kegelisahan
kepada penduduk dunia terhadap impak
yang mereka akan hadapi pada masa
akan datang.
Polisi penggunaan tenaga di sesuatu
negara berkait rapat dengan implikasi
ekonomi sesebuah negara. Pada masa
kini penggunaan tenaga yang
berteknologi tenaga diperbaharui lebih
giat diusahakan oleh negara-negara
maju, manakala negara-negara miskin
air Campuran
Biojisim dan air
Penutup kelalang
Tiub penyambung
kaca
Gas yang terkumpul
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
78
dan sedang membangun masih
mengamalkan penghasilan tenaga dari
sumber yang konvensional. Tujuan
utama penggunaan tenaga diperbaharui
adalah untuk mencari alternatif kepada
sumber tenaga yang konvensional yang
semakin kehabisan dan sering
mengalami krisis penurunan dan
kenaikan harga.
Objektif akhir daripada pembelajaran ini
adalah diharapkan pelajar dapat
menjelaskan kepada masyarakat umum
khasnya keluarga mereka tentang
kepentingan amalan kitar semula,
penjimatan sumber tenaga, dan
merangsang minda pelajar dalam
mencari alternatif kepada penggunaan
tenaga selain bahan petroluem .
4.7 PRINSIP SEL SURIA
4.7.1 Pendahuluan
Sel suria berfungsi untuk menukar
cahaya matahari kepada kuasa elektrik
secara langsung. Sebelum kita melihat
bagaimana sel suria berfungsi mengubah
cahaya matahari kepada kuasa elektrik,
adalah wajar kita melihat bahagian-
bahagian penting sel suria dan
fungsinya. Bahagian yang paling asas
pada sel suria ialah ia terdiri daripada
lapisan semikonduktor jenis p dan n.
Bahagian atas (depan) sel suria terdiri
daripada sentuh aluminium bertujuan
untuk mengumpul elektron daripada
semikonduktor dan mengalirkan
elektron sebagai arus elektrik kepada
beban. Untuk melengkapkan litar,
terdapat sentuh aluminium dibahagian
belakang lapisan semikonduktor. Sel
suria juga diselaputi dengan
antipantulan salutan agar cahaya tidak
dipantul di permukaan sel. Untuk
mengelakkan sel itu daripada hakisan air
dan angin, bahagian atasnya ditutup
dengan kaca atau sebarang penutup yang
lutsinar. Bahagian-bahagian ini
ditunjukkan pada Rajah 4.7.1.
Rajah 4.7.1: Bahagian-bahagian penting
sel suria.
Cahaya matahari terdiri daripada foton.
Bila foton menghentam sel suria, foton
mungkin dipantul, diserap atau menerusi
sel suria. Hanya foton yang diserap
menghasilkan arus elektrik. Foton yang
diserap memindahkan tenaga kepada
elektron yang berada pada jalur valens.
Elektron yang menerima tenaga ini akan
teruja kepada paras tenaga baru iaitu
pada jalur konduksi. Pada masa yang
sama, elektron yang meninggalkan
posisi awalnya pada jalur valens
menghasilkan lohong.
Elektron bebas yang terkumpul pada
bahagian depan sel suria akan
menghasilkan ketidakseimbangan
elektron di antara permukaan depan dan
belakang lapisan semikonduktor.
Apabila kedua-dua lapisan disambung
dengan wayar penyambung, arus
elektrik mengalir dari bahagian negatif
kepada positif.(lihat Rajah 4.7.2).
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
79
Rajah 4.7.2: Apabila foton diserap oleh
sel suria, pasangan elektron dan lohong
tebentuk, elektron bergerak ke arah
semikonduktor jenis n manakala lohong
bergerak ke semikonduktor jenis p.
Sel suria biasanya berupa bentuk bulat
atau kepingan empat segi yang
ketebalannya ialah 1/50 daripada 1 inci.
Secara praktis, beberapa kepingan sel
suria disambung di antara satu sama lain
untuk membentuk modul bagi
menghasilkan kuasa yang lebih tinggi.
Modul merupakan blok asas kepada
sesuatu sistem sistem sel suria. Untuk
menghasilkan kuasa yang beberapa
kilowatt, beberapa modul digabungkan
untuk membentuk susunatur.
Sistem sel suria yang paling kecil boleh
diperhatikan pada kalkulator sel suria
dan juga jam tangan. Sistem kuasa
elektrik suria yang lebih besar
digunakan untuk mengepam air bagi
tujuan pengairan, lampu rumah,
telekomunikasi dan sebagai sumber
kuasa satelit.
Kebaikan teknologi sel suria adalah:
Tenaga elektrik yang dihasilkan oleh sel
suria tidak menghasilkan gas rumah
hijau. Pada masa yang sama, teknologi
sel suria mempunyai sedikit sahaja
bahagian yang bergerak maka teknologi
ini tidak memerlukan kos pengendalian
yang tinggi. Penjanaan tenaga elektrik
adalah sangat unggul bagi kawasan-
kawasan pedalaman.
Walau bagaimanapun, penjanaan tenaga
elektrik dari sel suria pada mulanya
akan melibatkan kos tinggi. Pada masa
yang sama, teknologi ini memerlukan
kawasan lapang yang agak besar.
4.7.2 Objektif Pengajaran
▪ Pelajar dapat menerangkan prinsip
sel suria.
▪ Pelajar dapat mengenalpasti kesan
amuan cahaya matahari terhadap sel
suria.
▪ Pelajar dapat mengenalpasti kesan
jarak gelombang cahaya ke atas sel
suria
▪ Pelajar dapat melaporkan pelbagai
sistem sel suria yang diaplikasikan
dalam kehidupan seharian.
4.7.3 Konsep utama
▪ Sel suria menukar cahaya matahari
kepada arus elektrik secara terus.
Apabila cahaya matahari
menghentam sel suria, terdapat
elektron dibebaskan dari petala
orbitnya. Elektron yang bebas ini
bergerak melalui semikonduktor dan
seterusnya mengalir keluar ke litar
sebagai arus elektrik.
▪ Semikonduktor- bahan yang
mempunyai sifat kekonduksian
antara konduktor dengan penebat.
Pada suhu yang tinggi, ia bersifat
sebagai konduktor manakala pada
suhu yang rendah ia bertindak
sebagai penebat.
▪ Semikonduktor jenis n- Bahan ini
telah didopkan dengan bendasing.
Hasil pendopan, semikondutkor
jenis n mempunyai elektron yang
berlebihan. Elektron berlebihan ini
memainkan peranan dalam
pengaliran elektrik.
▪ Semikonduktor jenis p- Hasil
pendopan, menyebabkan bahan ini
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
80
kekurangan elektron. Kekurangan
elektron ini dikenali sebagai lohong.
▪ Foton-foton ialah zarah-zarah
tenaga suria.
▪ Kecekapan sel suria- kekadaran
cahaya matahari yang mampu
ditukarkan kepada tenaga elektrik.
▪ Jalur valens diisi oleh elektron
valens bertenaga rendah.
▪ Jalur konduksi terdiri daripada
elektron konduksi yang bebas
bertenaga tinggi.
4.7.4 Aktiviti Pelajar
▪ Aktiviti 1
Tayangan video mengenai animasi
prinsip sel suria. Pelajar menyusun
semula ayat tentang prinsip sel
suria.
▪ Aktiviti 2
Melakukan eksperimen untuk
melihat kesan jumlah cahaya
matahari terhadap sel suria.
▪ Aktiviti 3
Melakukan eksperimen untuk
melihat kesan jarak gelombang
cahaya terhadap sel suria.
▪ Aktiviti 4
Megumpulkan maklumat tentang
pelbagai sistem sel suria yang
diaplikasikan pada kehidupan
seharian.
4.7.5 Bahan
Teks tentang prinsip sel suria, sel atau
kepingan sel suria, ammeter,
penyambung wayar elektrik, kepingan
kadbod hitam dan penapis bewarna.
4.7.6 Prosedur Aktiviti
▪ Aktiviti 1
1. Pelajar menonton video tentang
cara-cara sel suria berfungsi. Video
animasi sel suria ini boleh
diperolehi pada alamat web:
http://www.eren.doe.gov/pv/video.h
tml atau http://www.txu.com
2. Pelajar diberikan teks tentang
prinsip sel suria. Ayat pada teks
dicampuradukkan.
Sebagai contoh :
Elektron yang menerima tenaga ini akan
teruja kepada paras tenaga baru iaitu
pada jalur konduksi.
Arus ini mengalir kepada sentuh
aluminium yang berada pada bahagian
atas sel suria terus ke beban yang
berada di litar luar dan balik semula ke
lapisan semikonduktor jenis p.
Foton yang diserap memindahkan
tenaga kepada elektron yang berada
pada jalur valens.
3. Pelajar dikehendaki menyusun
semula ayat itu megikut urutan yang
sesuai.
▪ Aktiviti 2: Eksperimen tentang
kesan amaun cahaya matahari ke
atas sel suria.
1. Sambungkan sel suria kepada
ammeter seperti yang ditunjukkan
pada Rajah 4.7.3.
Rajah 4.7.3: Menentukan kesan amaun
cahaya ke atas sel suria
2. Tutup sebahagian sel suria dengan
kadbod berwarna hitam.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
81
3. Ukur keluasan bahagian yang
ditutup.
4. Sinarkan sel suria dengan sumber
cahaya atau sinar suria.
5. Rekodkan bacaan pada ammeter.
6. Ulang eksperimen, dengan
meningkatkan keluasan bahagian
yang sel suria yang ditutup
7. Ulang eksperimen dengan menutup
ditempat-tempat yang berlainan
pada sel suria.
Contoh: Jadual untuk merekodkan data:
Keluasan yang ditutup berlainan.
Keluasan Bacaan ammeter
8 x 8 cm
10x10 cm
12x 12 cm
Bahagian sel suria yang ditutup
Bahagaian yang
ditutup
Bacaan ammeter
Hampir dengan
penyambung wayar
Hanya bahagian
tengah sel
Hanya bahagian tepi
sel
▪ Soalan Refleksi
1. Bagaimanakah bacaan ammeter
berubah dengan keluasan sel yang
ditutup?
2. Bagaimanakah bacaan ammeter
berubah dengan kawasan sel yang
ditutup?
▪ Aktiviti 3: Eksperimen tentang
kesan jarak gelombang cahaya
terhadap sel suria.
1. Sambungkan sel suria kepada
ammeter.
2. Rekodkan bacaan pada ammeter.
3. Tutupkan sel suria dengan sekeping
transparensi berwarna seperti yang
ditunjukkan pada Rajah 4.7.4.
4. Sinarkan sel suria dan rekodkan
bacaan pada ammeter.
5. Ulang eksperimen dengan
tranparensi berwarna yang lain.
Rajah 4.7.4: Kesan jarak gelombang
cahaya berlainan terhadap sel suria.
Jadual Merekodkan Data
Warna Bacaan Ammeter
Cahaya matahari
Merah
Kuning
Biru
Hijau
Hitam
▪ Soalan Refleksi
1. Warna apakah yang memberikan
bacaan ammeter yang paling besar?
2. Warna apakah yang memberikan
bacaan ammeter yang paling kecil?
▪ Aktiviti 4: Mengumpul maklumat
tentang aplikasi sel suria dalam
kehidupan seharian.
1. Pelajar dibahagikan kepada
kumpulan dengan 4 ahli dalam satu
kumpulan.
2. Setiap kumpulan diberikan topik
tertentu.
3. Topik-topik tentang sistem sel suria
boleh terdiri daripada:
Sistem sel suria mudah
Sistem sel suria untuk kawasan
terpencil
Sistem sel suria untuk industri
teknologi yang tinggi
4. Pelajar dikehendaki mengestrak
maklumat daripada bahan bacaan
berkaitan dengan topik mereka.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
82
5. Soalan bimbingan untuk setiap
kumpulan ialah:
Memerihalkan sistem sel suria yang
berkenaan dalam menjana arus
elektrik.
Kegunaan sistem berkenaan dalam
kehidupan seharian
Kebaikan dan kelemahan sistem.
6. Bahan bacaan boleh diperoleh dari
sumber internet seperti
http://www.eren.doe.gov/pv/applicat
ions.html atau
http://solstice.crest.org/renewable/re
…olar/pv/applications/remote/index
.sht
7. Setiap kumpulan dikehendaki
mempersembahkan dapatan mereka
dalam bentuk poster.
8. Setiap kumpulan juga dikehendaki
mempersembahkan dapatan mereka
secara lisan.
4.7.7 Implikasi Sosial
Salah satu aplikasi utama sel suria ialah
ia digunakan untuk menjana tenaga
elektrik di kawasan pedalaman atau
kawasan yang kos menggunakan kabel
penghantaraan elektrik adalah terlalu
mahal. Di Malaysia, kawasan
pedalaman seperti di Sarawak yang
perhubungan merupakan satu masalah
besar, sudah tentu dapat memanafaatkan
teknologi suria ini. Sebagai contoh,
pelajar di sekolah berasrama di Sabah
dan Sarawak yang pada dahulunya tidak
berupaya untuk belajar pada waktu
malam dapat meneruskan aktiviti
tersebut pada waktu malam pula.
Selain daripada itu, teknologi sel suria
ini digunakan pada rumah api dan
pelampung untuk membantu
pengemudian kapal. Maka teknologi
suria ini amat sesuai digunakan untuk
kawasan yang tidak dapat dilalui atau
dicapai.
Sel suria merupakan sumber tenaga bagi
satelit serta kapal angkasa lepas.
Melalui kemajuan teknologi ini,
manusia mampu menerokai lagi alam
semulajadi untuk dimanafaatkan oleh
manusia. Kewujudan satelit juga telah
membantu manusia merancang
kehidupan mereka dengan lebih selesa.
Sebagai contoh, dengan bantuan satelit
sekurang-kurangnya manusia dapat
menjangkakan malapetaka yang
mungkin terjadi seperti taufan, lalu
mengambil langkah-langkah berjaga.
Namun demikian, kos untuk
menyediakan serta mengendali sistem
sel suria masih tingi jika dibandingkan
dengan penggunaan sumber tenaga lain
seperti gas. Lebih murah untuk
pengguna bekalan elektrik memperoleh
elektrik daripada kabel elektrik. Mereka
hanya perlu tahu memetik suis. Bagi
mereka yang menggunakan tenaga
elektrik melalui tenaga suria secara
persendirian, mereka perlu membeli sel
sel suria. Kos permulaan ini adalah
agak tinggi untuk mereka yang tinggal
di kawasan terpencil yang mana
pendapatan mereka kemungkinan lebih
rendah daripada yang tinggal di bandar.
4.8 MENGANALISIS OUTPUT
SEL SURIA
4.8.1 Pendahuluan
Sel suria boleh dibayangkan sebagai
satu bateri yang dibekali dengan tenaga
suria. Sebagai satu bateri, ia adalah
sumber tenaga dalam sesuatu litar
elektrik. Bagi bateri biasa, ia
menyimpan tenaga dalam bentuk kimia
dan apabila bateri disambungkan kepada
suatu alat elektrik, tenaga kimia tadi
ditukarkan kepada tenaga elektrik.
Bagi sel suria pula, tenaga suria yang
diperoleh ditukar secara langsung
kepada tenaga elektrik. Tenaga elektrik
itu boleh digunakan untuk melakukan
kerja seperti menggerakkan motor atau
menyalakan lampu. Kadar tenaga
elektrik yang ditukarkan kepada bentuk
tenaga lain seperti tenaga cahaya, tenaga
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
83
haba dan tenaga mekanikal dikenali
sebagai kuasa elektrik.
Kuasa elektrik bersamaan dengan
hasildarab antara arus dan beza
keupayaan.
Kuasa=Arus x Beza Keupayaan
P = I x V
Unit untuk kuasa elektrik adalah watt
(W) atau joule per saat ( Js-1 ).
Output kuasa sel suria bergantung pada
keamatan sinaran suria yang diperoleh.
Output kuasa sel suria berubah apabila
keamatan cahaya berubah. Sudut
matahari dan kehadiran awan boleh
menyebabkan perubahan yang
signifikan pada output kuasa sel suria.
Oleh itu pengguna teknologi sel suria
sentiasa mahukan sel suria memperoleh
keamatan sinaran yang maksima. Salah
satu kaedah ialah dengan memastikan
permukaan sel suria diletakkan secara
bersudut tepat dengan sinaran cahaya
matahari. Kedudukan yang sedemikian
antara sinaran cahaya matahari dan
permukaan sel suria akan menerima
sinaran yang maksima.
Satu lagi keadah adalah dengan
menggunakan alat menjejaki laluan
cahaya matahari (traker). Kedudukan
matahari berubah sepanjang hari maka
alat menjejaki laluan matahri digunakan
agar panel suria sentiasa memperolehi
keamatan sinaran cahaya matahari yang
maksima dari pagi hinggalah ke petang
(lihat Rajah 4.8.1)
Rajah 4.8.1 : Kedudukan susunatur sel
suria relatif kepada sinaran cahaya
matahari dan di atas alat menjejaki
laluan matahari .
4.8.2 Objektif Pengajaran
▪ Pelajar dapat mengenalpasti
perhubungan antara kedudukan sel
suria yang menghadap matahari
dengan tenaga elektrik yang dapat
dihasilkan oleh sel suria.
▪ Pelajar dapat menganalisis
bagaimana kuasa output sel suria
berubah dengan keamatan sinaran
suria.
▪ Pelajar dapat membuat pemerhatian
bagaimana sel suria digunakan
untuk membekali kuasa bagi
mengoperasikan alat elektrik.
4.8.3 Konsep Utama
▪ Cahaya matahari mempunyai
tenaga. Amaun tenaga bergantung
pada amaun cahaya matahari.
▪ Kuasa output sel suria dapat dikira
dalam unit watt. Kuasa = Arus x
Beza keupayaan.
▪ Kuasa output sel suria berubah
mengikut keamatan cahaya yang
diterima.
4.8.4 Aktiviti Pelajar
▪ Aktiviti 1
Menjalani eksperimen untuk melihat
kesan kedudukan sinaran matahari
terhadap kuasa output sel suria.
▪ Aktiviti 2
Menjalankan eksperimen untuk
melihat kesan keamatan cahaya
terhadap kuasa output sel suria.
▪ Aktiviti 3
Membuat lawatan sambil belajar
sama ada ke:
o kilang yang membuat sel
suria.
o rumah yang menggunakan
sel suria untuk penjanaan
elektrik.
o universiti yang menjalankan
kajian mengenai sel suria
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
84
4.8.5 Bahan
Panel suria, ammeter (d.c.), voltmeter
(d.c.), kaki retot, dawai penyambung,
suis, pembaris meter, mentol lampu
berkuasa 25, 40, 60, 75 dan 100W, soket
lampu, pengukur sudut, brosur sel suria
4.8.6 Prosedur Aktiviti
▪ Aktiviti 1
Dalam eksperimen ini pelajar akan
mengenalpasti kuasa output sel suria
dengan mengubah kedudukan sel suria
relatif kepada sumber cahaya.
