wp_head(); ?>

Kami menjelaskan apa itu konduktivitas termal dan metode yang digunakan properti ini. Juga, unit pengukuran dan contoh Anda.

Apa itu konduktivitas termal?

Konduktivitas termal adalah sifat bahan tertentu yang mampu mentransmisikan panas, yaitu, memungkinkan lewatnya energi kinetik dari molekulnya ke zat lain yang berdekatan. Ini adalah kuantitas intensif, berbanding terbalik dengan resistivitas termal (yang merupakan resistensi bahan tertentu terhadap transmisi panas oleh molekulnya).

Penjelasan untuk fenomena ini terletak pada peristiwa ketika suatu bahan memanas, molekul-molekulnya meningkatkan energi kinetiknya, yaitu, mereka meningkatkan agitasinya. Molekul, kemudian, mampu berbagi energi ekstra itu tanpa menyebabkan pergerakan materi secara global (dalam hal ini dibedakan dari konveksi termal cairan dan gas), kapasitas ini menjadi sangat tinggi dalam logam dan dalam benda kontinu, umumnya, dan sangat rendah dalam polimer dan bahan isolasi lainnya seperti fiberglass.

Konduktivitas termal bahan dihitung dari koefisien (disebut sebagai λ) dan berbeda tergantung pada sifat molekulnya. Perhitungan ini dibuat berdasarkan rumus berikut:

λ = q / grad. T

di mana q adalah fluks panas per satuan waktu dan luas, dan grad.T adalah gradien suhu.

Semakin tinggi konduktivitas termal suatu material, semakin baik konduktor panasnya, dan semakin rendah konduktivitasnya, semakin banyak bahan yang diisolasi. Temperatur, konveksi, konduktivitas listrik, dan perubahan fasa material semuanya mempengaruhi hasil koefisien konduktivitas termal.

Metode konduksi termal

Ada tiga cara perpindahan panas di alam: konduksi, konveksi, dan radiasi.

  • Konduksi. Itu terjadi ketika panas ditransmisikan dari satu benda ke benda lain dengan suhu yang berbeda melalui kontak belaka, tanpa terjadi perpindahan materi.
  • Konveksi. Itu dihasilkan melalui pergerakan partikel zat yang mentransmisikan panas, sehingga harus selalu berupa cairan (cair atau gas), baik oleh gerakan alami atau paksa.
  • Radiasi. Itu terjadi ketika panas ditransmisikan antara dua padatan dengan suhu yang berbeda tanpa ada titik kontak atau padatan konduktif di antara mereka. Panas ditransmisikan dalam emisi gelombang elektromagnetik dengan kecepatan cahaya.

Satuan pengukuran untuk konduktivitas termal

Konduksi termal diukur, menurut Sistem Internasional, dari hubungan W / (K.m), di mana W adalah watt, K kelvin dan m, meter. Satuan ini setara dengan Joule di atas meter per detik per Kelvin (J / m.s.K).

Konduktivitas termal 1 watt per meter per kelvin berarti satu Joule (J) panas merambat melalui bahan dengan luas permukaan 1m2 dan ketebalan 1m, dalam 1 detik, ketika perbedaan antara kedua zat adalah 1K.

Contoh konduktivitas termal

Beberapa contoh konduktivitas termal adalah:

  • Baja. Dengan konduktivitas 47 hingga 58 W / (K.m).
  • Air. Dengan konduktivitas 0,58 W / (K.m).
  • Alkohol. Dengan konduktivitas 0,16 W / (K.m).
  • Perunggu. Dengan konduktivitas 116 hingga 140 W / (K.m).
  • Kayu. Dengan konduktivitas 0,13 W / (K.m).
  • Titanium. Dengan konduktivitas 21,9 W / (K.m).
  • Merkurius. Dengan konduktivitas 83,7 W / (K.m).
  • Gliserin. Dengan konduktivitas 0,29 W / (K.m).
  • Emas. Dengan konduktivitas 308,2 W / (K.m).
  • Berlian. Dengan konduktivitas 2300 W / (K.m).
  • Kaca. Dengan konduktivitas 0,6 hingga 1,0 W / (K.m).
  • Litium Dengan konduktivitas 301,2 W / (K.m).
  • Bumi yang basah. Dengan konduktivitas 0,8 W / (K.m).

Penguapan adalah proses transisi fase di mana suatu zat mengubah kondisinya dari cair menjadi uap. Penguapan dapat terjadi dalam dua cara, yaitu menguap dan mendidih. Proses menguap melibatkan transisi fase pada suhu di bawah suhu mendidih. Di sisi lain, mendidih suatu zat terjadi pada titik didih, yang mungkin berbeda dengan perubahan tekanan lingkungan.

Air mendidih pada 100 ° C, dan suhu tidak naik bahkan jika panas terus menerus dipasok ke sana. Sebaliknya, laju penguapan tergantung pada luas permukaan, dalam arti bahwa semakin besar luas, semakin cepat prosesnya. Mari kita lihat artikel yang disediakan di bawah ini yang menyederhanakan perbedaan antara merebus dan penguapan.

Apa itu mendidih

Mendidih adalah perubahan fisik dan jenis penguapan cepat di mana cairan dikonversi menjadi uap ketika terus-menerus dipanaskan pada suhu sedemikian rupa sehingga tekanan uap cairan sama dengan tekanan eksternal, diberikan oleh sekitarnya.

Suhu di mana titik didih mulai dikenal sebagai titik didih. Mendidih tergantung pada tekanan yang diberikan pada cairan, mis. Semakin besar tekanan, semakin tinggi akan menjadi titik didih. Dalam proses pendidihan, ketika molekul zat tersebar sedemikian rupa sehingga dapat mengubah kondisinya, gelembung-gelembung terbentuk dan pendidihan dimulai.

Dalam proses mendidih, saat kita memanaskan cairan, tekanan uap naik, sampai sama dengan tekanan atmosfer. Setelah itu, pembentukan gelembung akan terjadi di dalam cairan dan bergerak ke permukaan dan meledak menghasilkan pelepasan gas. Bahkan jika kita menambahkan lebih banyak panas ke cairan, suhu mendidih akan sama.

Apa itu menguap

Menguap adalah proses di mana elemen atau senyawa diubah dari bentuk cair ke bentuk gas, karena kenaikan suhu dan / atau tekanan. Proses menguap dapat digunakan untuk memisahkan padatan terlarut dalam cairan, seperti garam yang dilarutkan dalam air. Menguap adalah fenomena permukaan, yaitu terjadi dari permukaan cairan menjadi uap.

