Lecture Flow

Energy and The Laws of Thermody Capture od Solar Energy Energy Inputs in Food Production Toward Sustainable Use of Energy in

Agroeconomics

The Energetics of Agroecosystems

Ecosystems capture and transform energy

Agriculture, in essence, is the human manipulation of the capture and flow of energy in ecosystem

Humans use agroecosystems to convert solar energy into particular forms of biomass – forms that can be used as food, fiber, and fuel

Energy and The Laws of Thermodynamics

What is Energy ?

Energy is the ability to do work

ENERGI dan HUKUM TERMODINAMIKA

Energi kenetik ialah energi yang digunakan untuk melakukan kerja

Energi potensial ialah sisa energi yang tersimpan setelah digunakan untuk melakukan kerja (energi dalam biomasa)

Macam Energi

KINETIK:energi yang digunakan untuk melakukan kerjaEx:- Membajak- Gelombang cahaya dari matahari

ENERGI

POTENSIAL: sisa energi yang tersimpan setelah digunakan untuk melakukan kerja (energi dalam biomasa) Ex: Energi kimia yang tersimpan dalam biomassa

Termodinamika

1. Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan

2. Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain

Energi dapat terjadi spontan selama ada penurunan derajat (degradasi) dari suatu sumber konsentrasi tinggi secara menyebar untuk mencapai perataan

HUKUM I

HUKUMTERMODINAMIKA

HUKUM II

Satuan Unit EnergiSatuan Definisi EkivalenKalori (kal) Jumlah panas yang

dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0C air sebanyak 1 g (1ml) pada suhu 150C

0,001 kkal4,187 joule

Kilokalori (Kkal) Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0C air sebanyak 1 kg (1 liter) pada suhu 150C

1000 kal4187 joule3,968 Btu

British thermal unit (Btu)

Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 0F air sebanyak 1 pon

252 kal0,252 kkal

Joule Jumlah usaha yang dilakukan dalam memindahkan obyek sejauh 1 m berlawanan dengan gaya 1 N

0,525 kal0,000252 kal

Primary production

II. Capture of Solar Energy

Sumber Energi

Plant (1x 1021 kal/th)

Herbivora(5x 1020 kal/th)

Carnivora I(1x 1020 kal/th)

SUN(1-3 x 1023 kal/th)

Carnivora II(3x 1019 kal/th)

Primary Production is energy accumulated by plant through photosynthesis

Net Primary Production is energy left after the respiration

needed to maintain plants ―→ remains as stored biomass

Figure. Efficiency of solar energy-to biomass conversion. Data from Pimentel et al. (1978), Pimentel et al.(1990), Ludlow (1985)

Energy Inputs in Food Production Sources of

Energy for Food Production

ECOLOGICAL ENERGY

Solar energy

CULTURAL ENERGY

Energy supplied by humans to optimize

production of biomass in agroecosytems

BIOLOGICAL CULTURAL ENERGY

Exp: human labor, animal labor,

animal manure

INDUSTRIAL CULTURAL ENERGY

Exp.: Electricity, gasoline, diesel fuel,

natural gas

Contoh biological cultural

Input type (biological cultural) Energy value

Human labor (berat) 400-500kcal/hr

Human labor (ringan) 175-200 kcal/hr

Large draft animal labor 2400 kcal/hr

Locally produced seed 4000 kcal/kg

Cow manure 1611 kcal/kg

Pig manure 2403 kcal/kg

Commercial compost 2000 kcal/kg

Biogas slurry 17300 kcal/kg

Contoh industrial cultural

Input type (industrial cultural) Energy valueMachinery 18000 kcal/kgGasoline 16500 kcal/l Diesel 11450 kcal/lLP Gas 7700 kcal/lElectricity 3100 kcal/KwhNitrogen 14700 kcal/kgPhosphorus 3000 kcal/kgPotassium 1860 kcal/kgLime 295 kcal/kgInsecticides 85680 kcal/kgHerbicides 111070 kcal/kg

Cultural energy inputs to a traditional shifting cultivation corn corp in Mexico

Energy inputs per hectare for corn production in the United States

Study kasus : energi yang digunakan pada produksi strawberry Modern production

Semi modern production

Strategi untuk memproduksi pangan yang berkelanjutan