1. Sediakan radas seperti yang
ditunjukkan pada Rajah 4.8.2.
Rajah 4.8. 2
2. Gunakan mentol berkuasa 100W
dan letakkannya sejauh 50m di atas
panel suria.
3. Tutupkan lampu bilik dan hidupkan
mentol 100W. Tutupkan suis dan
dapatkan bacaan pada voltmeter dan
ammeter.
4. Rekodkan data pada Jadual 8.1.
5. Miringkan panel suria supaya sudut
di antara panel dan sinaran cahaya
ialah 45 darjah seperti yang
ditunjukkan pada Rajah 4.8.3.
Rajah 4.8.3: Sudut antara sinaran cahaya
matahari dan panel suria diubah.
6. Ulang langkah eksperimen 3-4.
7. Ulang eksperimen untuk beberapa
sudut yang lain seperti 75, 60 dan 25
darjah.
8. Kirakan kuasa output untuk setiap
sudut.
Jadual 8.1
Sudut
(darjah)
Arus
(I)
Beza
Keupayaan
(V)
Output
Kuasa
P=IV
90
75
60
45
25
▪ Soalan refleksi
Bagaimanakah kuasa output sel
suria berubah dengan kedudukan sel
suria terhadap matahari
▪ Aktiviti 2
Dalam eksperimen ini pelajar akan
mengenalpasti kuasa output sel suria
mengikut keamatan cahaya yang
berlainan.
1. Sediakan radas seperti yang
ditunjukkan pada Rajah8. 2.
2. Kali ini gunakan mentol berkuasa
25W dan letakkannya sejauh 50m di
atas panel suria
3. Tutupkan lampu bilik dan hidupkan
mentol 25W. Tutupkan suis dan
dapatkan bacaan pada voltmeter dan
ammeter.
4. Rekodkan data pada Jadual 8.2.
5. Ulang eksperimen untuk beberapa
mentol yang lain 60W, 75W dan
100W
6. Kirakan kuasa output sel suria
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
85
Jadual 8.2
Kuasa
Mentol
(W)
Arus
(I)
Beza
Keupayaan
(V)
Kuasa
output
sel
suria
P=IV
25
40
60
75
100
▪ Soalan refleksi
1. Mentol lampu yang mana satukah
menghasilkan kuasa output sel suria
yang paling besar?
2. Bagaimanakah perhubungan antara
kuasa output sel suria dengan kuasa
mentol
▪ Aktiviti 3
1. Pelajar dibawa melawat ke kilang
yang membuat sel suria atau
universiti tempatan yang menjalani
penyelidikan dalam tenaga suria.
2. Sila dapatkan maklumat tentang
soalan-soalan berikut:
Sel suria diperbuat daripada bahan
apa?
Bagaimanakah sel suria digunakan
di rumah atau dalam penyelidikan?
Apakah kos yang terlibat
menggunakan sel suria di rumah
atau dalam penyelidikan?
3. Pelajar dikehendaki membuat
lapuran bertulis secara berkumpulan.
4.8.7 Implikasi Sosial
Tenaga suria ialah satu sumber tenaga
yang bersih iaitu ia tidak mencemarkan
persekitaran. Lagipun, sumber tenaga
suria ialah sumber yang tiada
kesudahannya. Bagi negara yang
kedudukannya berhampiran dengan
kawasan panas seperti Malaysia perlu
bersyukur kerana menerima sinaran
cahaya matahari dalam satu hari
melebihi daripada negara-negara lain.
Seharusnya, negara-negara ini
mengambil kesempatan untuk
memperolehi limpahan sinar suria yang
diterima untuk tujuan penjanaan
elektrik.
Namun demikian, sel suria pada masa
kini hanya mampu menukarkan 15%
daripada tenaga suria yang diperoleh
menjadi tenaga elektrik. Maka
penyelidikan dalam mencipta bahan sel
suria yang lebih cekap giat dijalankan.
Secara tidak langsung, proses kimia
yang terbaru ini pula mungkin
membawa pencemaran dalam bentuk
yang lain. Pada masa yang sama,
aktiviti penyelidikan pula mewujukan
pekerjaan dan menjana kewangan yang
memberi impak yang positif terhadap
ekonomi sesuatu negara itu.
Keberkesanan penggunaan sumber
tenaga suria di dalam penghasilan
tenaga bergantung kepada faktor semula
jadi sesuatu kawasan seperti jumlah jam
sinaran cahaya matahari dalam satu hari,
keadaan cuaca, dan musim. Di samping
itu faktor kecekapan alat untuk
menukarkan tenaga suria kepada bentuk
tenaga lain memainkan peranan yang
besar.
4.9 MENILAI PROSPEK
TEKNOLOGI TENAGA SURIA
4.9.1 Pendahuluan
Adakah teknologi tenaga suria
mempunyai masa hadapan? Apakah
halangan dan cabaran yang dihadapi
dalam proses menjadi satu sumber
tenaga yang diterima ramai? Sebelum
kita mengupas isu-isu ini, lebih baik kita
lihat kepada persoalan berikut
“Kenapakah tenaga diperbaharui adalah
penting?”
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
86
4.9.2 Kepentingan Tenaga yang
Diperbaharui
Tenaga yang diperbaharui memberikan
faedah kepada masyarakat dari aspek:
penjagaan alam sekitar, kualiti hidup
generasi akan datang, sumber pekerjaan
dan ekonomi serta keselamatan.
Alam Persekitaran Teknologi tenaga diperbaharui
mengamalkan sumber tenaga yang
bersih. Maka hasil teknologi ini
memberikan impak yang rendah
terhadap pencemaran alam sekitar jika
dibandingkan dengan hasil teknologi
yang menggunakan sumber biasa seperti
minyak dan arang batu.
Generasi akan datang Penggunaan tenaga elektrik diandaikan
akan meningkat kepada 5 juta
megawatts dalam tahun 2020 di seluruh
dunia. Manakala, sumber arang batu
dan minyak akan susut daripada tahun
2020 kepada 2060. Satu cara untuk
memenuhi kehendak penggunaan tenaga
elektrik adalah dengan menggunakan
teknologi tenaga diperbaharui yang
tidak akan susut.
Pekerjaan dan Ekonomi Pelaburan dalam pembuatan teknologi
tenaga dieprbaharui akan
mengwujudkan pekerjaan dan
membangunkan ekonomi sesuatu negara
itu.
Keselamatan Pergantungan pada sumber tenaga
seperti arang batu dan minyak boleh
membawa masalah kepada ekonomi
negara. Kenaikan harga minyak akan
melibatkan kos perbelanjaan yang tinggi
pada masyarakat.
4.9.3 Jenis Teknologi Tenaga Suria
Dan Kegunaanya
Teknologi tenaga suria boleh
dibahagikan kepada dua jenis: a)
Teknologi yang menggunakan sel suria
dan b) Teknologi yang menggunakan
terma suria.
▪ Teknologi sel suria
Teknologi ini menggunakan sel suria
untuk menjana tenaga elektrik dengan
menukar tenaga cahaya kepada arus
elektrik secara langsung tanpa bunyi,
pencemaran dan sebarang pergerakan
mekanikal. Teknologi ini merupakan
sumber utama untuk satelit dan telah
digunakan sejak 40 tahun dulu.
Teknologi ini merupakan sumber tenaga
yang boleh dipercayai dan paling
konsisten jika dibandingkan dengan
teknologi tenaga suria yang lain.
Penyelidikan terus dijalankan untuk
mencari bahan semikonduktor yang
dapat menghasilkan sel suria yang lebih
cekap dan murah.
▪ Teknologi suria secara terma
Teknologi ini menggunakan haba dalam
tenaga suria untuk menjana tenaga
elektrik, pemanasan air dan rumah serta
pemasakan. Untuk menjana tenaga
elektrik, dua jenis teknologi digunakan
iaitu ‘Menara kuasa terma suria’ dan
‘Palung kuasa terma’. Kedua-dua
teknologi ini menggunakan cermin
untuk mengumpul haba daripada tenaga
suria kepada suatu takungan yang
mengandungi cecair yang dapat
memindahkan haba.
Haba dipindakah kepada air dan
ditukarkan kepada stim. Stim
digunakan untuk memutar turbin yang
disambung kepada penjana untuk
menghasilkan arus elektrik. Kuasa
output yang lazim dikeluarkan oleh
teknologi ini adalah di antara 10-50kW.
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
87
Namun, terknologi ini masih perlu
pembaikan dari segi teknikal dan kos.
Teknologi terma suria biasanya
digunakan untuk memanaskan air.
Teknologi ini adalah yang paling
matang dan boleh diperolehi secara
komersial dengan senang. Teknologi ini
digunakan secara meluas di negara barat
untuk kegunaan di rumah dan hotel.
Selain pemanasan air, teknologi terma
suria diguankan juga untuk pemasakan
iaitu dengan menggunakan ketuhar
suria. Ketuhar ini menyerap sinaran
suria dan ditukarkan menjadi tenaga
haba. Tenaga haba digunakan untuk
memasak makanan yang diletakkan di
dalam ketuhar tersebut. Negara China
dan India ialah pengguna utama
teknologi ini.
Teknologi terma suria juga digunakan
untuk mengeringkan bahan makanan.
Teknologi ini sesuai untuk digunakan
untuk mengering bahan pertanian seperti
teh, cili merah, bunga dan buah-buahan.
Teknologi ini juga sesuai untuk industri
pemprosesan makanan, bahan kima dan
farmasi.
Akhir sekali, teknologi terma suria juga
digunakan untuk membina ‘bangunan
suria’. Bangunan ini direka yang
ketinggiannya serta orientasi bangunan
itu membenarkan pengunaan cahaya
suria dengan maksima pada waktu
siang. Saiz dan kedudukan tingkap juga
direka agar dapat membenarkan amaun
cahaya matahari yang tertentu sahaja
yang memasuki bangunan.
Halangan Walaupun, perkembangan dan
penggunaan teknologi tenaga suria telah
berlaku sejak suku abad lalu, ia masih
menemui halangan untuk maju.
Halangan yang dihadapi adalah dari
aspek ciri sumber tenaga, teknikal,
infrastruktur, kewangan, sumber tenaga
manusia dan kesedaran awam.
Tenaga suria boleh diandaikan sebagai
tenaga yang berlaku secara sela. Hal ini
demikian kerana ciri cahaya suria yang
terserak yang memerlukan ruang yang
banyak untuk mengumpulkan cahaya
tersebut. Kos permulaan untuk
menggunakan teknologi tenaga suria
adalah amat besar dan merupakan
halangan utama dalam penggunaan
teknologi suria. Kekurangan kebolehan
mengeluarkan teknologi tenaga suria di
kawasan tempatan juga menghalang
penggunaan teknologi tersebut.
Memandangkan teknologi ini
ditempatkan di kawasan terpencil, ia
memerlukan orang tempatan
menyelenggarakan alat tersebut dari segi
pemasangan dan pembaikan. Secara
langsung, perlu wujudkan juru teknik
yang berkebolehan untuk melakukan
kerja penyelengaraan tersebut. Setakat
ini, kekurangan sumber tenaga manusia
dalam bidang ini menghalang teknologi
ini digunakan secara meluas.
Satu lagi halangan ialah kesedaran orang
awam mengenai teknologi tenaga suria.
Masyarakat maju dan membangun
secara amnya kurang pengetahuan
tentang aplikasi teknologi tenaga suria
dan jenis-jenisnya. Secara tidak
langsung, masyarakat tidak akan
memberikan kerjasama dalam penjagaan
teknologi ini dan seterusnya
menyalahgunakan teknologi tersebut.
Penerimaan teknologi tenaga suria
dalam kalangan masyarakat menjadi
lebih rumit jika terdapat kesilapan
teknikal pada teknologi dari awal lagi
dan penyelengaraan yang tidak
memuaskan lalu menyebabkan teknologi
tidak berfungsi dengan betul. Situasi ini
menyebabkan masyarakat merasa
kurang yakin dengan teknologi baru dan
mahal, ini menghalang mereka melabur
dalam teknologi tersebut.
4.9.4 Objektif Pengajaran
▪ Pelajar dapat menilai faedah dan
limitasi setiap jenis teknologi tenaga
suria.
▪ Pelajar dapat menilai prospek
sesuatu teknologi tenaga suria
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
88
▪ Pelajar dapat mengenalpasti
halangan serta langkah-langkah
untuk mengatasi halangan
penggunaan teknologi tenaga suria.
4.9.5 Konsep Utama
▪ Teknologi tenaga suria dibahagikan
kepada dua jenis: teknologi sel suria
dan teknologi terma suria.
▪ Teknologi sel suria menukar cahaya
matahari kepada tenaga elektrik
secara langsung. Teknologi terma
suria menggunakan haba dalam
tenaga suria untuk menjana arus
elektrik, pemanasan air dan rumah
serta pemasakan.
▪ Halangan yang dihadapi oleh
teknologi tenaga suria adalah
kekurangan infrastruktur untuk
membuat sel suria, sumber tenaga
manusia dalam teknologi ini, kos
permulaan yang diperlukan adalah
besar, dan kesedaran awam tentang
teknologi adalah pada tahap yang
rendah.
4.9.6 Aktiviti Pelajar
▪ Aktiviti 1
Membuat laporan tentang faedah
penggunaan teknologi tenaga suria
dan limitasi yang dihadapi.
▪ Aktiviti 2
Menulis rencana akhbar dengan
tujuan untuk mengalakkan
pengunaan teknologi tenaga suria.
▪ Aktiviti 3
Mengadakan main peranan iaitu
pelajar perlu membincangkan dan
membahaskan kebaikan sesuatu
teknologi tenaga suria dalam satu
mesyuarat dalam kalangan
masyarakat tempatan bagi suatu
perkampungan.
▪ Aktiviti 4
Menemuduga para saintis tempatan
dan saintis luar mengenai kos serta
kecekapan sel suria lalu prospeknya
pada masa hadapan.
4.9.7 Bahan
Bahan bacaan mengenai teknologi
tenaga suria secara teks atau melalui
Internet
4.9.8 Prosedur Aktiviti
▪ Aktiviti 1 1. Pelajar dibahagikan kepada kumpulan
dengan 4-5 ahli dalam satu
kumpulan.
2. Setiap kumpulan diperlukan membuat
penyelidikan tentang satu jenis
teknologi tenaga suria.
3. Sebagai satu kumpulan, pelajar
dikehendaki menulis satu laporan
tentang teknologi tenaga suria.
4. Berikut ialah isu-isu yang perlu
dimasukkan dalam penulisan laporan:
Bagaimanakah teknologi itu
berfungsi?
Berikan contoh-contoh yang
menggunakan teknologi tersebut?
Apakah kesan teknologi ini terhadap
isu sosial dan ekonomi?
Adakah teknologi ini diterima? Jika
ya, kenapa? Jika tidak, kenapa?
5. Pelajar juga dikehendaki membuat
pembentangan laporan di kelas
▪ Aktiviti 2
1. Berdasarkan aktiviti pertama, setiap
pelajar dikehendaki menulis satu
rencana akhbar tentang salah stau
teknologi tenaga suira.
2. Pelajar perlu memastikan bahawa
penulisan itu bertujuan untuk
menyakinkan para pembaca akhbar
menggunakan teknologi tersebut.
3. Pelajar perlu menggunakan
maklumat yang diperoleh daripada
aktiviti pertama dalam menulis
rencana tersebut.
▪ Aktiviti 3
1. Guru memilih beberapa pelajar
untuk memainkan peranan sebagai
Sains Tambahan Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
89
pakar dalam beberapa jenis
teknologi tenaga suria.
2. Sebagai pakar, pelajar dikehendaki
membahaskan serta membincangkan
tentang teknologi tenaga suria dari
aspek sosial, ekonomi dan kos.
3. Selepas perdebatan, pelajar lain
dikehendaki membuat undian untuk
memilih satu jenis teknologi tenaga
suria yang dirasakan sesuai untuk
kegunaan kawasan perkampungan
atau bandar mereka.
▪ Aktiviti 4
1. Pelajar boleh mengemukakan
beberapa soalan pada para saintis di
luar atau dalam negara melalui e-
mel mengenai penggunaan sel suria
dari aspek:
Kecekepan sel suria yang sedia ada
Kos mengeluarkan sel suria
Propsek penggunaan teknologi sel
suria pada masa hadapan
2. Jadualkan data tentang kecekapan
sel suria dan kos untuk
mengeluarkannya
3. Pelajar dikehendaki
membandingkan data mengenai
kecekapan sel suria dengan kos
pengeluarannya
4. Pelajar dikehendaki membuat
keputusan mengenai jenis sel suria
yang paling efektif dari segi kos dan
kecekapan.
4.9.9 Implikasi Sosial
Pendebatan mengenai penggunaan
teknologi tenaga suria pada masa
hadapan ialah satu amaran kepada
semua mengenai status sumber tenaga
fosil yang sedia ada serta keadaan alam
sekitar.
Pertama, kita tidak boleh lagi
bergantung pada sumber tenaga yang
tidak boleh diperbaharui seperti minyak,
gas asli dan arang batu. Ini adalah
kerana bahan-bahan berkenaan
berkemungkinan akan habis dalam
jangka masa tertentu.
Amaran kedua ialah walaupun terdapat
langkah-langkah berjaga dan
membaikpulih mengenai pencemaran
alam sekitar hasilan penggunaan sumber
asli, pencemaran udara dan air tetap
berlaku.
Oleh itu, kita sebagai pengguna tenaga
perlu lebih peka tentang peranan kita
dalam menjimatkan penggunaan tenaga.
Kita boleh menanam pokok di sekeliling
rumah kita. Pokok boleh membuatkan
rumah merasa lebih sejuk dan ini akan
mengurangkan penggunaan pendingin
hawa sejuk.
Kita juga boleh menasihati ibubapa dan
rakan kita menggunakan alat elektrik
dengan lebih cekap. Sebagai contoh,
mesin pembasuh digunakan apabila ia
dipenuhi dengan muatan yang penuh
pakaian kotor.
Antara kebaikan yang diperoleh
daripada penggunaan teknologi tenaga
suria ini selain mengurangkan
pencemaran udara ialah teknologi ini
mampu mewujudkan pekerjaan serta
meningkatkan ekonomi negara.
Teknologi ini memerlukan tenaga buruh
yang banyak. Pekerjaan yang terlibat
adalah dari aspek pengilangan, mereka
teknologi, kerja pemasangan, kerja
penyelengaraan produk teknologi tenaga
suria.
Teknologi ini dikenali dengan bantuan
yang diberi kepada kawasan terpencil
terutama dari aspek membekalkan
tenaga elektrik. Bagi mereka yang jauh
di pedalaman, sekurang-kurangnya
mereka dapat menikmati keperluan asas
iaitu mempunyai tenaga elektrik untuk
menghidupkan lampu.