Energi panas adalah persyaratan dasar untuk terjadinya penguapan, yaitu untuk memisahkan ikatan yang menyatukan molekul air. Dengan cara ini, ini membantu air menguap perlahan, pada titik beku.

Penguapan sangat tergantung pada suhu dan jumlah air yang ada dalam badan air, yaitu semakin tinggi suhu dan semakin banyak air di sana, semakin tinggi tingkat penguapan. Proses ini dapat terjadi di lingkungan alami dan buatan manusia.

Perbedaan:

Poin-poin yang diberikan di bawah ini patut diperhatikan karena mereka menjelaskan perbedaan antara mendidih dan menguap:

  • Mendidih mengacu pada proses penguapan, di mana keadaan cair diubah menjadi gas, pada titik didih tertentu. Sebaliknya, menguap didefinisikan sebagai proses alami, di mana peningkatan suhu dan / atau tekanan mengubah cairan menjadi gas.
  • Mendidih adalah fenomena massal, dalam arti bahwa itu terjadi di seluruh cairan. Sebaliknya, penguapan adalah fenomena permukaan, yang terjadi hanya pada permukaan cairan.
  • Mendidih terjadi hanya pada titik didih cairan itu, yaitu hanya terjadi pada suhu tertentu. Sebaliknya, proses menguap dapat terjadi pada suhu berapa pun.
  • Dalam mendidih, gelembung terbentuk di dalam cairan, kemudian mereka bergerak ke atas dan meledak menjadi gas, sedangkan gelembung tidak terbentuk dalam proses penguapan.
  • Sementara sumber energi dibutuhkan dalam proses mendidih, dalam menguap energi disediakan oleh sekitarnya.
  • Dalam mendidih, suhu cairan tetap sama, sedangkan dalam kasus menguap suhu cairan cenderung menurun.

Tabel perbandingan:

Perbedaan   Mendidih Menguap
Definisi Mendidih menyiratkan proses penguapan yang mengubah cairan menjadi gas, ketika terus dipanaskan. Menguap  adalah proses alami, di mana cairan berubah bentuk menjadi gas karena kenaikan suhu atau tekanan.
Fenomena Jumlah besar Permukaan
Diperlukan suhu Hanya terjadi pada titik didih. Terjadi pada suhu berapa pun.
Gelembung Itu membentuk gelembung Itu tidak membentuk gelembung.
Energi Sumber energi diperlukan. Energi dipasok oleh sekitarnya.
Suhu cairan Tetap konstan Berkurang

Kesimpulan

Singkatnya, mendidih adalah proses yang lebih cepat dibandingkan dengan penguapan, karena molekul-molekul cairan, bergerak lebih cepat dalam mendidih daripada dalam proses penguapan. Sementara mendidih menghasilkan panas dan tidak menyebabkan pendinginan cairan, penguapan menyebabkan pendinginan cairan.

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa sebuah perkakas dari logam menjadi panas saat didekatkan pada lidah api? Sederhana, karena kalor berpindah dari api ke perkakas. Sekarang, apa yang terjadi ketika Anda mengeluarkan perkakas panas dari nyala api dan menyimpannya?

Apakah ia mulai mendingin? Mengapa? Karena kalor dipindahkan dari perkakas ke lingkungan. Jadi, jelas bahwa panas mengalir dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin. Fenomena ini disebut perpindahan kalor.

Perpindahan kalor secara konduksi

Ambil batang logam apa pun dan pasang tetesan kecil lilin di beberapa titik sepanjang batang logam. Siapkan nyala lilin kecil pada salah satu ujung batang. Juga, pasang batang di ujung lainnya pada dudukan atau gunakan dua batu bata seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Sekarang, panaskan ujung batang yang bebas.

perpindahan kalor secara konduksi
perpindahan kalor secara konduksi

Apa yang kamu amati? Apa yang terjadi pada tetesan lilin? Apakah mereka mulai jatuh? Yang mana yang jatuh lebih dulu? Yang paling dekat dengan nyala api, kan? Dengan kata lain, kalor ditransfer dari ujung yang paling dekat dengan nyala ke ujung yang lain.

Proses perpindahan kalor dari ujung yang lebih panas ke ujung yang lebih dingin disebut konduksi. Dalam kebanyakan zat padat, kalor ditransfer secara konduksi. Ini membawa kita pada pertanyaan – apakah semua makanan padat menghantarkan kalor? Sekarang, mari kita lakukan eksperimen kecil untuk mencari tahu:

Panaskan air dalam gelas atau panci kecil. Ambil pensil dan celupkan salah satu ujungnya ke dalam air panas. Tunggu beberapa detik dan sentuh ujung lainnya. Apakah terasa panas? Tidak. Sekarang, ambil sendok dan ulangi langkahnya. Apakah terasa panas? Iya nih.

Jadi, kita amati bahwa beberapa benda memungkinkan konduksi sementara beberapa lainnya tidak. Padatan yang memungkinkan perpindahan panas dengan konduksi disebut konduktor panas. Di sisi lain, yang bukan konduktor atau isolator yang buruk. Tapi, bagaimana dengan cairan dan gas? Ayo cari tahu.

Perpindahan kalor secara konveksi

Ambil gelas kimia atau botol dan isi dengan air hingga kedalaman dua pertiga. Tempatkan dengan cara yang Anda bisa panaskan dengan lilin di bawahnya. Setelah diatur, biarkan sebentar agar air dalam gelas tidak bergerak. Dengan lembut, letakkan kristal kecil kalium permanganat di bagian bawah labu. Biarkan air menjadi tenang kembali. Sekarang, panaskan air tepat di bawah kristal.

perpindahan kalor secara konveksi
perpindahan kalor secara konveksi

Apa yang kamu lihat? Saat air memanas, air panas mulai naik dan air dingin bergerak menuju api. Ini terlihat dengan pergerakan garis ungu di air. Juga, proses ini berlanjut sampai seluruh volume air menjadi panas. Proses perpindahan panas dalam cairan ini disebut konveksi.

Perpindahan kalor dalam Gas

Nyalakan lilin dan letakkan di atas dudukan. Sekarang, letakkan satu tangan di atas api (pada jarak yang aman sehingga Anda membakar tangan Anda) dan yang lainnya di sisi api.

perpindahan kalor dalam gas
perpindahan kalor dalam gas

Apakah kedua tangan terasa sama panasnya? Tidak. Tangan di atas api terasa lebih panas karena udara menjadi panas karena konveksi. Di sisi lain, udara di samping tidak terasa panas karena tidak ada konveksi. Berbicara tentang perpindahan panas dalam gas, orang-orang yang tinggal di daerah pantai mengalami fenomena yang menarik.

