Materi Pengantar

Pengantar

A.  Suhu

             

Suhu didefinisikan sebagai derajat panas dinginnya suatu benda, definisi ini adalah ungkapan paling mudah untuk mendeskripsikan suhu dengan maksud panas bukan suatu bentuk energi, melainkan hanya sebuah ukuran. Sedangkan definisi yang lebih tepat untuk mendeskripsikan suhu dengan tingkatan yang lebih tinggi adalah “ukuran energi kinetik molekuler rata-rata sebuah benda”, hal ini terungkap ketika kita mengaitkan kuantitas-kuantitas makroskopik dengan pandangan yang bersifat mikroskopik (Tipler, 1998:560).

Suhu merupakan salah satu dari 7 besaran pokok yang dapat diukur secara langsung yaitu menggunakan termometer, jenis termometer bermacam-macam bergantung zat dan sifat termometrik yang digunakan. Di antara sifat-sifat ini, yakni volume sebuah cairan, panjang sebuah logam, hambatan listrik sebuah kawat, tekanan gas pada volume konstan, volume gas pada tekanan konstan, dan warna sebuah kawa pijar (filament). Kemudian biasa dikenal 5 macam skala dalam termometer, yakni Celcius, Fahrenheit, Reamur, Kelvin, dan Rankine yang kelimanya mudah untuk dikonversi satu sama lain

Kerja termometer menggunakan prinsip hukum ke-0 Termodinamika, yakni “Jika dua benda berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain”, (Halliday & Resnick, 1998:696). Dengan pengertian fisis kesetimbangan termal, yaitu suatu keadaan di mana kedua zat yang melakukan kontak tidak lagi mengalami pertukaran kalor ditandai dengan temperatur atau suhu kedua benda adalah sama.  Secara jelas, ketika benda yang akan diukur suhunya berada dalam kondisi setimbang termal dengan tabung kaca termometer, dan tabung kaca mencapai kesetimbangan termal dengan cairan yang menjadi zat termometrik, maka hasil pengukuran yang diperoleh merupakan nilai yang sesuai meskipun zat termometrik tidak melakukan kontak langsung dengan benda yang akan diukur suhunya.  

Sebuah eksperimen dilakukan untuk mengetahui batas suhu minimum yang mungkin dicapai oleh suatu benda, dengan cara mengukur tekanan dan suhu menggunakan gas yang volumenya dijaga konstan. Karena volume gas dijaga tetap, maka akan terbentuk hubungan linier antara tekanan dan suhu. 

Sketsa dari persamaan (3) adalah sebagai berikut:

Hasil dari eksperimen tersebut adalah kurva linier dengan gradien tertentu yang apabila diekstrapolasi hingga tekanan 0, maka akan memotong sumbu horizontal T di -273,16 ⁰C. Namun ketelitian hasil eksperimen ini sulit diulang ketika dilaksanakan di ruang laboratorium yang berbeda. Sehingga didefinisikan titik yang lebih mudah daripada titik perpotongan  (titik potong ketika merupakan titik beku air normal) yaitu titik tripel air, kondisi ketika air berada dalam kesetimbangan fase berwujud padat, cair, dan gas dalam waktu yang bersamaan (Zemansky, 1962:361). Dan kesetimbangan fase ini terjadi pada suhu 0,01 ⁰C. Karena itu, hasil ekstrapolasi tidak di titik -273,16 ⁰C lagi, melainkan bergeser ke titik -273,15 ⁰C. 

Nilai -273,16 ⁰C disebut juga 0 kelvin atau 0 absolut, karena tidak ada benda yang dapat mencapai suhu di bawah 0 absolut tersebut. Sedangkan suhu terendah yang masih dapat diukur adalah 1K.