Bagi mereka yang terlibat dalam industri
kecil seperti pengeringan bahan
makanan dan pembuatan kain batik yang
memerlukan proses pengeringan yang
rapi, teknologi terma suria dapat
membantu proses pengeringan itu
dengan hasilan yang lebih berkualiti.
Secara tidak langsung, industri kecil luar
Bandar boleh menjadi lebih mantap dan
mengukuhkan lagi ekonomi masyarakat.
Kimia Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
90
5. KIMIA UNTUK TINGKATAN 4
Zurida Ismail
5.1 PETROLEUM SEBAGAI
SUMBER BAHAN ASLI
ORGANIK
5.1.1 Pendahuluan
Minyak atau petroleum merupakan salah
satu sumber asli organik. Petroleum
terbentuk daripada sisa haiwan dan
tumbuhan laut yang hidup berjuta-juta tahun
dahulu. Haiwan dan tumbuhan yang mati
ini kemudian tertanam dalam lapisan batu-
batan. Haba dan tekanan tinggi dari lapisan
batu-batan mengakibatkan bahan-bahan
organik ini bertukar menjadi minyak di
bawah tanah atau dasar laut. Petroleum
boleh dijumpai dalam batu-batuan enapan
saperti batu pasir, syal, batu kapur dan
konglomorat. Kebanyakan batu enapan
mempunyai liang-liang di antara bijian
batunya. Peteroleum akan terperangkap
dalam liang-liang terutamanya bagi syal.
Petroleum dihalang daripada sampai ke
permukaan bumi oleh lapisan batu tak poros
yang berada di atasnya. Lapisan-lapisan
batu ini dinamakan perangkap.
Petroleum asli yang dikenali juga sebagai
minyak mentah terdiri daripada sebatian
beberapa jenis hidrokarbon. Minyak mentah
berupa cecair likat berwarna perang
kekuningan atau separuh pepejal likat
berwarna hitam. Minyak mentah dalam
keadaan asalnya tidak banyak kegunaannya.
Oleh yang demikian ia perlu diproses untuk
mengasingkan komponen-komponen
hidrokarbonnya. Minyak mentah diasingkan
melalui proses penyulingan berperingkat.
Sekiranya petroleum dipanaskan, setiap
pecahan petroleum akan mendidih pada
suhu yang tertentu dan wapnya disejukkan
untuk menjadi cecair.
Melalui kaedah penyulingan berperingkat,
pecahan petroleum yang mempunyai takat
didih rendah tersuling dahulu. Pecahan
petroleum yang terhasil pada peringkat ini
berupa cecair kuning pucat yang tidak likat.
Pecahan ini terbakar dengan mudah dan
menghasilkan nyala api yang tidak
mengeluarkan banyak asap atau jelaga.
Pecahan dengan takat didih lebih tinggi
tersuling kemudian. Bahan yang terhasil
pada peringkat ini mempunyai warna
semakin gelap dan kelikatan semakin
bertambah. Pecahan-pecahan ini terbakar
dengan lebih sukar dan menghasilkan nyala
api yang mengeluarkan asap yang banyak
atau jelaga.
Sebahagian besar hasil sulingan petroleum
digunakan sebagai bahanapi dalam sektor
pengangkutan dan industri. Pecahan yang
paling banyak digunakan ialah petrol. Petrol
dan diesel digunakan sebagai bahanapi
untuk kenderaan seperti kereta, lori dan bas,
dan kerosin untuk jet. Walaupun kegunaan
utama petroleum ialah sebagai bahanapi,
namun petroleum mempunyai banyak
kegunaan lain dalam kehidupan kita.
Petroleum boleh digunakan untuk menjana
elektrik. Hasil sulingan petroleum juga
digunakan sebagai bahan mentah dalam
pembuatan pelbagai jenis barangan. Semua
barangan plastik adalah daripada petroleum
dan kita sedia maklum plastik digunakan
secara meluas dalam kehidupan. Contoh-
contoh bahan lain berasaskan petroleum
termasuklah ubat-ubatan, bahan kosmetik,
plastik, detergen, getah sintetik, cat, baja,
herbisid, dan insektisid dalam industri
petrokimia.
Terdapat beberapa masalah berbangkit
daripada penggunaan petroleum. Dalam
mengangkut minyak, risiko kemalangan
berlaku memang ada. Kita pernah membaca
atau mendengar berita tentang tumpahan
Kimia Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
91
minyak sama ada di jalan raya atau di laut
seperti tumpah minyak Exxon Valdez di
Alaska beberapa tahun lalu. Kita juga
pernah melihat minyak dibuang dalam
longkang atau parit sebagai jalan mudah.
Bahan plastik dibuang merata-rata. Semua
tindakan ini mengakibatkan pencemaran.
Kita juga sedia maklum bahan plastik tidak
akan reput dengan mudah. Bagaimanakah
bahan berasakan peteroleum ini patut
dimanfaatkan dalam kehidupan kita sehari-
hari agar tidak memberi mudarat dan
menjejas kualiti hidup kita?
Sebagai manusia yang bertanggung jawab
mengurus alam ini kita seharusnya sedar dan
prihatin tentang kerosakan dan pencemaran
akibat kelalaian dan kecuaian kita sendiri.
Pengetahuan merupakan langkah awal ke
arah membangkit kesedaran dan membina
iltizam dan komitmen ke arah
menyempurnakan tanggung jawab menjaga
bumi ini.
5.1.1 Objektif Pengajaran
Pengajaran topik ini membolehkan guru dan
pelajar menerokai pelbagai aspek berkaitan
dengan minyak petroleum dari awal
pembentukan hingga ke penghasilan
petroleum kepada pecahan atau komponen-
komponennya. Pelajar seharusnya boleh
memahami bahawa petroleum bukan sahaja
digunakan sebagai bahanapi tetapi bahan-
bahan lain yang kita gunakan dalam
kehidupan kita sehari-hari. Pelajar juga
harus sedar bahawa bekalan petroleum
adalah terhad dan mereka perlu menjadi
pengguna yang bijak. Mereka juga perlu
faham bahawa penggunaan petroleum
memberikan kesan sampingan seperti
pencemaran dan gas-gas yang dibebaskan
daripada pembakaran bahanapi petroleum
akan turut menyumbang ke arah kesan
rumah hijau. Antara objektif pengajaran
topik ini adalah untuk:
▪ Menerangkan pelbagai kegunaan
petroleum dalam kehidupan sehari-hari
terutama sebagai bahanapi.
▪ Menghargai petroleum sebagai sumber
semula jadi yang tidak boleh
diperbaharui.
5.1.3 Konsep Utama
▪ Penggunaan petroleum sebagai bahanapi
dan dalam industri petrokimia.
▪ Penyulingan berperingkat.
▪ Bahan berasaskan petroleum seperti
plastik dan Styrofoam.
▪ Komponen-komponen hasil penyulingan
berperingkat:
o Gas-gas petroleum (di bawah 30 oC)
o Bahanapi penerbangan (30 - 80 oC)
o Petrol (30 – 80 oC)
o Kerosin (160 – 230 oC)
o Minyak gas (160 – 230 oC)
o Minyak diesel (200 – 320 oC)
o Pelincir (300 – 450 oC)
o Minyak bahanapi (300– 450 oC)
5.1.4 Prosedur Aktiviti
▪ Mencari/mengumpul maklumat
o Layari laman web berikut untuk
mendapatkan maklumat lanjut
tentang petroleum dan pelbagai
maklumat yang menarik.
http://www.chevroncars.com/know/
index.html
Antara topik yang boleh dibaca ialah:
The ABC's of Oil
The Oil Challenge
A History of the Gas Station
An Historic Oil Discovery
What is crude oil?
What is a refinery?
What's in a Service Station?
Apakah yang boleh dihasilkan dari satu tong
minyak petroleum?
Kimia Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
92
Rujuk laman web berikut untuk
mendapatkan jawapannya
http://www.api.org/edu/factsoil.htm
http://www.exxon.com/exxon_productdata/l
ube_encyclopedia/welcome.html
Laman web ini menyediakan maklumat asas
tentang bahan berasaskan petroleum dan
definisi istilah-istilah berkaitan.
Aktiviti ini dapat dilakukan sebelum atau
selepas pengajaran topik dilakukan.
▪ Debat
Adakah kita akan kehabisan minyak
mentah? Simpanan petroleum Malaysia
yang ada sekarang dijangka habis dalam
masa lebih kurang 15 tahun (tidak
mengambil kira takungan baru di
Dulang, Terengganu).
o Layari laman web berikut dan baca
artikel yang dinyatakan di bawah
http://www.api.org/edu/
Oil Supplies: Are We Really
Running Out of Oil?
o Bahagikan pelajar kepada dua
kumpulan untuk membahaskan
sama ada mereka setuju atau tidak
dengan pandangan yang diutarakan.
▪ Perbincangan
Antara perkara yang dapat dibincangkan
ialah:
o Pelbagai kegunaan produk
petroleum dalam kehidupan sehari-
hari. Pastikan pelajar dapat melihat
dan memahami betapa luasnya
penggunaan produk petroleum ini.
Antara produk yang digunakan
setiap hari ialah gasolin, bahan
plastik, lilin, detergen, bahan
bungkusan, cat, baju hujan, payung
dan banyak lagi. Pelajar seharusnya
faham tentang keperlbagaian produk
petroleum dalam kehidupan kita
sehari-hari.
o Pencemaran yang berkaitan dengan
penggunaan petroleum. Bimbing
pelajar untuk menyedari bahwa
penggunaan petroleum memberi
kesan kepada persekitaran. Apakah
langkah-langkah yang boleh pelajar
ambil untuk mengurangkan kesan
ini? Bagaimana untuk menangani
masalah penceraman yang
disebabkan oleh petroleum?
o Minta pelajar bayangkan keadaan
kehidupan mereka andainya tiada
langsung produk petroleum yang
boleh mereka gunakan. Hasilannya
boleh dalam bentuk esei, lukisan,
cerita, ilustrai, sajak dll.
Bandingkan jawapan dengan rakan
lain. Bolehkah kita menjadi
pengguna petroleum yang bijak?
Hasil perbincangan boleh dibentangkan
secara lisan atau bertulis.
▪ Lawatan
Pelajar boleh juga merancang untuk
melawat loji penapis minyak petroleum
seperti di Kertih atau atau Petrosains
untuk melihat sendiri proses
penyulingan petroleum dan aktiviti-
aktiviti lain yang berkaitan dengan
petroleum. Jika keadaan tidak
mengizinkan pelajar boleh melawat
muzium maya yang banyak terdapat di
internet.
Contoh laman yang boleh dilawati
adalah seperti berikut;
o Arkansas Oil & Brine Museum
www.yournet.com/brine.html
o Caddo-Pine Island Oil Museum
http://members.aol.com?CaddoPine/
index
o California Oil Museum
http://www.oilmuseum.net/
Kimia Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
93
o Chicago Museum of Science and
Industry
http://www.msichicago.org/exhibit/
petroleum/petro.index.html
o Kansas Oil Museum
http://www.skyways.org/museums/
kom
▪ Eksperimen (dipetik dari Kimia
Tingkatan 4 oleh Norbani Abdullah &
Rusli Abdul Ghani)
o Penyulingan berperingkat
petroleum
Radas dan bahan:
Tabung didih, termometer (0 oC – 360 oC),
tabung uji, bikar, kaki retor, piring kaca,
penunu Bunsen, penyepit logam, petroleum ,
kapas, wul kaca dan kertas turas.
Langkah-langkah:
1. Masukkan 5-6 cm3 petroleum dan
sedikit wul kaca ke dalam tabung
pendidihan.
2. Panaskan tabung pendidihan dengan
perlahan-lahan. Kumpulkan cecair
tersuling mengikut julat suhu berikut:
a. Suhu bilik – 150oC
b. 150 oC – 230 oC
c. 230 oC – 250 oC
d. 250 oC - 300 oC
3. Tuangkan pecahan petroleum yang
tertinggal di dalam tabung pedidikan
ke dalam tabung uji yang bersih.
5.1.4 Implikasi Sosial
Sumber asli hidrokarbon terutamanya
petroleum dan gas asli telah memainkan
peranan yang penting dalam mengubah
corak hidup rakyat Malaysia dari segi sosial
dan ekonomi. Petroleum merupakan sumber
pendapatan penting kepada negara kita.
Perkembangan dan pertumbuhan industri
petroleum telah membawa pembangunan
yang pesat serta meningkatkan taraf hidup
penduduknya. Pendapatan negara daripada
sektor petroleum telah digunakan oleh
kerajaan untuk melaksanakan pelbagai
projek pembangunan dan pemodenan
negara.
Rezab minyak mentah negara meningkat
kira-kira 41 peratus daripada 2.9 bilion tong
kepada 4.1 bilion tong. Peningkatan ini
disebabkan terutamanya oleh kejayaan
kegiatan carigali yang berterusan di luar
pantai negara serta prestasi pengeluaran
yang lebih baik dari lapangan/telaga minyak
sedia ada. Pengeluaran juga dihadkan
selaras dengan Dasar Susutan Negara yang
bertujuan melanjutkan jangka hayat bekalan
rezab minyak mentah. Minyak mentah
tempatan adalah berkualiti tinggi kerana
kandungan sulfurnya yang rendah. Dengan
peningkatan kapasiti penapisan minyak
mentah dalam negeri, negara bergerak ke
arah pengeluaran barangan petroleum seperti
minyak bahan bakar, diesel dan petrol yang
mencukupi untuk kegunaan sendiri.
Keadaan sekarang melihat pada penggunaan
minyak mengatasi bekalan sedia ada.
Petroleum digunakan dengan banyak dan
pada kadar yang membimbangkan,
terutamanya sebagai bahanapi. Proses
pembentukan petroleum yang dianggarkan
mengambil masa 500 juta tahun tidak dapat
menggantikan simpanan petroleum yang
tinggal sedikit sahaja.
Justeru, kita sebagai pengguna perlu lebih
berhati-hati dan bijak dalam memanfaatkan
bekalan sedia ada supaya tidak menimbul
masalah kekurangan tenaga pada hari muka.
Kita juga digalakkan untuk memikirkan
bahanapi alternatif kepada petrol andainya
bekalan sedia ada pupus.
Pengeluaran, pengangkutan dan penggunaan
bahanapi fossil semuanya memberikan
kesan ke atas persekitaran. Penggerudian
minyak yang dijalankan dari pelantar gerudi
Kimia Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
94
serta pengangkutan petroleum dengan kapal
tangki kadangkala menyebabkan insiden
pertumpahan minyak yang boleh mencemar
kehidupan laut serta merosakkan pantai dan
membunuh hidupan liar. Tumpahan minyak
juga boleh berlaku di sekitar premis
kediaman: minyak terpakai dari engin
kadang-kadang dibuang begitu sahaja ke
dalam longkang atau sungai. Sisa pepejal
seperti plastik juga dibuang merata tempat.
Plastik tidak akan reput dengan mudah.
Pelajar seharusnya memikirkan bagaimana
cara untuk mengguna bahan buatan
petroleum dengan lebih bijak dalam
kehidupan sehari-hari.
Pemasangan paip bawah tanah untuk
mengangkut minyak juga akan mengubah
persekitaran. Bahanapi pengangkutan ialah
sumber utama pencemaran udara.
Pembakaran gasolin yang digunakan sebagai
bahanapi kenderaan menghasilkan bahan-
bahan yang boleh mencemar alam sekitar.
Antaranya termasuklah:
▪ karbon dioksida, karbon monoksida
dan air
▪ hidrokarbon yang tidak terbakar
▪ nitrogen oksida (79% udara adalah
nitrogen – komponen dalam hujan
asid)
▪ sulfur oksida ( juga komponen hujan
asid)
▪ plumbum
Justeru, kita perlu memikirkan bahanapi
alternatif yang boleh membantu kita
menjaga alam sekitar agar bebas daripada
sebarang pencemaran yang akhirnya akan
menjejas kualiti hidup kita. Pelajar-pelajar
seharusnya diingatkan tentang tanggung
jawab untuk menguruskan dan menjaga
alam ini.
Segala nikmat yang dikurnia Allah sama ada
di bumi, lautan malah udara hendaklah
dijaga dan digunakan dengan sempurna agar
tidak merosakkan struktur kehidupan
manusia sendiri.
Rujukan
Norbani Abdullah & Rusli Abdul Ghani
(1991). Kimia Tingkatan 4. Petaling Jaya:
Amiza Publishing Sdn. Bhd.
Kimia Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru
95
6. KIMIA UNTUK TINGKATAN 5
Zurida Ismail
6.1 PENGGUNAAN ALKOHOL
SEBAGAI SATU SUMBER
TENAGA
6.1.1 Pendahuluan
Alkohol boleh digunakan sebagai bahan api
kerana nilai haba pembakarannya tinggi.
Bahan api alkohol dihasilkan daripada
sumber boleh diperbaharui seperti tumbuhan
dan bahan buangan seperti kertas, rumput
dan pohon kayu. Pada masa dulu, alkohol
yang dicampurkan dengan gasolin dikenali
sebagai ‘gasohol.’ Apabila etanol digunakan
untuk meningkatkan nombor oktana, nama
‘gasohol’ digantikan dengan ‘tanpa
plumbum lebih’(unleaded plus) atau ‘tanpa
plumbum super’ (super unleaded) bagi
mencerminkan peningkatan kandungan
oktana dalam gasolin. Antara kelebihan
yang terdapat pada bahan api alkohol:
▪ Membakar dengan ‘bersih’ daripada
gasolin dengan menghasilkan karbon
dioksida dan air sahaja. Bahan-bahan
ini tidak menyebabkan pencemaran
udara.
▪ Kurang membebaskan karbon
monoksida.
▪ Mempunyai bilangan oktana yang lebih
tinggi.
Metanol dan etanol ialah dua jenis bahan api
alkohol yang digunakan dalam kenderaan
seperti kereta. Etanol biasanya dihasilkan
daripada jagung (grain) tetapi boleh juga
dihasilkan daripada biojisim atau bahan
organik, termasuklah hasil pertanian dan sisa
buangannya seperti jerami, pohon
kayu/pokok dan bahan buangannya seperti
selulos (kertas). Brazil, pengeluar utama
etanol di dunia, menghasilkannya daripada
tebu. Etanol juga boleh dihasilkan
daripada kertas atau habuk kayu. Etanol
cecair boleh digunakan sebagai bahan api
apabila dicampurkan dengan gasolin. Ia
juga boleh digunakan sebagai bahan mentah
dalam pelbagai proses industri.
Etanol ialah bahan api untuk teknologi enjin
lama dan baru. Campuran etanol boleh
digunakan dalam semua jenis enjin tanpa
membuat banyak pindaan mekanikal atau
menukar enjin. Etanol adalah bahan
campuran yang digunakan untuk meningkat
tahap kandungan oktana, mengurangkan
pembebasan karbon monoksida dari enjin,
dan berguna untuk memanjangkan hayat
bekalan gasolin. Penggunaan etanol dalam
campuran yang betul didapati membantu
mengurangkan jerebu. Kajian lain juga
menunjukkan penggunaan etanol dapat
melambatkan pemanasan global.