Siang hari

Di siang hari, ketika matahari keluar, tanah menjadi lebih cepat panas daripada air. Karenanya, udara di atas tanah juga menjadi panas dan naik. Udara dingin dari laut mengalir masuk untuk mengambil tempatnya dan udara hangat bergerak ke laut, menyelesaikan siklus. (Lihat gambar di atas.) Udara ini dari laut ke darat adalah angin laut dan membantu menjaga daerah pesisir tetap dingin.

angin laut
angin laut

Waktu malam

Pada malam hari, kebalikannya terjadi. Artinya, air mendingin lebih cepat daripada tanah. Oleh karena itu, udara sejuk bergerak dari darat menuju laut. Di sisi lain, udara panas bergerak dari laut menuju daratan. Udara ini dari darat ke laut disebut angin darat.

angin darat
angin darat

Perpindahan kalor secara Radiasi

Pernahkah Anda membayangkan, bagaimana panas dari matahari mencapai kita? Jutaan mil jauhnya? Itu tidak mungkin karena konduksi atau konveksi karena alam semesta tidak memiliki udara atau media lain untuk mentransfer kalor. Jawabannya adalah radiasi. Transfer kalor oleh radiasi terjadi tanpa media apa pun.

Mengapa kita merasa panas ketika kita duduk di depan pemanas? Tidak ada benda padat atau cair yang menghubungkan kita? Itu bukan konveksi. Itu karena radiasi.

Semua benda panas memancarkan kalor ke sekitarnya. Ketika panas yang terpancar ini jatuh pada suatu objek sebagiannya akan dipantulkan, sebagian diserap dan sebagian dapat ditransmisikan. Bagian energi yang diserap meningkatkan suhu objek.

Perangkat yang digunakan untuk pengukuran suhu adalah berbagai termometer, termokopel, atau termometer digital. Termometer mengandung raksa atau cairan lain. Temperatur berbanding lurus dengan ekspansi raksa.

Begitu suhu meningkat itu menyebabkan cairan mengembang. Oleh karena itu, suhu dapat diukur dengan mengukur volume cairan. Ada banyak alat pengukur suhu yang tersedia seperti termokopel, perangkat suhu resistif (RTD), termistor, dll. Kalor dapat langsung berhubungan dengan suhu. Jika suhu objek tinggi, ia memiliki lebih banyak energi dan jika suhu rendah maka ia memiliki lebih sedikit energi. Mari kita pelajari lebih lanjut tentang pengukuran suhu dan kalor secara detail.

Hubungan Panas dengan Parameter Berbeda

Kalor atau panas tidak boleh dikacaukan dengan suhu tetapi mereka dapat langsung dihubungkan. Suhu adalah ukuran tingkat panas atau dingin.

Untuk senyawa kimia, kalor tergantung pada kecepatan atom dan molekul. Ini adalah energi internal senyawa karena gerak molekul partikel yang terkandung di dalamnya. Lebih cepat dari gerakan atom dan molekul, lebih tinggi perpindahan kalor dan akan lebih tinggi suhu. Demikian pula, lebih lambat dalam gerakan atom dan molekul, akan lebih kecil adalah perpindahan kalor dan akan menjadi suhu lebih rendah. Jadi, Kalor adalah hasil dari gerakan mikroskopis partikel.

Kalor juga dapat mengubah total energi internal sistem. Masuk atau keluarnya panas meningkatkan atau mengurangi energi internal tubuh.

Bagaimana Kalor berpindah?

Energi kalor mengalir dari satu benda ke benda lain karena perbedaan suhu. Perpindahan kalor dari objek yang lebih hangat ke objek yang lebih dingin. Yaitu. dari suhu yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Ini berlanjut sampai kedua benda mendapatkan suhu yang sama. Yaitu keseimbangan termal tercapai.

Tidak ada benda yang memiliki kalor tetapi benda hanya memiliki sifat internal seperti suhu dan energi dalam atau internal. Karena adanya sifat-sifat ini, benda memiliki panas. Dengan demikian, perubahan energi dalam bentuk kalor selama proses apa pun akan mengubah total energi dalam benda.

Satuan SI untuk mengukur kalor adalah Joule (J). Kuantifikasi panas akibat perubahan suhu disebut kalorimetri.

Ketika benda panas bersentuhan dengan benda dingin, suhu benda panas turun karena energi panas mulai berpindah dari benda panas ke benda dingin. Dengan demikian, benda dingin meningkatkan suhunya dan benda panas menurunkan suhunya sampai keduanya mencapai suhu kesetimbangan yang sama. Misalnya-: Ketika Anda memegang secangkir teh panas di tangan Anda, tangan Anda mulai semakin panas karena perpindahan panas dari cangkir panas ke tangan Anda.

Satuan

kalor diukur dalam Joule atau Kalori dan Suhu diukur dalam Celcius dan Fahrenheit. Konversi dari Celcius ke Fahrenheit: ° F = (9/5) ° C + 32

Pengukuran suhu

Suhu adalah ukuran panas dalam benda. Suhu mencirikan benda sebagai panas atau dingin. Satuan SI digunakan untuk mengukur suhu adalah Kelvin (K). Satuan lain yang digunakan untuk mengukur suhu adalah Celcius atau Fahrenheit. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer.

Alat untuk Pengukuran Suhu

Termometer

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu benda. Penemuan pertama untuk mengukur suhu oleh Galileo. Dia menemukan termometer air yang belum sempurna pada tahun 1593. Dia menamai perangkat ini “Thermoscope”. Alat ini tidak efektif karena air membeku pada suhu rendah.

Pada tahun 1974, Gabriel Fahrenheit menemukan termometer raksa. Termometer air raksa terdiri dari tabung kaca yang panjang, sempit dan seragam yang disebut batang. Ukuran di mana suhu diukur ditandai pada batang. Ada balon kecil di ujung batang yang mengandung merkuri di dalamnya. Sebuah tabung kapiler ada di dalam batang kaca di mana merkuri akan mengembang ketika termometer bersentuhan dengan benda panas.

Merkuri beracun dan sulit untuk membuangnya ketika termometer rusak. Saat ini, termometer digital telah mulai digunakan yang tidak mengandung merkuri. Dua termometer yang biasa digunakan adalah Termometer klinis dan Termometer laboratorium.