Etanol mengandungi 84,000 BTU/gelen.
Terdapat tiga cara etanol digunakan sebagai
bahan api kenderaan:
▪ Campuran 10% etanol dan 90% gasolin
(E-10)
▪ ETBE (ethyl tertiary butyl ether)
▪ Sebagai E-85, campuran 85% etanol
dengan 15 % (atau lebih) gasolin.
Antara kelebihan etanol sebagai bahan api
ialah:
▪ Etanol mempunyai kandungan
oksigen yang tinggi, menjadikannya
berkesan untuk mengurangkan
pencemaran lapisan ozon.
Kimia Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru
96
▪ Etanol lebih selamat jika
dibandingkan dengan benzene,
touluene dan zylene.
▪ Etanol mengurangkan pengeluaran
gas rumah hijau kerana etanol
dihasilkan daripada bahan pertanian
yang boleh diperbaharui.
▪ Peningkatan nombor octana dalam
gasolin mengurangkan ketukan
enjin. Ia juga menyerap lembapan
(moisture) dan membersihkan
sistem bahanapi.
Metanol ialah alkohol yang paling ringkas
dan mengandungi satu atom karbon. Ia
dapat dihasilkan daripada sumber boleh
diperbaharui, namun buat masa kini, sumber
utama metanol adalah daripada gas semula
jadi. Metanol boleh juga dihasilkan
daripada bahan mentah seperti kayu atau
tebu. Metanol juga dikenali sebagai
‘alcohol kayu’ (wood alcohol).
Metanol merupakan bahanapi kenderaan
yang sangat baik dan diguna dalam kereta-
kereta lumba Indiana 500. Metanol
digunakan juga untuk menjana elektrik,
pemanasan umum dan sebagai bahan
campuran untuk meningkatkan kandungan
oktana. Kandungan oktana dalam metanol
memberikan lebih kuasa. Metanol lebih
selamat daripada gasolin kerana
pembakarannya lebih sejuk dan tidak mudah
terbakar berbanding gasolin. Satu masalah
dengan metanol ialah nyalaannya agak sukar
dilihat dalam cahaya terang matahari.
Justeru, kebakaran metanol sukar dikesan.
Pelajar-pelajar diingatkan bahawa bahanapi
alkohol agak merbahaya kerana ia boleh
meresap masuk ke dalam sistem badan kita
melalui kulit atau luka, dan boleh disedut
daripada gas-gas yang dibebaskan. Kesan-
kesan dari bahanapi alkohol adalah
kumulatif dan jika amaun terkumpul
mencukupi ianya akan teroksida kepada
formaldehyde yang boleh menyebabkan buta
dan juga gila. Andainya percikan terkena
mata, rawatan perubatan perlu disegerakan.
Penggunaan sarung tangan getah, mengelak
daripada tumpah dsbnya, yakni berhati-hati
semasa menggendalinya boleh
mengurangkan risiko kejadian yang tidak
diingini.
6.1.2 Objektif Pengajaran Konsep
Pengajaran topik ini membolehkan pelajar
memahami sumbangan alkohol terutama
etanol dan metanol sebagai sumber tenaga
alternatif yang bersih dan sebagai bahan
campuran yang lebih baik berbanding
plumbum tetraetil atau plumbum tetrametil
untuk meningkatkan nombor oktana dalam
gasolin dan mengurangkan ketukan.
Objektif pengajaran bagi topik ini adalah
untuk membolehkan pelajar:
▪ Memahami bahawa alkohol boleh
digunakan sebagai sumber bahanapi.
▪ Memahami kelebihan alkohol sebagai
sumber bahanapi.
▪ Menyedari kesan-kesan sampingan yang
timbul akibat pembakaran bahan api
alkohol.
6.1.3 Konsep Utama
▪ Alkohol sebagai sumber alternatif
bahanapi.
▪ Penghasilan etanol dan metanol.
▪ Kelebihan kegunaan etanol dan metanol
sebagai bahanapi.
▪ Kesan - kesan sampingan dari
penggunaan bahanapi alkohol.
6.1.4 Aktiviti Pelajar
▪ Menulis esei penyelidikan
Contoh isu yang boleh dibincangkan ialah:
Kimia Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru
97
o Kesan penggunaan meluas etanol
sebagai bahan api.
o Kesan penggunaan campuran etanol
dalam kenderaan.
o Kesan peningkatan penggunaan
etanol ke atas ekonomi,
▪ Mengumpul maklumat
Pihak kerajaan seharusnya mengambil
langkah-langkah untuk menggalakkan
penggunaan campuran etanol dalam
kenderaan bermotor.
Bahagikan pelajar dalam kumpulan 5-6
orang untuk mencari maklumat sama ada
menyokong atau membangkang isu di atas.
Pelajar kemudian akan berkumpul dan
membentangkan maklumat yang mereka
kumpul.
Cari dan kumpulkan maklumat lanjut
tentang metanol dari lawan-laman web
berikut:
http://www.metanol.org/
http://www.methanex.com/metanol/metanoli
nourlives.htm
http://www.toshiba.co.jp/product/fc/fce/met
anol.htm
▪ Kempen
Cadangkan satu kempen untuk
mempromosikan penggunaan etanol
dan/atau metanol. Hasilkan bentuk iklan
untuk dipamerkan, ‘bumper sticker,’ poster,
‘jingle,’ lagu, poster, mascot dan
sebagainya.
▪ Eksperimen
Untuk menentukan kandungan alkohol
dalam gasolin (water extraction method)
o Bahan-bahan:
Silinder penyukat dan gasoline
1. Masukkan 100mL sampel gasolin dalam
silinder penyukat.
2. Tambahkan 10 mL air.
3. Tutup dan goncang.
4. Biarkan selama 2 minit.
Jika tiada alkohol, 10 mL air akan berada di
lapisan bahagian bawah.
Jika terdapat alcohol, alkohol akan
bercampur dengan air dan lapisan bahagian
bawah akan melebihi 10 mL.
Tolak 10 ml. daripada jumlah isipadu
lapisan bahagian bawah dan bakinya adalah
peratus alkohol dalam gasolin.
Eksperimen (dipetik dari buku Kimia
Tingkatan 5 oleh Norbani Abdullah & Loh
Wai Leng)
Menyediakan etanol melalui proses
penapaian dan mendapatkan hasil melalui
proses penyulingan
o Bahan-bahan:
Botol plastik, gabus, salur penghantar,
tabung uji, kelalang dasar bulat, turus
penyulingan, penunu Bunsen, kasa dawai,
tungku kaki tiga, kaki retort, kain nipis,
termometer, kondenser Liebig, buah-buahan
(nenas), yis, air kapur.
o Kaedah:
Proses penapaian
1. Hancurkan sebahagian daripada sebiji
buah nenas dalam botol plastik besar.
Tambahkan lebih kurang 300 cm3 air
kepada nenas yang telah dihancurkan.
2. Masukkan kira-kira 5g. yis ke dalam
bikar kecil yang berisi sedikit air suam.
Kacau campuran ini. Gaulkan supaya
bercampur rata.
3. Tutupkan botol plastik dengan gabus
yang mempunyai salur penghantar.
Pastikan hujung salur penghantar
dicelup ke dalam tabung uji yang
mengandungi air kapur.
Kimia Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru
98
4. Biarkan campuran dalam botol selama
tiga hari. Catatkan sebarang
pemerhatian.
5. Selepas tiga hari, turas hasil penapaian
dengan menggunakan kain nipis.
Kumpulkan hasil turasan ke dalam
bikar.
Penyulingan etanol
1. Masukkan hasil turasan ke dalam
kelalang dasar bulat. Tambah beberapa
serpihan porselin.
2. Sulingkan hasil turasan.
3. Kumpulkan cecair yang tersuling keluar
pada kira-kira 75o-85o
Pembakaran etanol
o Bahan-bahan:
Penunu Bunsen, mangkuk penyejat, corong
turas, tabung uji, tiub getah, salur
penghantar, etanol, dan air kapur.
o Langkah-langkah:
1. Tuangkan 1 cm3 etanol ke dalam
mangkuk penyejat. Nyalakan etanol
dengan menggunakan mancis. Catatkan
warna nyalaan.
2. Isikan air sejuk ke dalam bikar kecil.
Pegang bikar tersebut di atas nyala api.
Catatkan sebarang pemerhatian pada
dasar bikar.
3. Sambungkan salur penghantar ke corong
turas. Rendamkan hujung satu lagi salur
penghantar ke dalam air kapur dalam
tabung uji. Pegang corong turas tersebut
di atas nyala api. Catatkan sebarang
pemerhatian.
Menentukan haba pembakaran metanol
dan etanol
o Bahan dan radas:
Tin, termometer, pelita, kaki retort,
pengapit, silinder penyukat, pengadang
angin, neraca, metanol dan etanol
o Langkah-langkah:
1. Sukat 250 cm3 air ke dalam tin kuprum
dengan menggunakan silinder penyukat.
Catatkan suhu air.
2. Masukkan lebih kurang 100 cm3
metanol ke dalam pelita. Timbang
pelita yang mengandungi metanol.
3. Nyalakan pelita dan panaskan air dalam
tin kuprum sehingga suhunya menngkat
sebanyak lebih kurang 30o. Pastikan api
pelita mencecah hampir kepada dasar tin
kuprum.
4. Padamkan pelita dan timbang dengan
segera.
5. Teruskan mengacau air dalam tin
kuprum dan catatkan suhu tertinggi yang
tercapai.
6. Ulang untuk etanol.
7. Catatkan keputusan dalam satu jadual.
8. Tentukan haba pembakaran etanol dan
metanol.
6.1.5 Implikasi Sosial Topik
Antara cabaran yang kita hadapi pada masa
kini adalah berkaitan dengan alam sekitar.
Kita semua sedia maklum tentang tanggung
jawab menjaga dan menguruskan alam
untuk kesempurnaan hidup. Kesan/impak
pembebasan gas rumah hijau terhadap iklim
seharusnya diberikan tumpuan apabila
mencari alternatif kepada bahanapi
berasaskan petrol seperti gasolin dan diesel.
Kita juga perlu renung tentang keperluan
lain untuk kehidupan yang sihat seperti
udara yang bersih, air yang bersih, bahanapi
bersih dan boleh diperbaharui serta
‘biodegradable.’
Dengan bertambahnya bilangan penduduk
dan mutu kehidupan yang semakin baik,
semakin bertambah kebimbangan kita
tentang kemungkinan kekurangan bekalan
tenaga yang diperlukan untuk kegunaan
manusia. Kemajuan teknologi
membolehkan perkembangan dan penemuan
baru untuk mendapatkan sumber tenaga
alternatif. Sumber tenaga alternatif yang
Kimia Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru
99
boleh diperbaharui, bersih dan boleh
diharapkan (reliable) berbanding sumber
tenaga tradisi. Alkohol merupakan tenaga
alternatif yang popular sejak beberapa tahun
lalu. Henry Ford merupakan orang pertama
menggunakan alkohol sebagai bahan api.
Etanol dan metanol ialah dua jenis alkohol
yang digunakan sebagai bahanapi kenderaan
pengangkutan dan dijangka memainkan
peranan penting pada masa akan datang.
Etanol dan metanol merupakan sumber
tenaga alternatif jenis alkohol yang
dihasilkan melalui proses penapaian jagung
atau bahan-bahan berkanji seperti sorgum,
kentang dan tebu. Metanol (dikenali juga
sebagai ‘wood alcohol’) boleh dihasilkan
daripada pelbagai sumber biojisim seperti
kayu dan arang batu. Metanol memang
telah lama diakui mempunyai pelbagai
kegunaan sebagai bahan api dan mempunyai
kelebihan dari segi persekitaran, ekonomi
dan kepada pengguna. Kenderaan bermotor
seperti kereta, lori dan bas yang mengguna
metanol menunjukkan metanol dapat
mengambil alih tempat gasolin dan diesel
sebagai bahan api. Metanol agak sama
dengan gasolin dan boleh menggunakan
infrastruktur gasolin sedia ada. Tambahan
lagi bahanapi metanol akan dapat
mengurangkan pembebasan karbon dioksida
dari kenderaan dan mengurangkan jerebu
serta pencemaran udara.
RUJUKAN
Norbani Abdullah & Loh Wai Leng (1992).
Kimia Tingkatan 5. Petaling Jaya: Amiza
Publishing Sdn. Bhd.
United Nations (1993). Energy efficiency
in transportation. Alternatives for the
future. New York: United Nations
Publications.
Methanol production.
http://www.metanol.org/fuelcell/fact/climate
.html
Biologi Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
100
7. BIOLOGI UNTUK TINGKATAN 4
Sharifah Norhaidah Syed Idros
7.1 PENGGUNAAN MIKRO-
ORGANISMA DALAM
PENGHASILAN TENAGA
BIOJISIM
7.1.1 Pendahuluan
Dalam proses fotosintesis, tumbuhan
memerangkap tenaga cahaya
daripadapada matahari dan menukarnya
kepada bentuk tenaga kimia. Tenaga
terikat ini kemudiannya boleh ditukar
kepada bentuk elektrik, haba atau
bahanapi cecair menerusi penggunaan
pelbagai proses pengubahan. Bahan
organik yang boleh digunakan untuk
penghasilan tenaga begini dipanggil
biojisim, maka tenaga yang dihasilkan
disebut sebagai tenaga biojisim.
Biojisim merupakan satu sumber tenaga
yang sangat versatile. Contoh bahanapi
biojisim ialah kayu, serpihan kayu, saki-
baki hasil pertanian dan tanaman yang
ditumbuh khas untuk mendapatkan
tenaga. Tambahan juga, bahan buangan
pepejal perbandaran dan daripadapada
ternakan boleh ditukar kepada bahanapi
untuk digunakan dalam perindustrian,
pengangkutan dan juga penggunaan
domestik. Sistem-sistem biojisim terdiri
daripadapada dapur kecil yang
digunakan di rumah untuk pemanasan
dan memasak sehinggalah ke janakuasa
yang besar untuk penghasilan elektrik.
Mikro-organisme seperti bakteria, kulat
dan juga protozoa ialah seni dan hanya
boleh dilihat melalui penggunaan
mikroskop. Bidang bioteknologi
melibat penggunaan mikro-organisme
untuk menghasilkan bahan-bahan yang
berguna untuk manusia terutama sekali
dalam bidang perubatan, pertanian,
penghasilan bahan makanan,
pembuangan sisa dan industri-industri
lain. Bakterium lactobacillus akan
menukar susu kepada dadih manakala
ada sesetengah kulat dan bakteria dibiak
dalam alat penapai supaya rembesan
enzim daripadanya seperti amilase
digunakan untuk penghasilan coklat, jus
buah-buahan dan sirap dan protease
untuk melembutkan daging serta
dicampur bersama serbuk pembasuh
untuk mengeluarkan kotoran organik.
Sebagai alternatif terhadap penggunaan
bahanapi fosil, bidang bioteknologi telah
meneroka pelbagai cara untuk
mendapatkan tenaga biojisim secara
berkesan. Satu cara menggunakan
prinsip respirasi anerob ataupun
penapaian. Mikro-organisme anerob
diguna untuk menukarkan hasil
pertanian yang kaya dengan karbohidrat
seperti tebu, jagung, gandum, ubi
kentang ataupun sisa kertas kepada
etanol seperti yang ditunjukkan dalam
persamaan berikut. Walaupun tenaga
telah dibebaskan (ATP) tetapi
sebahagian besarnya (lebih kurang 93%)
masih lagi tersimpan dalam etanol.
C6 H12 O6 + 2 ADP + 2P1
2C2 H5 OH(etanol) + 2CO2 + 2ATP + haba
Penggunaan etanol sebagai bahanapi-bio
atau gasohol telah diguna secara meluas
di Brazil yang memiliki bekalan minyak
terhad. Di Stockholm, Sweden
pengangkutan awamnya yang terdiri
daripadapada bas yang menggunakan
etanol sebagai ganti kepada petrol.
Biogas ataupun gas organik seperti
metana telah dihasilkan secara berkesan
melalui proses penapaian bahan
buangan ternakan, bahan buangan
manusia bahan kayu-kayan dan juga
tumbuhan kekacang seperti kacang soya
oleh mikro-organisme anerobik. Biogas
adalah campuran gas metana, karbon
Biologi Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
101
dioksida dan kesan-kesan gas lain
seperti hidrogen sulfida.
Biogas boleh digunakan dalam
pembakaran injin dalaman untuk
menghasilkan elektrik dan sebagai
bahanapi untuk memasak dan memanas.
Gambarajah di bawah menunjukkan
rangka konsep satu sistem ringkas yang
menghasilkan biogas daripada bahan
buangan ternakan.
Metana juga telah diekstrak dengan
jayanya daripada kawasan pembuangan
sampah pepejal. Hasil respirasi anerob
oleh mikro-organisme gas yang
mengandungi komposisi metana yang
agak tinggi iaitu biasanya melebihi 50%
telah diperoleh.
Bidang bioteknologi juga telah
meneroka peluang untuk mendapatkan
bahanapi daripada hidrogen. Hidrogen
dapat dihasilkan daripada proses
fotolisis air dan cara ini adalah
berdasarkan gabungan sistem foto
tumbuhan bersama enzim hidrogenase
yang diterbit daripada bakteria dan
cahaya. Hidrogen sebagai bahanapi
merupakan sumber tenaga yang ideal
kerana adalah bersih dan tidak
mencemar.
7.1.2 Objektif Pengajaran Unit
▪ Memperkenalkan penggunaan
istilah biojisim, tenaga biojisim,
bioteknologi, gasohol dan biogas.
▪ Mengenalpasti contoh-contoh
biojisim.
▪ Menerangkan aktiviti-aktiviti
bioteknologi dan kegunaannya
kepada manusia.
▪ Menerangkan peranan mikro-
organisme dalam penghasilan
tenaga biojisim.
▪ Menerangkan proses penapaian
dalam penghasilan tenaga biojisim.
▪ Mengenalpasti contoh-contoh
tenaga biojisim dan kegunaannya.
▪ Meningkatkan kesedaran bahawa
sudah ada usaha yang pelbagai bagi
mencari alternatif kepada
penggunaan bahanapi fosil yang
kian menyusut.
7.1.3 Konsep-Konsep Utama
▪ Tenaga terikat dalam biojisim
Tenaga matahari yang diperangkap
melalui proses fotosintesis oleh
tumbuhan dan ditukar kepada tenaga
kimia dalamnya. Maka biojisim
merujuk kepada bahan yang
mengandungi sebahagian besarnya
daripada elemen-elemen karbon dan
hidrogen.
▪ Penggunaan mikro-organisme
secara baik.
Walaupun mikro-organisme boleh
membawa penyakit kepada manusia
namun ia juga boleh
dimanipulasikan dengan
Bahan
buangan
mentah
Tangki
pengumpul
Pencerna
BIOGAS
Biologi Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
102
penggunaan bioteknologi untuk
dimanfaatkan dalam pelbagai cara
seperti dalam industri pemakanan,
perubatan dan rawatan bahan
kumbahan.
▪ Proses Penapaian
Respirasi anerob (tanpa oksigen) yang
dijalankan oleh mikro-organisme
untuk mendapatkan tenaga daripada
bahan organik. Selain daripada
tenaga (ATP) proses ini juga
menghasilkan etanol, karbon
dioksida dan haba. Etanol masih
mengandungi banyak tenaga yang
tidak dapat dibebaskan dalam proses
penapaian.
C6 H12 O6 + 2 ADP + 2P1
2C2 H5 OH(etanol) + 2CO2 + 2ATP + haba
▪ Tenaga biojisim
Tenaga yang tersimpan dalam
elemen-elemen karbon dan hidrogen
pada bahan organik (biojisim).
Penggunaan pelbagai teknologi
boleh membebaskan tenaga
daripada elemen-elemen tersebut.
Tenaga yang dihasilkan dipanggil
tenaga biojisim. Etanol dan gas
metana adalah contoh tenaga
biojisim.
▪ Tenaga daripada bahan buangan
Bahan sisa pertanian, penternakan
dan bahan kumbahan manusia
mengandungi bahan organik yang
tinggi dan biasanya dibuang begitu
sahaja. Proses bioteknologi boleh
dieksploitasikan untuk mendapatkan
tenaga (tenaga biojisim) daripada
sumber-sumber begini dan sekaligus
mengurangkan kesan negatif
pembuangan sisa kepada alam
sekitar.
7.1.4 Aktiviti Pelajar
▪ Mengenalpasti contoh-contoh
biojisim melalui aktiviti ‘Word
Search”
▪ Pengukuhan kefahaman istilah-
istilah melalui (a) melengkapkan
ayat dan (b) permainan silang kata.
▪ Mengimbas dan mengumpul
maklumat daripada Internet
berkenaan usaha-usaha yang telah
dijalankan untuk mendapat tenaga
biojisim. Aktiviti ini perlu di
jalankan dalam kumpulan kecil.
▪ Mereka bentuk satu sistem ringkas
bagi mendapatkan tenaga biojisim
(contoh: mendapatkan gas metana)
daripada bahan buangan disekililing
sekolah. Aktiviti ini perlu dijalankan
dalam kumpulan kecil.
7.1.5 Bahan Pengajaran
▪ Handout dalam bentuk ‘Word
Search’ dan silang kata.
▪ Kertas mahjong
▪ Sedikit ‘double-sided’ tape
▪ Pen marker
▪ Komputer yang ada capaian
kepada Internet
▪ Buku nota/buku log
7.1.6 Prosedur Aktiviti
▪ Edarkan handout aktiviti yang
mengandungi ‘Word Search’
berkenaan contoh-contoh biojisim
yang telah disediakan terlebih
dahulu kepada setiap pelajar.
Aktiviti ini boleh dilakukan sebagai
pertandingan antara mereka.
▪ Aktiviti silang kata dan mengisi
tempat kosong boleh dilakukan
secara kumpulan kecil dan adakan
pertandingan antara kumpulan-
kumpulan tersebut. Pernyataan yang
mengandungi ruang kosong untuk
diisi oleh pelajar mestilah
disediakan terlebih dahulu. Bahan
ini adalah berkenaan dengan
Biologi Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
103
pengukuhan penggunaan istilah-
istilah yang baru dipelajari.
▪ Pengumpulan maklumat daripada
Internet
o Minta pelajar bentuk kumpulan
kecil ( 1 kumpulan = 4 orang)
o Setiap kumpulan dibekali
dengan kertas mahjong, pen
marker, sedikit ‘double-sided’
tape dan juga buku nota/buku
log.
o Pelajar-pelajar mestilah dibekali
dengan komputer yang ada
capaian kepada Internet. Pelajar
diminta untuk mencari,
mengumpul serta menyusun
maklumat yang mereka dapat ke
dalam buku nota. Pencarian
maklumat ini boleh dilakukan
selama 1-2 minggu.
o ** Ingatkan pelajar bahawa
mereka perlu juga mencari idea
untuk membuat aktiviti
pencarian Internet.
o Ringkasan daripada dapatan
mereka akan dipindahkan ke
kertas mahjong untuk
pembentangan di kelas.
o Perkara-perkara penting yang
harus diketengahkan adalah:
* jenis usaha yang sedang
dijalankan
* impak usaha tersebut terhadap
alam sekitar
* impak usaha tersebut terhadap
aktiviti masyarakat berkenaan
* pros dan cons usaha tersebut
daripada pandangan pelajar
o Mereka bentuk sistem
penghasilan tenaga biojisim
o Minta pelajar bentuk kumpulan
kecil ( 1 kumpulan = 4 orang)
o Setiap kumpulan dibekalkan
dengan kertas mahjong, pen
marker, sedikit ‘double-sided’
tape dan juga buku nota/buku
log.
o Pelajar-pelajar diminta
berbincang sesama mereka
berdasarkan dapatan pencarian
maklumat daripada Internet
tentang mereka bentuk satu
sistem penghasilan tenaga
biojisim yang ringkas.
o Reka bentuk sistem tersebut
dilakar semula pada kertas
mahjong untuk dibentang di
depan kelas oleh setiap
kumpulan kecil.
o Hasil daripada perbincangan
kelas, pelajar boleh memilih
reka bentuk yang paling sesuai
untuk dijadikan satu projek
sekolah.
7.1.7 Implikasi Sosial
Bahanapi fosil seperti minyak, arang
dan gas asli merupakan sumber tenaga
utama bagi kegunaan manusia. Walau
bagaimanapun, bekalan sumber tenaga
ini menyusut iaitu tidak boleh
diperbaharui. Penggunaan bahanapi fosil
juga telah dikenalpasti sebagai
penyumbang utama terhadap gas-gas
yang menyebabkan pemanasan global
dan krisis alam sekitar yang lain.
Memandangkan bahawa keseimbangan
alam mungkin terjejas dengan teruknya
jika amalan begini diteruskan usaha-
usaha telah dijalankan untuk mencari
bahanapi alternatif yang lebih mesra
alam.
Bidang bioteknologi telah meneroka
pelbagai cara untuk mencari sumber
tenaga yang boleh diperbaharui tetapi
unit pengajaran ini mengehadkan
perbincangan terhadap usaha-usaha
yang melibatkan peranan mikro-
Biologi Untuk Tingkatan 4
CETREE – Buku Panduan Guru
104
organisme dalam penghasilan tenaga
biojisim.
Langkah-langkah yang telah
dibincangkan seperti penapaian bagi
penghasilan etanol, pengekstrakan
metana dan seterusnya daripada biojisim
merupakan jalan yang telah
disingkatkan oleh kemudahan
bioteknologi yang kalau tidaknya akan
mengambil masa yang sangat lama
untuk ditukarkan kepada bahanapi fosil.
Walau bagaimanapun perkembangan
dalam bioteknologi sangat bergantung
kepada kuasa pasaran sedunia dan
teknologi-teknologi saingan.
Tekanan masyarakat yang lebih peka
terhadap mahu akan alam sekitar yang
bersih dan seimbang akan memainkan
peranan yang kuat dalam menentukan
arah usaha sebegini.
Biojisim menyerap karbon dioksida
semasa pertumbuhan dan
membebaskannya semula semasa
pembakaran. Maka boleh dikatakan
bahawa telah berlaku pengitaran semula
karbon di atmosfera dan cara ini tidak
menyumbang kesan rumah hijau
(pemanasan global). Tetapi usaha untuk
menanam pokok-pokok untuk tujuan
menjadi sumber biojisim telah
dipersoalkan.
Hal ini adalah kerana penebangan
pokok-pokok telah dikaitkan pula
dengan pembebasan gas karbon dioksida
setinggi 15-20% dan daripada
pengubahan penggunaan tanah.
Pengurusan tanah untuk tujuan ini pun
perlu diberi pertimbangan yang rapi.
Penukaran kepada penggunaan tenaga
biojisim ada potensi untuk banyak
membawa peluang pekerjaan kepada
negara/komuniti yang terlibat tetapi
sebaliknya ia juga bermakna bahawa
pekerjaan mereka yang terlibat dalam
penggalian bahanapi fosil terjejas.
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 105
8. FIZIK UNTUK TINGKATAN 5
Ahmad Nurulazam bin Md. Zain
8.1 PENGGUNAAN TENAGA
ELEKTRIK SECARA CEKAP
8.1.1 Pendahuluan
Penjanaan tenaga elektrik memerlukan
penggunaan sumber-sumber bahan api yang
semakin berkurangan dan bagi penggunaan
tenaga hidro ia melibatkan kos yang tinggi.
Hal ini bermakna, sebagai pengguna kita
seharusnya prihatin terhadap isu-isu yang
berkaitan dengan penggunaan tenaga elektrik
secara cekap. Perlu dijelaskan di sini yang
penjimatan tenaga tidak semestinya
bermaksud lebih cekap dalam penggunaan
tenaga. Sebagai contoh, mengguna lampu
pinjar 60 watt berbanding lampu pinjar 100
watt untuk menerangkan suatu bilik sudah
tentu menjimatkan tenaga, tetapi lampu 60
watt masih tidak cekap.
Lebih daripada 8% tenaga elektrik yang
digunakan terbazir disebabkan oleh
rekabentuk sesuatu peralatan elektrik yang
kurang cekap. Hal ini tidak termasuk tenaga
elektrik yang terbazir disebabkan perbuatan
membiarkan peralatan beroperasi dalam
jangka masa yang panjang. Tenaga elektrik
diperolehi dengan kos penjanaan yang agak
mahal, iaitu lebih kurang 8 kali ganda harga
arang batu dan 6 kali ganda harga gas. Oleh
itu, bahan api yang mahal ini harus
digunakan dengan bijak dan cekap.
Sesuatu motor dalam peralatan elektrik
menggunakan tenaga elektrik yang agak
besar. Jika motor yang digunakan
mempunyai kecekapan yang tinggi, banyak
wang ringgit yang boleh dijimatkan
sepanjang hayat peralatan tersebut. Tenaga
elektrik juga boleh terlesap pada kabel dan
pendawaian peralatan elektrik. Peralatan
yang menggunakan kabel dan pendawaian
yang mengikut peraturan minimum
bermakna baziran yang lebih besar. Hal ini
juga melibatkan pemanasan berlebihan pada
kabel. Dengan memasang kabel yang lebih
besar dan pendawaian yang lebih baik boleh
menjimatkan tenaga walaupun
melibatkan kos yang lebih tinggi.
Perlu diberi penekanan bahawa motor
elektrik yang piawai ialah suatu peranti
yang cekap dengan kecekapan
kebanyakannya melebihi 80%. Walau
bagaimanapun, disebabkan penggunaan
tenaga elektrik yang agak tinggi,
peningkatan kecil dalam kecekapan
boleh membawa kesan yang ketara
terhadap kos penggunaannya.
Kecekapan suatu motor elektrik
bergantung kepada pemilihan bahan
yang digunakan untuk teras dan lilitan
dalam motor, susunan fizikalnya, dan
penjagaan dan penelitian tentang
pemasangan dan pengendalian motor
tersebut.
Baziran boleh dikategorikan kepada dua
kumpulan, iaitu yang tak bergantung
kepada beban (atau baziran malar) dan
yang meningkat dengan beban. Faktor
yang mempengaruhi kecekapan adalah
tersenarai di dalam jadual di bawah ini:
Faktor Baziran
Kandungan
konduktor
Bergantung
kepada beban
Keluli bermagnet Malar
Rekabentuk terma Bergantung
kepada beban
Rekabentuk
aerodinamik
Malar
Pembuatan dan
pengawalan kualiti
Malar
Peningkatan dalam kecekapan selalunya
diikuti dengan peningkatan dalam faktor
kuasa. Faktor kuasa yang lemah
berlaku apabila arus beban tidak dalam
fasa dengan bekalan voltan. Perkara ini
menyebabkan magnitud arus (kuantiti
vektor) meningkat. Meter kuasa yang
digunakan oleh Syarikat Elektrik
Daerah (Regional Electricity
Companies) adalah dalam unit kWh,
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 106
iaitu hasil pendaraban bagi bekalan voltan,
arus berfasa dan masa.
Kecekapan ialah istilah yang boleh
digunakan untuk sesuatu peralatan seperti
cerek elektrik. Dalam konteks ini,
kecekapan cerek ialah satu pengukuran
berapa banyak tenaga dipindahkan ke cerek
dan seterusnya dipindahkan untuk
memanaskan air. Jika ianya mempunyai
peratusan yang tinggi, dan sedikit tenaga
dipindahkan yang menyebabkan bunyi,
getaran atau memanaskan cerek itu sendiri
dan persekitarannya, cerek itu dikatakan
sangat cekap.
Kuasa input bagi sesuatu peralatan elektrik
boleh dikirakan dengan persamaan di bawah
ini:
atau
dimana unit yang digunakan dalam
pengiraan untuk kuasa input, kuasa output
dan pengkelasan motor ialah kW.
Kos tenaga elektrik untuk sepanjang tahun
boleh dikirakan dengan persamaan di bawah
ini:
dimana unit input (kuasa) ialah kW dan unit
masa ialah jam.
Berikut ialah beberapa panduan yang harus
diamalkan terhadap penggunaan tenaga
elektrik secara cekap dan dengannya dapat
menjimatkan elektrik.
▪ Lampu:
o Gunakan lampu pendaflour dan
bukan lampu pinjar. Lampu
pendaflour adalah lebih kurang
empat kali lebih cekap daripada
lampu pinjar. Hanya 2% tenaga
elektrik yang digunakan berubah
menjadi cahaya bagi lampu pinjar.
Baki 98% menjadi haba
menyebabkan keadaan persekitaran
menjadi panas.
o Gunakan palang pengimbang
atau ‘ballast’ yang kurang
kehilangan tenaga. Palang
pengimbang ialah satu peralatan
untuk lampu pendaflour
membolehkannya dinyalakan
dengan menyebabkan atom-
atom gas yang terdapat di dalam
lampu tersebut teruja dan
seterusnya menyala.
o Gunakan cahaya daripada
matahari seboleh-bolehnya
untuk pencahayaan.
o Padamkan lampu jikalau tidak
diperlukan.
o Bersihkan mentol sekurang-
kurangnya tiga bulan sekali.
o Pastikan lantai, dinding dan
siling dicat dengan warna cerah.
▪ Peti Sejuk:
o Pilih peti sejuk yang
menggunakan kurang tenaga
elektrik dengan saiz yang sama.
o Pilih peti sejuk yang
mempunyai lebih dari satu
pintu.
o Semasa mengambil sesuatu dari
peti sejuk, pastikan pintunya
tidak terbuka terlalu lama
kerana ini membolehkan haba
panas memasuki peti sejuk.
o Jangan masukkan makanan
yang panas ke dalam peti sejuk.
Perbuatan ini akan
menyebabkan peti sejuk itu
kecekapan
bebanmotornpengkelasainputkuasa
kecekapan
outputkuasainputkuasa
%
100
kWh
kosmasainputtahunantenagakos
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 107
terpaksa beroperasi berlebihan
daripada kebiasaannya.
▪ Penyaman Udara:
o Pilih penyaman udara yang
mempunyai kadar kecekapan
tenaga atau ‘Energy Efficiency
Ratio’ (EER) yang tinggi. EER
yang tinggi adalah lebih cekap dan
kurang menggunakan tenaga
elektrik.
o Pilih penyaman udara yang
bersesuaian dengan saiz bilik
tempat ia dipasang.
o Semasa menggunakan penyaman
udara, pastikan semua pintu dan
tingkap tertutup supaya udara sejuk
tidak keluar dari bilik dan
menyebabkan penyaman udara itu
beroperasi berlebihan daripada
sepatutnya.
o Jangan melaraskan suhu yang
diperlukan terlalu rendah. Biasanya
suhu pada tahap 25C adalah
memadai.
o Pasang tirai, langsir atau bumbung
kecil pada tingkap bagi
menghalang pancaran terus
matahari supaya suhu bilik tidak
meningkat.
o Semasa menggunakan penyaman
udara, gunakan kipas angin
bersama. Hal ini
membolehkan udara sejuk
tersebar dengan lebih
menyeluruh dan cepat dalam
bilik tanpa memerlukan
penyaman udara beroperasi
dengan berlebihan.
8.1.2 Objektif Pengajaran
o Diharapkan pelajar dapat
membezakan istilah
penjimatan tenaga dan
kecekapan tenaga.
o Diharapkan pelajar dapat
menggunakan formula kuasa
input untuk menyelesaikan
masalah yang diberi.
o Diharapkan pelajar dapat
menggunakan formula kos
tenaga elektrik tahunan untuk
menyelesaikan masalah yang
diberi.
o Diharapkan pelajar dapat
menyatakan dengan jelas
amalan-amalan yang
menyumbang kepada
penggunaan tenaga elektrik
secara cekap.
8.1.3 Konsep Utama
Penekanan bagi topik ini ialah terhadap
pentingnya penggunaan tenaga elektrik
secara cekap untuk memastikan risab
sumber tenaga yang ada dapat
digunakan untuk jangka masa yang
lebih panjang.
8.1.4 Aktiviti Pelajar
Aktiviti ini bertujuan untuk
membolehkan pelajar mengkaji amalan
penggunaan lampu, kipas angin, cerek
elektrik, televisyen, dan peti sejuk di
sekolah.
8.1.5 Bahan
Pensil dan kertas.
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 108
8.1.6 Prosedur Aktiviti
Berikut ialah langkah-langkah bagi
menjalankan aktiviti ini:
1. Dengan pensil dan kertas pelajar
dikehendaki berjalan di seluruh satu
bangunan sekolah dan perhatikan lokasi
alat-alat elektrik yang tersedia digunakan
sama ada bersesuaian atau pun tidak.
2. Perhatikan sama ada terdapat sawang
atau habuk pada alat-alat elektrik
tersebut.
3. Perhatikan warna yang digunakan untuk
lantai, dinding dan siling.
4. Perhatikan alat-alat seperti lampu atau
kipas angin yang sedang dipasangkan
tetapi tiada orang yang menggunakannya
atau berada di tempat tersebut.
5. Pelajar dikehendaki membincang dan
merumuskan amalan-amalan
penggunaan alat-alat elektrik di
bangunan tersebut.
8.1.7 Implikasi Sosial
Tenaga elektrik boleh dihasilkan melalui
pelbagai cara dan sumber. Di negara kita
tenaga elektrik dijanakan oleh empat jenis
loji penjanaan elektrik utama iaitu loji
penjanaan elektrik terma, hidro, diesel, dan
turbin gas. Loji penjanaan elektrik terma,
diesel dan gas menggunakan sumber fosil
seperti minyak, gas atau arang batu sebagai
bahan api. Manakala loji penjana elektrik
hidro tidak memerlukan sebarang bahan api.