Termometer klinis

Termometer ini digunakan di rumah, klinik, dan rumah sakit. Termometer ini mengandung kekakuan yang mencegah merkuri kembali ketika dikeluarkan dari mulut pasien sehingga suhu dapat dengan mudah dicatat. Ada dua skala suhu di kedua sisi benang merkuri, satu skala celsius dan lainnya skala Fahrenheit.

termometer klinis
termometer klinis

Dapat memberikan kisaran suhu dari minimum 35 ° C atau 94 ° F hingga maksimum 42 ° C atau 108 ° F. Skala Fahrenheit lebih sensitif daripada skala Celsius. Dengan demikian, suhu diukur dalam Fahrenheit (° F).

Termometer laboratorium

Termometer laboratorium dapat digunakan untuk memperhatikan suhu di laboratorium sekolah atau laboratorium lain untuk tujuan penelitian ilmiah. Ini juga digunakan dalam industri untuk mengukur suhu larutan atau instrumen.

termometer labolatorium
termometer labolatorium

Batang, serta bola termometer laboratorium, lebih panjang jika dibandingkan dengan termometer klinis. Tidak ada kekakuan dalam termometer laboratorium. Ini hanya memiliki skala celsius. Itu dapat mengukur suhu dari -10 ° C hingga 110 ° C.

Sistem termodinamika adalah objek studi termodinamika. Suatu sistem dapat didefinisikan sebagai jumlah materi tertentu, atau suatu wilayah di ruang di mana perhatian difokuskan pada analisis masalah.

Di sisi lain, istilah termodinamika diciptakan oleh fisikawan dan matematikawan Inggris Thomson, yang menggabungkan akar Yunani untuk panas (Θέρμη) dan kekuatan atau gaya (δύναμις: dynamis).

Termodinamika adalah cabang fisika yang bertanggung jawab untuk mempelajari panas dan potensinya untuk menghasilkan energi, dan sifat-sifat yang terkait dengan kedua aspek.

Jenis sistem termodinamika

Dalam contoh pertama, beberapa konsep dasar terkait dengan sistem termodinamika adalah lingkungan, batas sistem dan alam semesta. Lingkungan adalah segala sesuatu yang berada di luar sistem, dan batasnya adalah antarmuka yang memisahkan lingkungan. Akhirnya, alam semesta adalah kombinasi dari dua elemen ini.

Sistem termodinamika dapat berupa sejumlah zat, spesimen atau mesin yang dipisahkan dari lingkungannya dengan cara yang terdefinisi dengan baik. Pemisahan ini bisa nyata atau imajiner. Juga harus dipertimbangkan bahwa baik geometri maupun komposisi kimia maupun keadaan fisik dari sistem termodinamika tidak ditentukan sebelumnya, sehingga salah satu dari mereka dapat berubah.

Di sisi lain, ada tiga jenis sistem termodinamika: tertutup, terbuka dan terisolasi. Dalam sistem tertutup, energi dapat ditransfer antara sistem dan lingkungannya, tetapi bukan massa.

Jika keduanya dapat ditransfer, maka itu adalah sistem terbuka. Di sisi lain, jika tidak ada interaksi dengan lingkungan, sistem terisolasi.

Sistem Tertutup

Dalam kasus sistem termodinamika tertutup, materi tidak melewati batas sistem. Namun, energi bisa melintasinya, tetapi dalam bentuk kalor atau usaha. Sistem berikut menggambarkan tipe ini:

  • – Piston pneumatik yang disegel
  • – Refrigerant dalam sistem pendingin
  • – Kalorimeter
  • -Planet Bumi (memperoleh energi dari Matahari, tetapi secara praktis tidak bertukar materi dengan luar).
  • – Pressure cooker (jika sistem ini benar-benar tertutup, ada risiko ledakan)

Sistem terbuka

Dalam jenis sistem ini, ada pertukaran energi dengan lingkungan, dan tidak ada halangan bagi massa atau materi untuk melewati batas sistem. Selain itu, usaha dilakukan di atau oleh sistem. Contoh sistem termodinamika terbuka meliputi:

  • – Air mendidih dalam panci tanpa tutup (panas dan uap, yang penting, lepas ke udara)
  • -Turbin
  • -Kompresor
  • -Penukar panas
  • -Tubuh manusia

Sistem Terisolasi

Sistem terisolasi adalah sistem di mana usaha tidak dilakukan pada atau oleh sistem. Kalor juga tidak diekstraksi atau ditambahkan ke sistem. Selain itu, materi tidak mengalir masuk atau keluar darinya. Sangat sedikit sistem termodinamika yang sepenuhnya terisolasi. Contohnya adalah:

  • – Silinder baja bersegel silika yang mengandung nitrogen cair
  • -Setelan neoprene
  • – Pompon oksigen
  • -Semua alam semesta fisik

Perpindahan panas adalah salah satu kekuatan fisik utama yang mendorong semua reaksi di planet ini. Diatur oleh hukum termodinamika, perpindahan kalor memungkinkan energi untuk digunakan dan diterapkan pada daya sistem sehari-hari yang tak terhitung jumlahnya.

Mekanisme perpindahan panas dijelaskan oleh hukum pertama termodinamika. Hukum perpindahan kalor menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, hanya ditransfer antar sistem.

Tidak dapat dihindari, ketika energi ditransfer antara dua sistem, beberapa hilang ke lingkungan sekitarnya. Energi yang hilang ini terjadi dalam bentuk panas dan juga dapat disebut sebagai energi termal. Energi panas yang terkandung dalam suatu sistem bertanggung jawab atas suhu lingkungan.

Metode Perpindahan Panas

Ada tiga metode yang memfasilitasi perpindahan panas. Metode-metode ini dikenal sebagai konduksi, konveksi dan radiasi.

Radiasi mentransfer panas menggunakan gelombang elektromagnetik dan tidak melibatkan interaksi apa pun antara materi. Kalor yang berasal dari matahari adalah contoh radiasi.

Konveksi terjadi dalam cairan dan gas dan menggambarkan pergerakan panas dari satu lokasi ke lokasi lain yang difasilitasi oleh pergerakan cairan. Saat dipanaskan, cairan mengembang dan menjadi kurang padat.

Fluida panas naik dan memindahkan fluida dingin yang terletak di atasnya mendorongnya ke bawah menuju sumber panas. Fluida dingin ini akan menjadi panas dan naik ke atas menciptakan aliran fluida yang konstan dari area dengan panas tinggi ke panas rendah.

Konveksi menjelaskan bagaimana radiator alas tiang dapat memanaskan seluruh ruangan. Udara panas yang dihasilkan dari radiator mengalir dengan cepat ke atas mendorong udara dingin ke arah pemanas di lantai menciptakan aliran udara yang konstan.

Perpindahan kalor dengan konduksi melibatkan perpindahan panas antara dua bahan melalui kontak permukaan. Tidak ada pertukaran antara bahan, hanya energi. Jenis perpindahan kalor konduksi ini terjadi pada bahan padat dan disebabkan oleh getaran partikel.

Ketika terkena aliran energi, partikel-partikel dalam padatan mulai bergoyang, berputar, dan bergetar menciptakan energi kinetik. Contoh konduksi adalah proses memanaskan panci di atas kompor. Panas dari kompor langsung ditransfer ke permukaan panci. Temperatur adalah ukuran jumlah energi kinetik yang diproses oleh partikel-partikel dalam sampel materi. Semakin banyak energi kinetik suatu bahan, semakin tinggi suhu internalnya.

Perpindahan Kalor dalam Logam

Materi dengan energi kinetik yang tinggi juga akan memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Konduktivitas termal menjelaskan seberapa efisien suatu bahan dapat melewatkan panas melaluinya. Ini didefinisikan oleh laju aliran energi per satuan luas bila dibandingkan dengan gradien suhu. Sebagian besar nilai konduktivitas dinyatakan dalam Watt per meter per derajat Kelvin W / m • K.

Konduktivitas termal menjelaskan mengapa berjalan kaki tanpa alas di lantai ubin yang dingin terasa jauh lebih sejuk daripada berjalan di atas karpet meskipun keduanya berada pada suhu kamar. Ubin dan batu memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada karpet dan kain sehingga mereka dapat memindahkan kalor dari kaki dengan kecepatan yang jauh lebih cepat sehingga ubin tampak dingin saat disentuh.

Logam adalah contoh dari bahan dengan konduktivitas termal yang tinggi yang dapat dengan cepat mentransfer kalor. Struktur internal molekul logam mengandung elektron bebas yang dapat bergerak bebas melalui sebagian besar bahan. Elektron bebas ini bertabrakan dengan cepat dengan partikel lain yang menyebabkan struktur internal logam bergetar lebih cepat dan memanas lebih cepat. Getaran cepat ini meningkatkan aliran energi dan panas ke seluruh logam.

Logam seperti tembaga, aluminium, dan perak sering digunakan untuk membuat peralatan dan alat termal. Pipa tembaga adalah kabel yang sangat populer digunakan di dalam rumah untuk mentransfer energi dan panas dengan cepat dari satu area ke area lain.

Aluminium memiliki sifat termal yang sangat mirip dengan tembaga dan sering digunakan sebagai pengganti yang hemat biaya untuk melakukan fungsi yang sama. Perak adalah salah satu logam yang paling banyak digunakan untuk aplikasi termal.

Perpindahan panas dalam non-logam

Bahan non-logam bergantung pada fonon untuk mentransfer panas sepanjang gradien dari area dingin ke area hangat. Plastik, busa dan kayu adalah contoh material dengan nilai konduktivitas termal yang buruk. Bahan-bahan ini dikenal sebagai isolator dan dapat membatasi aliran panas.

Insulator memiliki banyak aplikasi yang sangat berguna yang dapat melindungi energi dari kehilangan lingkungan. Busa adalah bahan isolasi rumah dan bangunan yang sangat berguna. Lebih dari 50% energi rumah tangga digunakan untuk memanaskan atau mendinginkan rumah.

Menggunakan bahan dengan konduktif termal tinggi untuk mengisolasi rumah secara substansial dapat menurunkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memanaskan atau mendinginkan bangunan. Harga energi terus meningkat secara global sehingga ideal untuk menghemat daya dan panas sebanyak mungkin untuk menurunkan tagihan listrik.

Apa itu Konduksi?

Panas adalah bentuk energi yang menarik. Tidak hanya mempertahankan kehidupan, membuat kita nyaman dan membantu kita menyiapkan makanan kita, tetapi memahami sifat-sifatnya adalah kunci bagi banyak bidang penelitian ilmiah. Sebagai contoh, mengetahui bagaimana kalor ditransfer dan sejauh mana bahan yang berbeda dapat bertukar energi termal mengatur segalanya mulai dari membangun pemanas dan memahami perubahan musim hingga mengirim kapal ke luar angkasa.

Panas hanya dapat ditransfer melalui tiga cara: konduksi, konveksi dan radiasi. Dari semua ini, konduksi mungkin yang paling umum, dan terjadi secara teratur di alam. Singkatnya, konduksi adalah perpindahan panas melalui kontak fisik. Konduksi terjadi ketika Anda menekan tangan Anda ke panel jendela, ketika Anda meletakkan panci air pada elemen aktif, dan ketika Anda meletakkan setrika di api.

Transfer konduksi terjadi pada tingkat molekuler – dari satu tubuh ke tubuh lain – ketika energi panas diserap oleh suatu permukaan dan menyebabkan molekul permukaan itu bergerak lebih cepat. Dalam proses konduksi, mereka bertemu dengan tetangga mereka dan mentransfer energi kepada mereka, sebuah proses yang terus berlanjut selama panas masih ditambahkan.

Konduksi panas terjadi melalui bahan apa pun, yang diwakili di sini oleh batang persegi panjang. Suhu bahan adalah T2 di sebelah kiri dan T1 di sebelah kanan, di mana T2 lebih besar dari T1. Laju perpindahan panas dengan konduksi berbanding lurus dengan luas permukaan A, perbedaan suhu T2? T1, dan konduktivitas zat k. Laju perpindahan kalor berbanding terbalik dengan ketebalan d.

Konduksi kalor terjadi melalui bahan apa pun, yang diwakili di sini oleh batang persegi panjang. Kecepatan transfer tergantung sebagian pada ketebalan material.

Contoh Konduksi kalor
Contoh Konduksi kalor

Proses konduksi panas tergantung pada empat faktor dasar: gradien suhu, potongan melintang bahan yang terlibat, panjang lintasannya, dan sifat-sifat bahan tersebut.