Buat masa ini, tenaga elektrik yang
dihasilkan di negara kita, 71 peratus
daripadanya dijanakan dengan sumber gas
asli. Selebihnya dihasilkan dengan sumber
lain seperti minyak, arang batu dan kuasa
hidro. Jadual di bawah menunjukkan agihan
tersebut.
Sumber Penjanaan Peratus
Gas 71.4
Hidro 11.6
Minyak 8.8
Arang Batu 7.6
Lain-lain 0.6
Sumber gas asli yang ada di negara ini
dipercayai boleh menampung keperluan
untuk tempoh sehingga 50-60 tahun
sahaja lagi, sekiranya penggunaannya
dikawal dan dirancang dengan baik.
Sementara itu, sumber minyak pula
dijangka dapat menampung keperluan
bagi tempoh selama 20 – 30 tahun.
Negara kita tidak mempunyai banyak
sumber arang batu. Manakala sumber
tenaga hidro memerlukan kos
pembinaan yang amat tinggi dan
kawasan yang berpontensi terdapat di
kawasan pedalaman negeri Sabah dan
Sarawak.
Berdasarkan perbincangan di atas, jelas
sekali menunjukkan yang sumber
tenaga yang diperlukan untuk menjana
tenaga elektrik akan terus berkurangan.
Sekiranya ia berterusan dan permintaan
tenaga elektrik tidak dapat dipenuhi,
pembangunan negara pada masa
hadapan besar kemungkinan akan
terjejas. . Hal ini bermakna pelajar
sebagai rakyat negara ini haruslah sedar
betapa pentingnya mengamalkan
penggunaan tenaga elektrik secara
cekap. Sikap dan amalan yang baik ini
hendaklah dipupuk daripada bangku
sekolah lagi.
Rujukan
Callcut, V., Chapman, D., Heathcote,
M. dan Parr, R. (1997). Electrical
Energy Efficiency, Kuala Lumpur:
Copper Development Centre,
Department of Elctricity and Gas
Supply Malaysia.
Halidday, D., Resnick, R., dan Walker,
J. (1993). Fundamentals of Physics,
New York: John Wiley & Sons.
Jabatan Bekalan Elektrik dan Gas
Malaysia (2000). Statistik Industri
Bekalan Elektrik Malaysia Edisi Tahun
2000, Kuala Lumpur: Percetakan
Warni.
Kannan, K.S. (2000). Kecekapan
Tenaga, Tenaga Yang Boleh
Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga.
Kamarulazizi Ibrahim dan Zul Azhar
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 109
Zahid Jamal (Ed.), Pulau Pinang: CETREE.
Osborne, J. dan Freeman, J. (1989).
Teaching Physics, Cambridge: Cambridge
University Press.
8.2 PENGGUNAAN TENAGA
ELEKTRIK DAN ALAM SEKITAR
8.2.1 Pendahuluan
Seperti yang telah dibincangkan sebelum ini
proses penjanaan tenaga elektrik
memerlukan penggunaan bahan api seperti
minyak, gas dan arang batu atau pun tenaga
hidro. Bahan api yang digunakan ialah
bahan api fosil yang terdapat di dalam bumi
yang terbentuk kira-kira 150 hingga 300 juta
tahun dahulu.
Dalam proses penjanaan tenaga elektrik
(rujuk kepada rajah di bawah), bahan api
fosil dibakar dan akan menghasilkan gas
seperti karbon dioksida, karbon monoksida,
nitrogen oksida dan sulfur dioksida serta
partikel dan logam toksik. Kesemua hasil
pembakaran bahan api fosil boleh
menyebabkan pencemaran alam sekitar dan
menjejaskan kesihatan dan keselesaan hidup
kita jika keadaan tidak terkawal.
Karbon dioksida iaitu gas rumah hijau
yang dibebaskan ke atmosfera hasil
pembakaran bahan api fosil
menyebabkan kuantiti karbon dioksida
bertambah dengan begitu banyak
kebelakangan ini. Setiap tahun,
pembakaran bahan api fosil di seluruh
dunia menyebabkan bertambahnya
karbon dioksida lebih kurang 30 bilion
ton. Kebanyakan saintis percaya
pertambahan gas karbon dioksida di
atmosfera menyebabkan pemanasan
global dan sekiranya keadaan ini
berterusan selama tiga puluh tahun lagi,
suhu dunia akan meningkat sehingga
4.50C dan ini akan menyebabkan
kenaikan paras laut sekitar 30
sentimeter akibat pencairan glasier.
Pemanasan global juga akan
menyebabkan berlakunya perubahan
cara hidup habitat termasuk
mikroorganisme dan akibatnya ini akan
menyebabkan perubahan terhadap
sistem ekologi yang ada.
Keamatan sinaran suria yang teresap di
bumi adalah dalam julat jarak
gelombang yang agak pendek. Apabila
permukaan bumi menjadi panas, bumi
pula memainkan peranan menyinar
semula tenaga yang terserap ke
arang batu
dandang turbin generator elektrik
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 110
atmosfera. Walau bagaimanapun, bumi
menyinarkan tenaga haba pada jarak gelombang
yang lebih panjang. Karbon dioksida dan wap
air dalam atmosfera menyekat laluan sinaran
yang berjarak gelombang panjang tersebut dan
akhirnya menyebabkan fenomena ‘Kesan
Rumah Hijau’ berlaku. Kesan ini boleh
ditunjukkan dengan kereta yang diletakkan di
bawah matahari yang panas terik dengan
kesemua tingkapnya bertutup rapat. Jika berada
didalamnya, kesan ini boleh dirasai terus
menerus. Dalam contoh ini, kaca tingkap
memainkan peranan sebagai lapisan atmosfera
yang hanya membenarkan sinaran berjarak
gelombang pendek sahaja menembusinya dan
menyekat laluan sinaran terma berjarak
gelombang panjang yang terhasil dari dalam
kereta tersebut.
Satu lagi masalah yang disebabkan oleh
pembakaran bahan api fosil ialah hujan asid.
Gas sulfur dioksida yang dibebaskan ke
atmosfera akan larut di dalam air hujan dan
menjadi asid sulfurik.
22 SOOarangbatudalamS
322 22 SOOSO
4223 SOHOHSO
Asid nitrik juga terdapat dalam hujan asid. Gas
nitrogen dioksida yang dibebaskan ke atmosfera
akan larut di dalam air hujan dan menjadi asid
nitrik seperti ditunjukkan di bawah ini.
22 HNOOHNO
322 HNOOHNO
Asid nitrik dan sulfurik ini akan turun bersama-
sama dengan air hujan sebagai hujan asid dan
akan:
1. Mencemarkan sumber bekalan air,
contohnya air sungai.
2. Memusnahkan ekologi akuatik.
3. Menjejaskan keseimbangan alam.
4. Menyebabkan pertumbuhan pokok-
pokok terbantut.
5. Mengakis struktur besi dan
merosakkan dinding batu bangunan.
Penggunaan tenaga hidro untuk menjanakan
tenaga elektrik secara besar-besaran juga
mempunyai kesan yang buruk kepada alam
sekitar. Pembangunan yang dijalankan di
kawasan berkenaan boleh menyebabkan
hakisan tanah yang ketara, dan lumpur
dimendapkan ke dasar tasik empangan.
Hakisan tanah boleh menyebab tanah runtuh
yang membahayakan lebih-lebih lagi di
kawasan perumahan atau awam. Pemendapan
pula akan mencetekkan tasik berkenaan dan
menyebabkan keupayaan janakuasa
hidroelektrik berkenaan menurun dan secara
tidak langsung kos operasinya meningkat.
Pembinaan empangan yang besar bagi menjana
elektrik telah menenggelamkan beribu-ribu
hektar tanah di sebelah hulunya menyebabkan
ramai penduduk terpaksa berpindah daripada
tempat tinggal mereka, misalnya di Temenggor,
Perak dan Bakun, Sarawak. Dengan terbinanya
empangan yang besar ini, banyak kawasan-
kawasan pertanian dan hutan serta habitat
hidupan liar telah musnah untuk selama-
lamanya. Secara ringkasnya dipaparkan
kebaikan dan keburukan tenaga hidro di dalam
jadual di bawah ini.
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 111
8.2.2 Objektif Pengajaran
1. Diharapkan pada akhir pelajaran pelajar
dapat menyatakan penjanaan tenaga
elektrik berdasarkan jenis bahan api yang
berlainan seperti minyak, gas, arang batu
dan sumber hidro.
2. Diharapkan pada akhir pelajaran pelajar
dapat membincangkan kesan terhadap alam
sekitar akibat penjanaan tenaga elektrik
daripada bahan api fosil dan juga hidro.
3. Diharapkan pelajar dapat mengutarakan
pandangan mereka terhadap penggunaan
bahan api fosil dan hidro untuk menjana
tenaga elektrik.
8.2.3 Konsep Utama
Penekanan bagi topik ini ialah terhadap kesan
secara langsung kepada alam sekitar akibat
penjanaan tenaga elektrik menggunakan bahan
api fosil dan tenaga hidro.
8.2.4 Aktiviti Pelajar
Perbincangan bertajuk “Pengguna Elektrik
Terbesar”
8.2.5 Prosedur Aktiviti
Berikut ialah langkah-langkah untuk
menjalankan aktiviti ini:
1. Bahagikan pelajar kepada beberapa
kumpulan kecil lebih kurang 4-6 orang
satu kumpulan dan minta mereka
bincang kesan terputusnya bekalan
elektrik ke tempat-tempat berikut:
▪ Hospital
▪ Panggung wayang
▪ Sekolah
▪ Balai polis
▪ Bank
▪ Kilang
▪ Persimpangan jalan
2. Minta setiap pelajar menulis satu cerita
atau esei pendek berkenaan dengan
kesan terputusnya bekalan elektrik ke
tempat yang kumpulannya bincangkan.
3. Minta pelajar bincangkan keadaan
tempat yang tidak ada bekalan elektrik
dari aspek cara hidup penduduk di situ
dan juga keadaan alam sekitar.
4. Seterusnya pelajar diminta
membincangkan satu senario yang
mereka akan membangunkan satu
kawasan baru di pedalaman untuk
dijadikan satu bandar baru. Fokus
perbincangan ini ialah untuk
menentukan sumber tenaga yang sesuai
digunakan dalam penjanaan elektrik.
5. Setelah perbincangan selesai minta
setiap kumpulan menyampaikan hasil
perbincangan masing-masing dengan
menunjukkan skematik perancangan
kawasan baru tersebut.
Kebaikan Tenaga Hidro
Keburukan Tenaga Hidro
· Banyak, bersih, dan selamat · Mempunyai impak yang signifikan
kepada environmen
· Mudah disimpan di empangan · Tidak dapat digunakan sekiranya
kekurangan air
· Cara yang tidak begitu mahal untuk
menjanakan elektrik
· Lokasi yang sesuai untuk membina
empangan sudah tiada
· Memberi tempat rekreasi untuk
memancing dan sebagainya.
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 112
6. Semua pelajar diminta membuat
keputusan bagi langkah 4 dan
memberikan cadangan lain jika
bertentangan pendapat setelah semua
kumpulan selesai menjelaskan
pendirian masing-masing.
8.2.6 Implikasi Sosial
Penjanaan tenaga elektrik memberikan kesan
yang negatif terhadap alam sekitar. Antara
kesannya ialah terhadap pencemaran dan
juga kemusnahan kepada habitat liar.
Kemusnahan ini menyebabkan kemudaratan
yang terpaksa dihadapi untuk menjalani
kehidupan dalam keadaan yang selesa.
Sudah tentu kita tidak sanggup bergelap di
waktu malam tanpa elektrik. Gambarkan
ketidakselesaan yang mungkin timbul
sekiranya ini berlaku, seperti tiada lampu,
kipas angin tidak berputar, tidak dapat
menonton televisyen, dan lain-lain lagi.
Bagaimanapun, penyelesaian untuk
mengatasi masalah pencemaran dan hujan
asid disebabkan oleh penjanaan tenaga
elektrik secara konvensyen tidak mudah
dicapai.
Satu perkara yang perlu diberikan perhatian
ialah terhadap penjimatan tenaga dan juga
kecekapan tenaga yang telah dibincangkan
sebelum ini. Kita seharusnya memberikan
penekanan terhadap penjimatan tenaga dan
kecekapannya supaya sumber tenaga yang
ada dapat dimanfaatkan dengan lebih lama
lagi. Hal ini adalah kerana sumber-sumber
ini tidak boleh diperbaharu. Ada dua cara
yang harus dilakukan iaitu:
1. Kurangkan penggunaan tenaga dengan
melibatkan semua pihak supaya tidak
membazir dalam penggunaan tenaga
elektrik, seperti menutup semua suis
lampu atau alat-alat elektrik lain yang
tidak digunakan dan melaraskan
termostat penyaman udara pada 250C.
2. Membangunkan alat-alat elektrik yang
lebih cekap. Hal ini bermaksud
membangunkan alat-alat elektrik yang
memindahkan semaksimum tenaga untuk
melakukan kerja yang dikehendaki
dengan sedikit kesan sampingan baziran
seperti pemanasan dan kebisingan.
Perkara ini boleh dilakukan dengan
berbagai-bagai cara contohnya, menebat
unit sistem dengan lebih baik.
Pelajar harus sedar yang penjanaan elektrik
dengan hidro mini, satu sumber tenaga
alternatif yang harus dipertimbangkan kerana
ia tidak memudaratkan alam sekitar dan
boleh dikatakan mesra alam. Ini
bertentangan dengan perbincangan sebelum
ini, iaitu berkaitan sumber tenaga hidro yang
besar yang memberikan kesan yang negatif
kepada alam sekitar.
Saintis dan jurutera telah dan sedang
berusaha untuk menjanakan tenaga elektrik
menggunakan tenaga diperbaharui iaitu
tenaga suria secara terma dan fotovolta,
angin, biojisim dan geoterma. Hasilnya
sudah mula digunakan di negara kita
terutamanya dengan menggunakan biojisim,
suria terma dan sel suria. Tenaga biojisim
sudahpun mula digunakan di estet-estet
kelapa sawit dimana sisa kelapa sawit
digunakan sebagai bahan api Banyak
kawasan pedalaman juga sudahpun
menggunakan tenaga sel suria fotovolta
sebagai sumber elektrik seperti telefon,
lampu, dan lain-lain. Terdapat juga sumber
tenaga hibrid yang menggunakan tenaga sel
suria dan enjin diesel. Di bandar-bandar
pula, banyak pemanas air suria telah
dipasang di bumbung rumah-rumah yang
menggunakan sinaran terus suria.
Dalam rancangan Malaysia Kelapan,
kerajaan telah mengumumkan tenaga
diperbaharui sebagai sumber tenaga kelima
negara. Bagaimanapun, penggunaan sel suria
masih sedikit dan lebih berbentuk projek
pembangunan untuk saintis dan jurutera
untuk mengkaji dengan lebih lanjut supaya
dapat menghasilkan satu sistem penjanaan
tenaga elektrik yang lebih cekap dan
ekonomik. Hal ini merupakan satu usaha
murni yang harus diberi galakan dan
sokongan dari semua pihak supaya generasi
akan datang dapat terus menikmati tenaga
elektrik tidak kira sama ada daripada sumber
tenaga konvensyen atau sumber tenaga
diperbaharui.
Rujukan
Mohd. Yusof Hj. Othman dan
Kamaruzzaman Sopian (2000). Tenaga dan
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 113
Alam Sekitar, Tenaga Yang Boleh
Diperbaharui dan Kecekapan Tenaga.
Kamarulazizi Ibrahim dan Zul Azhar Zahid
Jamal (Ed), Pulau Pinang: CETREE.
American Association for the Advancement
of Science (1993). Benchmarks for Science
Literacy. New York: Oxford University
Press.
8.3 PENYELENGGARAAN ALAT-
ALAT ELEKTRIK DAN
PENJIMATAN TENAGA
8.3.1 Pendahuluan
Topik ini merupakan kesinambungan daripada
topik sebelum ini iaitu amalan-amalan
penggunaan tenaga elektrik secara cekap.
Seperti yang telah dibincangkan sebelum ini,
terdapat perbezaan maksud penjimatan tenaga
dan kecekapan tenaga. Fokus topik ini ialah
penjimatan tenaga dengan memastikan alat-
alat elektrik diselenggara dengan baik.
Sebelum menjelaskan dengan lebih lanjut
berkenaan penyelenggaraan alat-alat elektrik
pelajar seharusnya diimbas semula dengan
pengiraan kos penggunaan tenaga elektrik
yang sudah dipelajari semasa tingkatan 3.
Adalah sesuai sekali untuk menjelaskan yang
perkakas elektrik lazimnya dilabelkan dengan
voltan olahan dan kuasanya. Unit bagi voltan
ialah volt (V) dan kuasa ialah watt (W).
Jumlah tenaga elektrik yang bertukar kepada
bentuk lain dalam satu saat oleh sesuatu alat
elektrik dinamakan kuasa alat elektrik.
Oleh itu,
Unit bagi kuasa ialah watt (W) dan unit bagi
tenaga ialah joule (J).
111 JsW
Sebagai contoh, sekiranya satu cerek elektrik
550 W digunakan untuk 20 minit, jumlah
tenaga elektrik yang digunakan boleh dikira
seperti berikut:
J
J
sMasaWKuasaElektrikTenaga
5106.6
000660
6020550
Di negara kita, Tenaga Nasional Berhad
menggunakan unit kilowattjam (kWj) untuk
mengira jumlah tenaga elektrik yang
digunakan oleh orang ramai.
Unit tenaga elektrik boleh dikira
menggunakan persamaan berikut:
jammasakWkuasaelektriktenaga
Masa
ElektrikTenagaElektrikKuasa
MasaKuasaTenaga
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 114
Jadual di bawah menunjukkan kos
menggunakan alat-alat elektrik yang digunakan
setiap hari.
ALAT
ELEKTRIK KUASA KOS
Cerek elektrik
2400 Watt 2 sen
seliter
Pemanas air
2000 Watt 0.6 sen
seminit
Penyejuk beku
330 Watt 45 sen
sehari
Sterika elektrik
1000 Watt 0.4 sen
seminit
Penyaman
udara
1.0 H.P 19 sen
sejam
Ketuhar
gelombang
mikro
1300 Watt 0.5 sen
seminit
Periuk elektrik
1000 Watt 0.38 sen
seminit
TV warna
70 cm
100 Watt 3 sen sejam
Pembersih
hampagas
550 Watt 0.25 sen
seminit
Dapur elektrik
1500 Watt 0.6 sen
seminit
Peti sejuk
550 Watt 75 sen
sehari
Kesemua alat elektrik tersebut diharapkan
berfungsi dengan baik supaya ia cekap dan
dengan itu membolehkan kita menjimatkan
tenaga elektrik. Satu perkara yang perlu
diberikan perhatian untuk memastikan alat
elektrik tersebut berada dalam keadaan yang
baik adalah dengan mengikut prosedur untuk
menyelenggarakannya.