Gradien suhu adalah besaran fisik yang menggambarkan ke arah mana dan berapa laju perubahan suhu di lokasi tertentu. Suhu selalu mengalir dari sumber terpanas ke terdingin, karena fakta bahwa dingin tidak lain adalah tidak adanya energi panas. Pemindahan antar benda ini berlanjut sampai perbedaan suhu meluruh, dan keadaan yang dikenal sebagai kesetimbangan termal terjadi.

Penampang dan panjang lintasan juga merupakan faktor penting. Semakin besar ukuran material yang terlibat dalam transfer, semakin banyak panas yang dibutuhkan untuk menghangatkannya. Juga, semakin banyak luas permukaan yang terpapar ke udara terbuka, semakin besar kemungkinan hilangnya panas. Jadi objek yang lebih pendek dengan penampang yang lebih kecil adalah cara terbaik untuk meminimalkan hilangnya energi panas.

Terakhir, tetapi tentu tidak sedikit, adalah sifat fisik bahan yang terlibat. Pada dasarnya, ketika melakukan pemanasan, tidak semua zat diciptakan sama. Logam dan batu dianggap sebagai konduktor yang baik karena dapat dengan cepat mentransfer panas, sedangkan material seperti kayu, kertas, udara, dan kain merupakan konduktor panas yang buruk.

Konduksi

 

Contoh Konduksi

Dalam kehidupan sehari-hari banyak contoh konduksi seperti di bawah ini:

Konduksi Dari kopi panas ke cangkir yang berisi itu

Cairan panas memindahkan kalor secara konduksi ke wadah yang berisi mereka, menyebabkan yang terakhir agak panas. Misalnya, jika Anda menuangkan kopi panas ke dalam cangkir, itu akan menjadi hangat cangkirnya.

Konduksi Dari cangkir panas ke tangan kita

Ketika suasana dingin, orang-orang minum minuman panas untuk menghangatkan. Jika wadah minuman dipegang cukup lama, tangan orang yang memegangnya akan menjadi sedikit lebih hangat hasil dari konduksi.

Konduksi Dari pantai ke kaki kita

Sedimen di pantai menyerap panas dari matahari dan panas ini ditransfer ke kaki kita melalui konduksi jika kita berjalan tanpa alas kaki di atas pasir.

Konduksi dari Kompres panas ke otot

Kompres (kantung air panas) digunakan untuk mengendurkan otot. Kalor dipindahkan melalui konduksi dari kompres ke kulit dan dari sana ke otot-otot.

Konduksi Dari api ke penjepit logam

Saat membuat barbekyu, instrumen yang digunakan untuk memutar daging terbuat dari logam. Ketika tang ini bersentuhan dengan rotisseries, perpindahan kalor secara konduksi dimulai. Jika penjepit tetap berhubungan dengan sumber panas untuk waktu yang lama, kulit orang yang memegangnya bisa terluka.

Konduksi Dari radiator ke tangan

Radiator bertanggung jawab untuk menghasilkan kalor untuk memanaskan rumah secara konduksi. Karena alasan ini, permukaan perangkat ini biasanya panas. Jika Anda meletakkan tangan Anda di radiator, itu akan mentransfer kalor dan bahkan mungkin kita merasa sakit jika panasnya berlebihan.

Konduksi Dari tangan ke es batu

Jika es batu diletakkan di tangan seseorang, kalor akan berpindah secara konduksi dari kulit ke balok, menyebabkan es mencair.

Konduksi Dari mesin mobil ke kap mesin

Ketika mesin mobil dinyalakan, kap mesin dipanaskan karena perpindahan kalor secara konduksi yang dihasilkan oleh operasi mesin.

Konduksi Dari setrika ke baju

Setrika dipanaskan untuk menghilangkan kerutan pada pakaian. Ketika setrika menyentuh kain, ia mulai memindahkan kalor secara konduksi.

Konduksi Dari api cerobong ke poker

Poker yang digunakan untuk memindahkan potongan kayu di cerobong terbuat dari logam, yang merupakan konduktor kalor yang baik. Jika poker dibiarkan berhubungan dengan sumber panas di perapian, kalor akan ditransfer secara konduksi dari itu ke poker. Jika poker tetap berhubungan dengan api cukup lama, panas akan dihantarkan sepanjang alat logam ini.

Konduksi Dari satu tangan ke satu koin

Koin memiliki kecenderungan untuk menjadi dingin, atau setidaknya lebih dingin daripada kulit manusia. Jika sebuah koin dipegang di tangan, kalor akan berpindah secara konduksi dari kulit ke koin, menyebabkannya menjadi hangat.

Konduksi Dari satu orang ke orang lain

Pada hari yang dingin, orang bisa berdekatan untuk menjaga panas di antara mereka. Kalor dipindahkan melalui konduksi dari individu dengan suhu lebih tinggi ke individu dengan suhu lebih rendah.

Konduksi Dari makanan panas ke hidangan yang berisi itu

Makanan panas mendorong kalor secara konduksi ke arah piring  (jika itu adalah bahan konduktif seperti keramik).

Konduksi Dari tangan ke sepotong cokelat

Jika kita memegang sepotong cokelat untuk waktu yang lama, itu akan meleleh dari kalor  yang ditransfer secara konduksi dari tangan ke sana.

Konduksi Dari nyala api ke kulit kita

Jika kita memiliki kulit tanpa kaos menyentuh nyala api (lilin, dapur, antara lain), kalor  akan berpindah dari api ke kulit kita melalui konduksi, menyebabkan kita terbakar.

Konduksi Dari batu ke kulit kita

Batu menyerap panas dari matahari. Jika kita menyentuh yang sudah lama terkena sinar matahari, kalornya akan berpindah secara konduksi ke kulit kita.

Konduksi Dari bola lampu ke kulit kita

Lampu tradisional memanas saat dihidupkan. Jika kita menyentuhnya, kalor akan berpindah secara konduksi dari lampu ke kulit kita, menyebabkan rasa terbakar.

Konduksi Dari minuman ke es

Ketika es ditambahkan ke minuman, kalor dipindahkan oleh konduksi dari minuman ke es yang menyebabkan es mencair.

Konduksi Dari sup ke satu sendok teh

Jika satu sendok teh dibiarkan di dalam piring dengan sup panas, kalor dipindahkan secara konduksi dari cairan ke logam.

Konduksi Dari api ke pot dan pot ke air

Saat kita merebus air, panasnya dialirkan dari nyala api ke panci berisi air. Dari sana, kalor dipindahkan secara konduksi ke air dan menyebabkannya mencapai titik didihnya.

Bagaimana makanan tetap dingin dan segar di lemari es? Di samping Anda pernah melihat meskipun seluruh kompartemen bagian dalam kulkas itu dingin, di luar atau bagian belakang kulkas itu hangat? Di sini kulkas menarik panas dari kompartemen dalamnya dan memindahkannya ke daerah di luar. Inilah sebabnya bagian belakang kulkas hangat. ‘Proses termodinamika’ melibatkan energi kalor yang bergerak di dalam suatu sistem atau di antara sistem. Mari kita pelajari lebih lanjut tentang mereka. Jenis Proses Termodinamika ada 5:

  1. Proses isobarik
  2. Proses isokorik
  3. Proses isotermal
  4. Proses adiabatik
  5. Proses kuasi-statis

Proses isobarik

“Iso” artinya sama, dan “barik” berarti tekanan. Proses selama tekanan sistem tetap konstan disebut proses termodinamika isobarik. Misalkan ada bahan bakar dalam pengaturan piston dan silinder. Ketika bahan bakar ini terbakar, tekanan gas, dihasilkan di dalam mesin. Tetapi jika gas dibiarkan mengembang dengan membiarkan piston bergerak ke luar, tekanan sistem bisa konstan.

Kurva PV proses isobarik
Kurva PV proses isobarik

Secara praktis, tidak mungkin untuk mencapai tekanan konstan dan konstan yang ideal. Proses isobarik adalah proses di mana tekanan konstan. Kuantitas gas dalam proses isobarik tetap konstan dan usaha yang dilakukan oleh sistem secara langsung mendorong perubahan volume atau suhu sistem.

Kurva PV isobarik
Kurva PV isobarik

Proses Isokorik

Proses, di mana volume sistem tetap konstan, adalah proses isokorik. Pemanasan gas dalam silinder tertutup adalah contoh dari proses isokorik. Perubahan suhu untuk jumlah kalor tertentu ditentukan oleh kalor spesifik gas pada volume konstan.
usaha yang dilakukan dalam proses isokorik

W = ∫PdV

Di sini, dV = 0
Karenanya, W = 0

Proses Isotermal

Dalam proses isotermal, tidak ada perubahan suhu, itu berarti suhunya tetap konstan. Seperti halnya air panas disimpan dalam termos, jika kita mengeluarkan sejumlah air tertentu dari termos, tetapi dipertahankan suhunya konstan maka proses dikatakan sebagai proses isotermal.

proses isotermal
proses isotermal

Proses adiabatik

Proses, di mana kandungan panas sistem tetap konstan, adalah proses adiabatik. Selama proses ini kalor tidak memasuki sistem atau meninggalkan sistem. Untuk proses adiabatik,

ΔQ = 0

Kemudian menurut hukum termodinamika pertama,

ΔU + ΔW = ΔQ = 0

di mana, Q adalah kalor yang dipasok ke sistem dan W adalah usaha yang dilakukan oleh sistem dan U adalah energi dalam sistem.

Proses Kuasi-Statis

Ketika suatu proses adalah sistem yang tetap dekat dengan keadaan keseimbangan pada setiap waktu, proses tersebut akan disebut sebagai proses kuasi-statis atau proses kuasi-keseimbangan. Misalnya, jika seseorang turun dari atap ke lantai dengan bantuan tangga maka itu adalah proses yang kuasi-statis. Tetapi jika dia melompat dari atap ke lantai dasar maka itu tidak akan menjadi proses kuasi-statis.

Pertanyaan untuk Anda

Proses di mana energi internal sistem tetap konstan adalah:

a. Adiabatik b. Isobarik

c. Isokorik d. Isotermal

jawab. Isotermal

Energi internal adalah fungsi dari temperatur saja. Oleh karena itu, dalam kasus proses isotermal, itu akan konstan.

Termometer Klinis adalah termometer yang digunakan untuk mengukur suhu tubuh. Seringkali cairan di dalamnya adalah merkuri. Hal ini sangat akurat karena memiliki tempat yang sempit di mana cairan naik sangat cepat. Dan berikut ini merupakan ulasan tentang pengertian termometer klinis yang lebih detail lagi semoga bermanfaat!

Pengertian

Termometer klinis adalah termometer yang digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia. Kebanyakan yang dibuat pada abad ke-20 adalah termometer air raksa. Mereka akurat dan sensitif, membutuhkan tempat yang memungkinkan merkuri naik sangat cepat ketika ada kenaikan suhu.

Kegunaan

Termometer klinis digunakan di klinik oleh dokter, sehingga mereka juga disebut termometer dokter atau termometer medis. Sebagian besar menunjukkan skala Celcius dan skala suhu Fahrenheit, dan beroperasi dari 35 derajat Celcius hingga 42 derajat Celcius.

Termometer klinis disebut juga termometer demam. Termometer ini digunakan oleh dokter untuk mengukur suhu tubuh pasien. Pada keadaan sehat, suhu tubuh manusia sekitar 37 C. Tetapi pada saat demam, suhu tubuh dapat melebihi angka tersebut, bahkan bisa mencapai angka 40.

Skala pada termometer klinis hanya dari 35 C hingga 43 C. Hal ini sesuai dengan suhu tubuh manusia, suhu tubuh tidak mungkin di bawah 35 C dan melebihi 43 C. Termometer Klinis biasanya digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia.

Termometer medis dibersihkan sebelum dan sesudah digunakan, dengan alkohol.

Selama berabad-abad, termometer medis besar, dan butuh beberapa menit untuk mendaftarkan suhu. Pada 1860-an lebih kecil, yang lebih baik dibuat, dan dengan demikian termometer lebih sering digunakan. Termometer telinga diciptakan pada 1960-an, yang bekerja dengan cepat dan mudah. Termometer digital mulai tersebar luas di akhir abad ke-20.

Cara menggunakan :

Mula-mula,periksa terlebih dahulu apakah termometer sudah menunjukkan suhu dibawah 35°C.Jika belum,termometer kita kibas-kibaskan sehingga menunjukkan suhu kurang dari 35°C.Selanjutnya,pasang thermometer itu di bawah ketiak atau lipatan tubuh selama kira-kira 5 menit.Setelah itu,ambil thermometer dari tubuh dan baca pada skala termometer.Skala yang ditunjukkan termometer menunjukkan suhu tubuh pasien pada keadaan itu.

Skala Suhu :

  • 35°C sampai dengan 42°C
  • Jenis Zat Muai :
  • Raksa atau alkohol.
  • Tingkat Ketelitian :
  • 0,1°C

Kelebihan :

Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien.

bbb

Kekurangan :

Termometer klinis harus dikibas-kibaskan terlebih dahulu sebelum digunakan agar kembali ke posisi normal.