Di sini akan dibincangkan prosedur
penyelenggaraan tiga alat elektrik yang
terdapat di rumah iaitu lampu, peti sejuk dan
penyaman udara. Untuk lampu perkara utama
yang harus dilakukan ialah memastikan ia
tidak berhabuk. Bermakna mentol lampu
yang berhabuk hendaklah dibersihkan setiap
tiga bulan sekali. Juga terendak lampu
tersebut hendaklah dibersihkan sekurang-
kurangnya tiga bulan sekali supaya kita
mendapat cahaya yang lebih terang. Dengan
melakukan ini diharapkan kita tidaklah perlu
memasang banyak lampu pada sesuatu masa
untuk menerangkan rumah atau bilik darjah.
Justeru, kita dapat menjimatkan tenaga
elektrik keseluruhan yang kita gunakan
dengan begitu mudah samada di rumah atau di
sekolah.
Satu lagi alat elektrik yang harus
diselenggarakan ialah peti sejuk. Untuk peti
sejuk disenaraikan langkah-langkah yang
harus dilakukan untuk menyelenggarakannya:
1. Bersihkan bekas ruang penyimpan
utama dan bekas sayur serta tidak lupa
bekas pembeku di dalam peti sejuk
setiap bulan.
2. Bersihkan lingkaran di belakang peti
sejuk setiap bulan. Bersihkannya
dengan berus bukan-logam.
3. Bersihkan sirip kondensasi dan plat di
dalam peti sejuk setiap bulan. Elakkan
pembentukkan ais pada bila-bila masa.
4. Setiap enam bulan dapatkan khidmat
juruteknik peti sejuk bertauliah untuk
memeriksa cas peti sejuk dan
membetulkan Kitaran Pencairan Air
Batu Automatik.
5. Pastikan gasket pintu peti sejuk anda
tidak bocor kerana gasket akan
mengeras selepas beberapa tahun
penggunaannya menyebabkan ia
kurang melekat pada permukaan pintu.
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 115
Penyaman udara merupakan satu alat
elektrik yang telah banyak digunakan di
rumah-rumah kediaman dan perpustakaan
sekolah. Bagaimanapun, ramai pengguna
tidak memberikan perhatian untuk
menyelenggarakannya seperti yang
dicadangkan. Berikut ialah langkah-
langkah yang harus dilakukan untuk
menyelenggarakanya:
1. Penapis udara unit bahagian
dalaman hendaklah dibersihkan
sebulan sekali kerana penapis udara
yang kotor akan membekukan
gelung penyejuk, mengurangkan
pengaliran udara dan kapasiti
pendinginan.
2. Mengeluarkan kotoran yang
mungkin terdapat antara kepingan
sirip hendaklah dilakukan
sekurang-kurangnya satu bulan
sekali.
3. Mendapatkan khidmat juruteknik
penyaman udara yang bertauliah
untuk memeriksa tekanan gas
setahun sekali.
4. Mendapatkan khidmat juruteknik
penyaman udara yang bertauliah
untuk membersihkan kipas dan
gelung unit dalaman dan luaran
dengan menggunakan bahan kimia
setahun sekali.
8.3.2 Objektif Pengajaran
1. Diharapkan pelajar dapat
menjelaskan langkah-langkah
penyelenggaraan lampu, peti sejuk
dan penyaman udara.
2. Diharapkan pelajar dapat
menyelesaikan masalah yang
berkaitan dengan
Masa
ElektrikTenagaElektrikKuasa
3. Diharapkan pelajar dapat membuat
pengiraan terhadap kos penggunaan
tenaga elektrik berdasarkan kadar
tarif Tenaga Nasional Berhad yang
sesuai untuk perumahan atau sekolah.
8.3.3 Konsep Utama
Topik ini memberikan penekanan
terhadap:
1. Langkah-langkah penyelenggaraan
beberapa alat elektrik yang terdapat
di rumah untuk menjimatkan tenaga
elektrik.
2. Persamaan berikut:
MasaKuasaTenaga
8.3.4 Aktiviti Pelajar
Aktiviti ini bertujuan mengkaji
penyelenggaraan alat-alat elektrik yang
terdapat di rumah iaitu peti sejuk dan
penyaman udara.
8.3.5 Bahan
Pensil dan kertas
8.3.6 Prosedur Aktiviti
Berikut ialah langkah-langkah bagi
menjalankan aktiviti ini:
1. Pelajar dibahagikan kepada beberapa
kumpulan dan diminta berbincang tentang
kekerapan penyelenggaraan peti sejuk dan
penyaman udara yang terdapat di rumah.
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 116
2. Pelajar seterusnya diminta menulis butir-
butir berkaitan dengan kekerapan
penyelenggaraan peti sejuk tersebut di
dalam jadual yang disediakan seperti di
bawah ini.
Item Tindakan Kekerapan
Lingkaran Bersihkan
lingkaran
jika ada
habuk,
beruskan
lingkaran
tersebut
dengan
berus
bukan-
logam
Bekas
daging dan
sayur
Bersihkan
Sirip dan
plat
kondensasi
Bersihkan
dan
pastikan ais
tidak
terbentuk
Penyejuk Periksa
untuk cas
yang betul
Bekas
pembeku
Bersihkan
Gasket Periksa jika
ada
kebocoran
dan
kehausan
Kitaran
pencairan
air batu
automatik
Diselengga
rakan oleh
juruteknik
bertauliah
3. Pelajar seterusnya diminta menulis butir-
butir berkaitan dengan kekerapan
penyelenggaraan penyaman udara di dalam
jadual yang disediakan seperti di bawah ini.
Item Tindakan Kekerapan
Penapis
udara
Membersih
dan
Mencucika
nnya
Unit luar Membersih
kan dan
mencuci
habuk
Lingkaran
dalam
Membersih
kan
Sistem
aliran
udara
Memeriksa
Pendingin Periksa
tahapnya
Kipas Bersihkan
dan
letakkkan
minyak
Paip Periksa dan
baiki jika
ada
kebocoran
4. Setiap kumpulan diminta melaporkan hasil
perbincangan mereka dan
membincangkannya.
5. Pelajar kemudian diminta merumuskan
hasil perbincangan tersebut dan kaitannya
dengan penjimatan tenaga elektrik.
6. Akhir sekali pelajar diharapkan dapat
mencari hubungan dalam perbincangan
mereka dari perspektif keluarga mereka,
alam sekitar dan Tenaga Nasional Sendirian
Berhad.
8.3.7 Implikasi Sosial
Alat-alat elektrik yang digunakan di rumah dan
di pejabat merupakan alat-alat keperluan untuk
membolehkan kita menjalani kehidupan
seharian kita dengan selesa. Ramai daripada
kita tidak dapat berfungsi dengan baik tanpa
alat-alat elektrik tersebut. Hal ini dapat
diperhatikan ketika bekalan tenaga elektrik
terputus untuk beberapa jam. Pada masa itu
orang ramai yang biasa dengan alat-alat elektrik
menunjukkan rasa kurang senang mereka. Bagi
yang sedang bekerja di pejabat mereka tidak
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 117
dapat meneruskan kerja mereka kerana
pergantungan mereka kepada komputer dan
mereka merasa tidak selesa bekerja tanpa
penyaman udara yang beroperasi. Keadaan
yang sama juga dapat diperhatikan ketika
sesuatu alat elektrik rosak.
Alat-alat elektrik ada masanya rosak oleh
kerana tidak diselenggarakan dengan baik. Hal
ini merupakan satu fenomena yang berlaku di
dalam masyarakat kita iaitu sesuatu alat itu
setelah dibeli ia akan dapat digunakan selama-
lamanya tanpa diselenggarakan. Apabila alat
itu rosak barulah kita sedar yang alat itu perlu
diselenggarakan. Berkaitan dengan ini, pelajar
haruslah sedar betapa pentingnya alat-alat
elektrik ini diselenggarakan mengikut garis
panduan yang diberi supaya alat itu tahan lebih
lama lagi.
Pelajar juga harus sedar untuk
menyelenggarakan alat-alat elektrik yang kita
gunakan sepanjang masa supaya ia lebih cekap
dan dengan itu dapat menjimatkan tenaga. Ia
penting diberikan penekanan supaya pelajar
semua insaf yang sumber tenaga yang ada pada
hari ini hendaklah digunakan dengan sebaik
mungkin supaya generasi akan datang dapat
juga menikmatinya. Satu aspek yang harus
diketengahkan ialah penjimatan secara
langsung oleh pengguna iaitu berapa Ringgit
Malaysia dapat dijimatkan sekiranya alat-alat
elktrik itu diselenggarakan dengan baik. Besar
kemungkinan pelajar akan dapat merasakan
mereka dapat menjimatkan wang dan bermakna
memberikan keuntungan secara langsung
kepada mereka.
Topik ini juga memberikan penekanan supaya
pelajar tidak membazir iaitu menggunakan
sesuatu sumber itu dengan berjimat cermat.
Pembaziran memang ditegah oleh ugama dan
diharapkan pelajar semua tidak mempunyai
amalan yang negatif ini. Guru seharusnya
mengaitkan pelajaran ini dengan konsep
pembaziran dan mengapa ia ditegah oleh
agama.
Rujukan
Kannan, K. S. (2000). Kecekapan Tenaga,
Tenaga Yang Boleh Diperbaharui dan
Kecekapan Tenaga. Kamarulazizi Ibrahim dan
Zul Azhar Zahid Jamal (Ed.), Pulau Pinang:
CETREE.
8.4 TENAGA NUKLEAR,
PEMBUANGAN SISA
NUKLEAR DAN ALAM
SEKITAR
8.4.1 Pendahuluan
Penjanaan tenaga elektrik menggunakan tenaga
nuklear merupakan salah satu aplikasi sains
yang berfaedah dan menimbulkan perbincangan
yang berterusan dalam kalangan saintis dan
masyarakat umum. Memang tidak dapat
dinafikan tenaga nuklear ialah satu sumber
tenaga alternatif yang bersih iaitu ianya tidak
melibatkan pembakaran bahan api fosil. Jadi ia
tidak menghasilkan karbon dioksida, sulfur
dioksida dan nitrogen dioksida yang
menyebabkan berlakunya pencemaran udara
dan hujan asid.
Walau bagaimanapun, tenaga nuklear
menimbulkan kontroversi disebabkan
berlakunya kemalangan seperti di Chernobyl,
Russia dan Three Mile Island, Amerika
Syarikat sebelum ini. Kedua-dua kemalangan
tersebut memberikan kesan terhadap alam
sekitar iaitu tahap sinaran radioaktif yang tinggi
dan juga ramai yang terkorban.
Satu lagi isu yang selalu dibangkitkan berkaitan
dengan penggunaan tenaga nuklear adalah
berkaitan dengan pembuangan sisa nuklear
yang sehingga hari ini masih dipertikaikan
kerana sisa tersebut ialah radioaktif dan
hendaklah dipindah dan dibuang dengan
selamat. Ada antara sisa tersebut masih
radioaktif dan berbahaya untuk tempoh beribu
tahun lamanya.
Bahan asas yang digunakan untuk
menghasilkan tenaga nuklear ialah uranium.
Uranium ialah bahan yang tidak boleh
diperbaharu dan terdapat dengan banyaknya.
Dianggarkan berdasar kepada penggunaan
uranium pada masa ini, rizab uranium akan
bertahan lebih 500 tahun.
Apabila nukleus uranium mengalami proses
pembelahan banyak tenaga dapat dihasilkan.
Ianya ditemui pada tahun 1939 oleh dua orang
saintis berbangsa Jerman, Otto Hahn dan Fritz
Strassman. Proses ini dinamakan pembelahan
nukleus oleh Lise Meitner.
Pembelahan nukleus ialah proses di mana
nukleus suatu unsur berat pecah menjadi dua
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 118
nukleus baru dengan jisim yang hampir sama.
Otto Hahn dan Fritz Strassman telah membedil
satu sampel uranium dengan neutron dengan
harapan untuk menghasillkan unsur baru yang
lebih berat. Mereka terkejut apabila mendapati
barium dan kripton dihasilkan iaitu dua unsur
yang jisimnya lebih kurang separuh daripada
jisim uranium. Tindak balas tersebut boleh
ditulis seperti berikut:
tenaganKrBaUn 1
0
92
36
141
56
235
92
1
0 3
Persamaan di atas menunjukkan yang
pembelahan satu nukleus uranium dengan
bedilan satu neutron akan menghasilkan tiga
neutron tambahan. Tindak balas berantai
terjadi kerana semasa pembelahan nukleus-
nukleus ia membebaskan lebih banyak neutron,
dan menyebabkan lebih banyak pembelahan
berlaku seperti ditunjukkan dalam gambar rajah
di bawah ini.
Jika tindak balas ini berlaku tanpa kawalan,
maka pengeluaran tenaga yang besar berlaku
dalam masa yang sangat singkat iaitu 10-7 saat.
Bom yang membinasakan Hiroshima dalam
Perang Dunia Kedua, cuma mempunyai jisim
0.25g iaitu ia ditukarkan menjadi tenaga
bernilai 2.25 x 1013 Joule atau kuasa sebanyak
2.25 x 1020 Watt atau kira-kira 200 juta
megawatt. Ini adalah satu nilai kuasa yang
sangat besar.
Perlu dinyatakan di sini yang separuh hayat
bagi Uranium-238 adalah 4.5 bilion tahun.
Bermakna setiap 4.5 bilion tahun jumlah
uranium-238 akan berkurangan sebanyak
separuh dari asalnya. Hal ini sudah tentu
menimbulkan persoalan tentang kesannya
kepada alam sekitar dan juga pembuangan sisa
berkaitan dengan tenaga nuklear. Jadual di
bawah menunjukkan beberapa jenis bahan
radioaktif dengan separuh hayatnya.
Isotop Simbol Keluaran Separuh
Hayat
Uranium-238 U238
92 4.5 x 109
tahun
Torium-234 Th234
90 24 hari
Protaktinium-
234 Pa234
91 1.2 min
Uranium-234 U234
92 2.5 x 105
tahun
Torium-230 Th230
90 8.0 x 104
tahun
Radium-226 Ra226
88 1620
tahun
Radon-222 Em222
86 3.8 hari
Polonium-
218 Po218
84 3.1 min
Plambum-
214 Pb214
82 27 min
Bismut-214 Bi214
83 20 min
Polonium-
214 Po214
84 1.6 x 104
saat
Plambum-
210 Pb210
82 19 tahun
Bismut-210 Bi210
83 5 hari
Polonium-
210 Po210
84 138 hari
Plambum-
206 Pb216
82 stabil -
Satu lagi kaedah untuk mengubahkan jisim
menjadi tenaga ialah dengan membiarkan
nukleus yang kecil dicantumkan menjadi satu
nukleus yang lebih besar. Proses ini dikenali
sebagai pelakuran nukleus. Di dalam proses
ini, tenaga yang terhasil daripada kehilangan
jisim adalah lebih besar berbanding dengan
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 119
proses pembelahan nukleus. Sebagai contoh,
dua nukleus hidrogen berat iaitu deuterium dan
tritium bercantum untuk menghasilkan isotop
helium. Tindak balas tersebut boleh ditulis
seperti berikut:
tenaganHeHH 1
0
4
2
3
1
2
1
Untuk tindak balas ini berlaku (rujuk rajah di
bawah), kedua-dua nukleus yang mempunyai
cas yang sama hendaklah tidak menolak antara
satu dengan yang lain dalam proses
mendekatkan kedua-dua cas tersebut. Ia dapat
dilakukan dalam keadaan suhu yang begitu
tinggi iaitu beberapa juta darjah Celsius.
Tenaga yang dihasilkan daripada matahari
adalah dihasilkan daripada pelakuran nukleus.
Sehingga hari ini tindak balas pelakuran
nukleus yang berjaya dihasilkan oleh saintis
hanyalah dalam letupan bom hidrogen yang
tidak terkawal.
Buat masa ini saintis sedang giat menjalankan
penyelidikan untuk menghasilkan pelakuran
nukleus yang boleh dikawal. Sekiranya ini
dapat dilakukan tenaga dapat diperoleh dengan
murah dan banyak sekali. Hal ini adalah
disebabkan kira-kira 1 bahagian dalam 4000
bahagian air bumi terdiri daripada air berat
(D2O). Berdasarkan ini tenaga dapat diperolehi
selama berbilion tahun melalui pelakuran
nukleus. Salah satu kebaikan menggunakan
proses ini ialah ianya tidak menghasilkan sisa
nuklear seperti dalam pembelahan nukleus.
Kedua-dua proses pembelahan dan pelakuran
nukleus menghasilkan tenaga nuklear.
Persoalannya sekarang berapa banyakkah
tenaga yang dihasilkan melalui proses tersebut.
Untuk mengira tenaga nuklear yang
dibebaskan, Albert Einstein telah
mencadangkan menggunakan persamaan seperti
berikut:
2mcE
dimana
E ialah tenaga dalam unit joule,
m ialah kehilangan jisim dalam unit
kilogram
c ialah halaju cahaya dalam unit ms-1
Contoh pengiraan tenaga nuklear dalam
proses pembelahan nukleus:
Kirakan penyusutan jisim yang berlaku jika
2.0 x 106 J tenaga haba dibebaskan semasa
pembelahan atom Uranium-235.
Menggunakan 2mcE
2c
Em
kg
28
6
103
100.2
kg11102.2
Contoh pengiraan tenaga nuklear dalam
proses pelakuran nukleus:
Kirakan jumlah tenaga yang dibebaskan
sekiranya berlaku penyusutan jisim sebanyak
3.0 x 10-5 kg semasa pelakuran nukleus atom
Deuterium.
Menggunakan 2mcE
J285 103100.3
J12107.2
helium
deuteriu
m
tritiu
m
neutron
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 120
8.4.1 Objektif Pengajaran
1. Diharapkan pada akhir pelajaran,
pelajar dapat membincangkan kesan
tenaga nuklear terhadap alam sekitar.
2. Diharapkan pada akhir pelajaran,
pelajar dapat menyatakan perbezaan
proses pembelahan nuklear dan
pelakuran nuklear.
3. Diharapkan pada akhir pelajaran,
pelajar dapat mengira tenaga nuklear
yang dibebaskan dalam proses
pembelahan nuklear dan pelakuran
nuklear.
4. Diharapkan pada akhir pelajaran,
pelajar dapat menyatakan yang tindak
balas nuklear membebaskan tenaga
tanpa melibatkan pembakaran bahan
api fosil tetapi bahan api yang
digunakan dan sisa-sisanya adalah
radioaktif dan ini menimbulkan risiko
yang besar.
8.4.3 Konsep Utama
1. Kesan penggunaan tenaga nuklear
terhadap alam sekitar.
2. Tindak balas pembelahan nuklear dan
pelakuran nuklear.
3. Pengiraan tenaga nuklear yang
dibebaskan dalam pembelahan
nuklear dan pelakuran nuklear dengan
menggunakan persamaan E = mc2.
8.4.4 Aktiviti Pelajar
Aktiviti ini bertujuan melibatkan pelajar
dalam perbincangan berkaitan teknologi
terkini dalam pembuangan sisa-sisa yang
dihasilkan dalam proses pembelahan nukleus
dan kesannya terhadap alam sekitar.
8.4.5 Bahan
Pelajar diberikan kemudahan untuk
menggunakan komputer yang dihubungkan
kepada Internet untuk membolehkan mereka
mendapatkan bahan-bahan yang berkaitan
dengan perbincangan. Sekiranya ini tidak
dapat dilaksanakan, guru seharusnya
menyediakan bahan-bahan tersebut dan
diedarkan sebelum perbincangan.
8.4.6 Prosedur Aktiviti
Berikut adalah langkah-langkah bagi
menjalankan aktiviti ini:
1. Pelajar dibahagikan kepada
kumpulan-kumpulan kecil.
2. Pelajar diminta mendapatkan bahan-
bahan yang diperlukan sebelum
memulakan perbincangan melalui
majalah-majalah saintifik, buku-buku
teks atau internet.
3. Seorang pelajar daripada setiap
kumpulan diminta melaporkan hasil
perbincangan tersebut di akhir waktu.
4. Guru seterusnya membimbing pelajar
merumuskan pelajaran tersebut.
5. Pelajar kemudian diminta
menjelaskan pendirian masing-
masing terhadap isu-isu berkaitan
dengan pembuangan sisa-sisa yang
dihasilkan dalam proses pembelahan
nukleus dan kesannya terhadap alam
sekitar.
8.4.7 Implikasi Sosial
Oleh sebab tindak balas nuklear menghasilkan
plutonium yang agak banyak, kesedaran
tentang bahayanya perlu ditingkatkan.
Beberapa implikasi keburukan plutonium
adalah seperti di bawah:
1. Plutonium boleh mencemarkan alam sekitar
atau populasi sejagat jika berlakunya
kemalangan dan keadaan ini boleh
berterusan selama banyak tahun. Ini
disebabkan separuh hayat bahan ini sahaja
adalah 24,000 tahun.
2. Plutonium-239 adalah sisa reaktor yang
memancarkan zarah yang amat
bertenaga. Walaupun zarah ini boleh
diberhentikan dengan sehelai kertas, ia
amat bahaya kepada tisu dalam badan
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 121
sekiranya masuk melalui penghiduan atau
pemakanan.
3. Plutonium boleh menyebabkan barah paru-
paru kerana apabila plutonim memasuki
paru-paru, ia akan melepaskan sinaran
pada satu bahagian kecil paru-paru
dengan jarah yang amat kecil. Kesan
penumpuan sinaran ini pada bahagian
yang kecil adalah lebih ketara daripada
membiarkan sinaran yang sama
disebarkan secara seragam kepada
keseluruhan paru-paru tersebut.
4. Satu lagi masalah plutonium adalah tentang
sifatnya yang beracun (toksid) dan ini
boleh menyebabkan kematian.
5. Selain implikasi plutonium terhadap alam
sekitar secara terus menerus, ia juga boleh
dieksploitasikan dalam pembuatan senjata
nuklear yang moden. Secara tidak
langsung penggunaan senjata seperti ini
akan mengakibatkan lebih banyak nyawa
hilang begitu sahaja dengan
kecanggihannya dan sudah pasti ianya
memudaratkan alam sekitar.
6. Uranium-238 yang mempunyai separuh
hayat selama 4.5 bilion tahun dan
Uranium-235 yang mempunyai separuh
hayat selama 704 juta tahun ialah sisa
buangan yang paling banyak terdapat
disimpan di stor pembuangan sisa.
7. Hal ini bermakna manusia perlu mengawasi
kawasan ini selama sepuluh billion tahun.
Adakah kita bersedia melakukan ini?
Sekiranya tidak tenaga nuklear bukanlah
tenaga alternatif yang harus digunakan.
8. Satu lagi isu berkaitan dengan pembuangan
sisa nuklear ialah mengenalpasti tapak
pembuangan sisa. Semua komuniti
masyarakat tidak mahu menerima tempat
mereka sebagai tapak pembuangan sisa
nuklear kerana kebimbangan mereka
terhadap kesannya kepada kesihatan
mereka dan alam sekitar.
Walau bagaimanapun, harus diingat yang
penyelidikan dalam bidang ini juga penting
untuk masa hadapan. Hal ini terbukti dengan
adanya Institut Penyelidikan Teknologi
Nuklear Malaysia atau lebih dikenali sebagai
MINT di negara kita yang terletak di Bangi,
Selangor. Terdapat reaktor nuklear yang
digunakan oleh saintis-saintis menjalankan
penyelidikan mereka di MINT. Orang ramai
boleh mendapatkan maklumat yang lebih
lanjut mengenai MINT di alamat laman
webnya iaitu:
http://www.mint.gov.my/mintweb1.html.
Rujukan
Hewitt, P. G. (1989). Conceptual Physics. San
Francisco: Harper Collins.
Nader, R. dan Abbotts, J. (1977). The Menace
of Atomic Energy. New York: W.W. Norton
& Company Inc.
Osborne, J. dan Freeman, J. (1989). Teaching
Physics. Cambridge: Cambridge University
Press.
Silver, L. R. (1987). Fallout from Chernobyl.
Toronto: Deneau Publishers & Company.
Williams, J.E., Trinklein, F.E., dan Metcalfe,
H. C. (1981). Modern Physics. New York:
Holt Rinehart and Winston.
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 122
8.5 TENAGA NUKLEAR SEBAGAI
SUMBER TENAGA ALTERNATIF
8.5.1 Pendahuluan
Penggunaan tenaga nuklear untuk menjanakan
elektrik telah lama diterokai sejak tahaun
1950-an lagi dan sudah pun mencapai tahap
kematangan industri. Pada penghujung tahun
1994, sebanyak 432 unit nuklear telah
disambungkan pada grid dengan magnitud
jumlah kapasiti sebanyak 340 GWe. Dalam
tahun 1994, tenaga nuklear yang dijana
seluruh dunia telah melebihi 2300 TWj, yang
membekalkan 17% jumlah penggunaan
elektrik. Prestasi purata operasi bertambah
baik secara berterusan dengan faktor tenaga
tersedia lebih 70% sejak 1980’an. Keadaan
ini menyebabkan tenaga nuklear merupakan
salah satu sumber tenaga yang boleh
dipertimbangkan penggunaannya dalam
penjanaan elektrik yang mapan.
Tenaga daripada proses tindak balas berantai
nuklear yang terlibat dengan pembelahan
nuklear boleh dimulakan dan dikawal.
Penghasilan ini boleh di jalankan di dalam
sebuah reaktor nuklear. Reaktor nuklear ialah
suatu peranti yang menghasilkan sumber
tenaga dengan cekap. Contohnya,
pembelahan 1 g nuklid yang sesuai dalam satu
hari akan menjanakan tenaga pada kadar
anggaran 1 MW berbanding dengan
pembakaran 2.6 ton arang batu dalam satu
hari untuk mendapatkan penjanaan tenaga
yang sama. Tenaga yang dibebaskan di dalam
reaktor nuklear menjadi haba dan haba ini
dipindahkan dengan menggunakan sistem
edaran cecair atau gas penyejuk. Penyejuk
yang telah menjadi panas digunakan untuk
mendidihkan air dan seterusnya menghasilkan
stim. Kemudian, stim ini disalurkan untuk
memutarkan turbin yang disambungkan
kepada dinamo dan menjanakan tenaga
elektrik.
reaktor turbin generator elektrik
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 123
Operasi sebenar sebuah reaktor bermula apabila
jumlah besar bahan terbelahkan yang
mencukupi diletakkan bersama dengan satu
moderator, yang bertindak untuk
memperlahankan halaju neutron. Hal ini adalah
disebabkan neutron yang dihasilkan dalam
pembelahan nucleus Uranium-235 ialah
berhalaju tinggi. Untuk mengawal kadar tindak
balas berantai, satu rod yang dibuat daripada
bahan kadmium atau boron dimasukkan ke
dalam teras reaktor tersebut. Rod ini
memainkan peranan dalam penyerapan neutron
yang perlahan.
Reaktor di dalam sesuatu penjana kuasa
nuklear seharusnya dalam keadaan tindak
balas berantai secara berterusan. Tindak balas
berantai ini bergantung pada beberapa faktor
yang boleh diungkapkan dengan persamaan
berikut:
LA
Pk
Di sini k ialah faktor pendaraban, P ialah
kadar penghasilan neutron di dalam reaktor, A
ialah kadar penyerapan dan L ialah kadar
kebocoran. Apabila k = 1, reaktor dikatakan
dalam keadaan kritikal dan tindak balasnya
adalah mapan kendiri.
Pengeluaran kuasa bagi sebuah reaktor
nuklear kebanyakannya bergantung pada
kadar penghasilan neutron. Seterusnya,
penghasilan neutron mengurangkan jumlah
bahan terbelahkan di dalam reaktor. Oleh itu,
untuk memastikan reaktor berkeadaan kritikal,
perlu dikurangkan kadar penyerapan A atau
ditambah penghasilan neutron P. Untuk
mengurangkan kadar penyerapan A, ianya
boleh dilakukan dengan mengeluarkan rod
kawalan secara beransur-ansur. Untuk
menambahkan penghasilan neutron P, ianya
memerlukan penambahan bahan terbelahkan.
Satu perkara yang perlu diberikan perhatian
adalah berkaitan dengan rekabentuk reaktor
nuklear yang sesuai bagi mendapatkan tenaga
belahan untuk menghasilkan kuasa yang boleh
digunakan dalam bentuk elektrik.
Kebanyakan tenaga yang dibebaskan dalam
pembelahan menjadi serpihan belahan yang
agak berat. Serpihan ini kehilangan tenaga
kinetiknya dalam perlanggaran dengan atom-
atom sumber nuklear yang digunakan.
Tenaga ini merupakan haba yang diperoleh
sebagai sumber untuk memutarkan generator
elektrik.
Pada masa ini terdapat sekurang-kurangnya
tiga sistem untuk memperolehi tenaga belahan
daripada teras reaktor nuklear. Antaranya
ialah:
1. Reaktor Pendidihan Air
Seperti dalam rajah di bawah, air
diedarkan melalui bahagian teras
reaktor. Haba akan menukarkan air
air
stim
Teras
reaktor
turbin
kondenser Haba ekzos
generator
Kuasa elektrik
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 124
kepada stim dan seterusnya
digunakan untuk menjana elektrik.
Kelemahan sistem ini ialah air
menjadi radioaktif dan sekiranya
berlaku pecahan paip berdekatan
dengan turbin, boleh menyebabkan
satu kemalangan yang serius.
2. Reaktor Air Tertekan
Bagi sistem ini, seperti di dalam
rajah di bawah, haba diperoleh dalam
proses dua-langkah. Air beredar
melalui teras reaktor dalam tekanan
yang tinggi untuk mengelakkan
daripada bertukar kepada stim. Air
yang panas ini kemudiannya
memanaskan sistem air kedua, yang
digunakan untuk menghantar stim ke
turbin. Oleh kerana stim tidak masuk
ke dalam teras reaktor, ia tidak
radioaktif. Hal ini bermakna tiada
bahan radioaktif dalam persekitaran
turbin.
3. Reaktor Cecair-Logam
Kelemahan menggunakan air ialah ia
mempunyai kapasiti haba yang kecil
dan ini tidak merupakan satu media
yang cekap untuk mendapatkan
tenaga daripada teras reaktor. Media
logam ialah media yang lebih baik
untuk pemindahan haba. Cecair
natrium misalnya boleh menggantikan
air tertekan oleh kerana takat didih
natrium lebih tinggi daripada suhu
operasi. Hal ini bermakna tekanan
tinggi tidak diperlukan untuk
memastikan penyejuk dalam bentuk
cecair.
8.5.2 Objektif Pengajaran
1. Diharapkan pada akhir pelajaran
pelajar dapat menilai kebaikan dan
keburukan penggunaan tenaga
nuklear sebagai sumber tenaga
alternatif.
2. Diharapkan pada akhir pelajaran
pelajar dapat membincangkan
faktor-faktor yang mempengaruhi
reaktor menjadi kritikal
berdasarkan persamaan berikut:
LA
Pk
air
stim
Teras
reaktor
turbin
kondenser Haba ekzos
generator
Kuasa elektrik
air
air
Penukar
haba
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 125
8.5.3 Konsep Utama
1. Penjanaan tenaga elektrik dengan
menggunakan tindakbalas nuklear.
2. Kebaikan dan keburukan penggunaan
tenaga nuklear sebagai sumber tenaga
alternatif.
3. Faktor-faktor yang menyebabkan
sesuatu reaktor nuklear menjadi kritikal.
8.5.5 Aktiviti Pelajar
Tujuan aktiviti ini adalah supaya pelajar
mempnyai pengalaman mengendali sebuah
reaktor nuklear.
8.5.6 Bahan
Komputer yang dihubungkan kepada Internet.
8.5.6 Prosedur Aktiviti
1. Pelajar dibahagikan kepada kumpulan
kecil.
2. Setiap kumpulan diberikan petikan
kemalangan reaktor nuklear di Chernobyl
seperti berikut:
Anda sedang memerhatikan panel
kawalan bagi reaktor kedua. Pada masa
ini anda merasakan betapa mudahnya
kerja anda. Setiap hari anda cuma perlu
memerhatikan yang kesemuanya berjalan
mengikut prosedur yang telah ditetapkan.
Sebenarnya anda tidak perlu melihatnya
kerana semuanya dikawal oleh komputer
secara automatik. Alangkah indahnya
hidup ini. Tiba-tiba semua siren berbunyi
dan semua meter di panel kawalan
berpusing tidak tentu arah. Gegaran
bumi dirasakan bersama dengan bunyi
yang kuat. Tanpa diketahui, pam
penyejuk reaktor gagal menyejukkan teras
reaktor dan dalam 3 saat suhunya naik
daripada 280 darjah Celsius kepada
4,000 darjah Celsius. Air di dalam
reaktor menjadi stim dan ini
menyebabkan tekanan yang sangat tinggi
di dalam teras reaktor. Di sebelah atas
teras reaktor terdapat plat pulmbum
setebal 1.5 meter dan di atasnya ialah
lantai setebal 1 meter dibuat daripada
besi, barium, serpentin, konkrit, dan batu.
Stim yang meletup menyebabkan lantai
berkecai. Seterusnya plat plumbum
melayang ke atas sehingga mencapai
ketinggian 60 meter. Pada saat ini anda
dengar pelbagai bunyi suatu mesin yang
besar berkecai. Letupan yang berlaku
memecahkan kesemua paip di dalam
bangunan itu dan bagunan itu pecah
kepada beberapa bahagian. Anda dapati
badan anda menjadi panas dan tangan
anda kelihatan berbeza. Tanpa anda
sedari bilangan neutron yang amat tinggi
menghemtam sel-sel anda dan
memberikan kesan kepada kulit anda.
Tiba-tiba semuanya menjadi gelap.
3. Pelajar secara bergilir-gilir mencuba satu
simulasi reaktor nuklear yang terdapat di
dalam internet iaitu di alamat berikut:
http://www.ida.liu.se/~her/npp/demo.html
4. Pelajar kemudian diminta berbincang
tentang kebaikan dan keburukan
penggunaan tenaga nuklear sebagai
tenaga alternatif.
5. Akhir sekali pelajar diminta mengundi
sama ada bersetuju atau tidak penggunaan
tenaga nuklear sebagai tenaga alternatif.
8.5.7 Implikasi Sosial
1. Kegagalan dalam sistem penyejukan boleh
mengakibatkan bahan radioaktif ter
terbebas Sekiranya ini berlaku ia akan
mencemarkan persekitaran yang
membahayakan manusia.
2. Terlalu banyak kemalangan sentiasa
berlaku walaupun kecil. Hal ini boleh
menyebabkan keraguan antara penduduk,
industri dan agensi kerajaan yang
sepatutnya mengawal keadaan.
3. Dalam tahun 1986, satu kemalangan besar
berlaku yang memusnahkan satu reaktor
1000 MW di Chernobyl, telah
menyebabkan pencemaran radioaktif yang
serius pada atmosfera dan negara lain
yang dibawa oleh angin. Tanah dan harta
benda yang dicemari tidak dapat
digunakan berpulu-puluh tahun lamanya.
4. Pencemaran radioaktif yang agak banyak
boleh menyebabkan penyakit seperti
barah dan kecacatan pada bayi yang baru
Fizik Untuk Tingkatan 5
CETREE – Buku Panduan Guru 126
dilahirkan akan meningkat dengan banyak
bagi masa hadapan.
5. Bahan buangan reaktor nuklear yang masih
beradioaktif tinggi tidak ada tempat yang
hendak dibuang dengan selamat tanpa
memudaratkan manusia. Sesetengah
penyelesaian yang boleh diterima,
contohnya dengan menyimpan bahan
buangan ini di dalam bekas kaca
borosilikat (seperti pyrex) merupakan satu
penyelesaian sementara.
6. Reaktor nuklear ialah satu sumber tenaga
alternatif yang agak murah dan selamat.
Walau bagaimanapun pihak yang
bertanggungjawap hendaklah memastikan
tidak berlakunya kemalangan dan
pencemaran bahan radioaktif daripada
sisa buangan. Mungkin ramai yang tidak
yakin perkara ini dapat dilakukan dan ini
menimbulkan persoalan sama ada tenaga
nuklear boleh menggantikan tenaga fosil
yang digunakan dengan meluas pada
masa ini.
Rujukan
Hewitt, P. G. (1989). Conceptual Physics. San
Francisco: Harper Collins
Nader, R. dan Abbotts, J. (1977). The Menace
of Atomic Energy. New York: W.W. Norton
& Company Inc.
Osborne, J. dan Freeman, J. (1989). Teaching
Physics. Cambridge: Cambridge University
Press.
The New York Times. (29 Mei 2001). Hard
Questions on Nuclear Power.
Williams, J.E., Trinklein, F.E., dan Metcalfe,
H. C. (1981). Modern Physics. New York:
Holt Rinehart and Winston.
BIODATA RINGKAS PENGARANG
Nordin b. Razak ialah seorang pensyarah di Pusat Pengajian Ilmu
Pendidikan, Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang.
E-mail beliau ialah [email protected]
Dr. Zurida bt. Ismail ialah seorang Profesor Madya di Pusat
Pengajian Ilmu Pendidikan, Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang.
E-mail beliau ialah [email protected]
Sharifah Norhaidah bt. Syed Idros ialah seorang pensyarah di Pusat
Pengajian Ilmu Pendidikan, Universiti Sains Malaysia, Pulau Pinang.
E-mail beliau ialah [email protected]
Dr. Lilia bt. Halim ialah seorang pensyarah di Fakulti Pendidikan,
Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi, Selangor.
E-mail beliau ialah [email protected]
Dr. Ahmad Nurulazam b. Md. Zain ialah seorang Profesor Madya di
Pusat Pengajian Ilmu Pendidikan, Universiti Sains Malaysia, Pulau
Pinang.
E-mail beliau ialah [email protected]