Klasifikasi berdasarkan lokasi

Suhu dapat diukur di berbagai lokasi pada tubuh yang mempertahankan suhu yang cukup stabil (terutama oral, aksila, rektal, timpani, atau temporal). Suhu normal sedikit berbeda tiap lokasi; pembacaan oral 37 ° C tidak sesuai dengan pembacaan rektal, temporal, dll. dengan nilai yang sama. Ketika suhu dikutip, lokasi juga harus ditentukan. Jika suhu dinyatakan tanpa kualifikasi (mis., Suhu tubuh tipikal) biasanya diasumsikan sub-lingual. Perbedaan antara suhu inti dan pengukuran di lokasi yang berbeda, yang dikenal sebagai bias klinis. Pengukuran tunduk pada bias klinis yang bergantung pada lokasi dan variabilitas antara serangkaian pengukuran (standar deviasi perbedaan). Sebagai contoh, satu penelitian menemukan bahwa bias klinis suhu rektal lebih besar daripada suhu telinga yang diukur dengan pemilihan termometer yang sedang diuji, tetapi variabilitasnya lebih sedikit.

Cairan didefinisikan sebagai bahan fluida yang tidak memiliki bentuk tetap melainkan volume tetap; Ini adalah salah satu dari tiga keadaan materi. Cairan memiliki kemampuan untuk mengalir sekaligus berbentuk seperti wadahnya. Pada saat yang sama, ia menahan kompresi dan mempertahankan kepadatan yang cukup konstan. Mengingat bahwa suhu secara langsung mempengaruhi energi kinetik molekul dalam cairan, efek suhu terhadap cairan dapat dijelaskan dalam teori kinetik molekuler.

Secara umum, cairan cenderung menjadi “lebih tipis” ketika suhunya meningkat. Misalnya, madu dan minyak cenderung mengalir lebih baik pada suhu yang lebih tinggi. Oleh karena itu, peningkatan suhu menurunkan viskositas. Jawaban A dan Jawaban B salah.

Secara umum, cairan cenderung memuai ketika suhunya meningkat. Misalnya, massa air mendidih yang sama menempati volume lebih banyak pada 100 derajat Celcius daripada pada 20 derajat Celcius. Oleh karena itu, peningkatan suhu menurunkan kepadatan.

Sementara kerapatan cairan umumnya menurun dengan meningkatnya suhu, hal ini tidak selalu terjadi. Misalnya, kerapatan air antara sekitar 0 dan 4 derajat Celcius sebenarnya akan meningkat dengan meningkatnya suhu.

Kalor

Kenaikan suhu cairan menyebabkan kenaikan kecepatan rata-rata molekulnya. Seiring suhu cairan meningkat, molekul bergerak lebih cepat sehingga meningkatkan energi kinetik cairan. Selanjutnya, semakin tinggi suhu cairan, semakin rendah viskositasnya karena peningkatan energi kinetik mengurangi kekuatan daya tarik antarmolekul. Viskositas adalah kuantitas yang menggambarkan ketahanan cairan terhadap aliran.

Karena energi kinetik berbanding lurus dengan suhu, cairan yang dipanaskan berlebih akan membentuk gas. Sifat ini dapat ditunjukkan dalam percobaan dengan memanaskan cairan. Pembakar Bunsen adalah salah satu metode yang paling umum digunakan untuk memanaskan cairan di lab sains.

Dingin

Seiring suhu cairan turun, kecepatan molekulnya melambat. Karena kecepatan molekul melambat, energi kinetik juga berkurang, sehingga meningkatkan daya tarik antarmolekul cairan.

Daya tarik ini pada gilirannya membuat cairan lebih kental karena viskositas berbanding terbalik dengan suhu fluida. Oleh karena itu, jika cairan didinginkan secukupnya, kemungkinan akan mengkristal, berubah menjadi bentuk padatnya. Properti ini dapat ditunjukkan dalam eksperimen sederhana yang melibatkan freezer dan berbagai jenis cairan.

Suhu

Kepadatan cairan dipengaruhi oleh perubahan suhu. Meningkatnya suhu umumnya menurunkan massa jenis dan sebaliknya. Selama eksperimen, berkenaan dengan volume, cairan umumnya melebar saat dipanaskan dan berkontraksi saat didinginkan.

Dalam istilah yang lebih sederhana, cairan meningkat volumenya seiring kenaikan suhu yang substansial dan mengalami penurunan volume saat terjadi penurunan suhu yang signifikan. Sebuah pengecualian, adalah air yang memiliki suhu antara 0 ° C dan 4 ° C.

Keadaan transisi

Selama percobaan, ketika suhu cairan berubah, cairan mengalami transformasi tertentu yang mempengaruhi keadaan eksistensinya. Misalnya, ketika cairan dipanaskan, ia akan menguap dan berubah menjadi gas.

Titik dimana cairan berubah menjadi gas dikenal sebagai titik didihnya. Bila suhu diturunkan ke tingkat di mana cairan mengkristal dan menjadi padat, titik di mana ia mengubah keadaannya dikenal sebagai titik bekunya.

Hukum ke nol termodinamika dimulai dengan definisi sederhana dari kesetimbangan termodinamika. Hal ini menemukan sejumlah sifat dari objek, seperti tekanan dalam volume gas, panjang batang logam, atau konduktivitas listrik dari kawat, dapat berubah ketika obyek dipanaskan atau didinginkan. Jika dua benda tersebut dibawa ke dalam kontak fisik ada awalnya perubahan dalam milik kedua objek.

Mari kita anggap bahwa ada dua benda pada suhu yang berbeda, satu panas dan satu dingin. Ketika kedua benda ini saling bersentuhan, suhu kedua benda akan berubah. Benda yang panas akan cenderung menjadi lebih dingin sedangkan benda yang dingin akan cenderung menjadi lebih panas. Akhirnya kedua benda akan mencapai suhu yang sama dan mereka dikatakan berada dalam kesetimbangan termodinamika satu sama lain. Dalam sistem terisolasi ketika tidak ada perubahan dalam sifat makroskopik sistem seperti entropi, energi internal dll, dikatakan dalam kesetimbangan termodinamika. Keadaan sistem yang berada dalam kesetimbangan termodinamika ditentukan oleh sifat intensif seperti suhu, tekanan, volume, dll.

Setiap kali sistem berada dalam kesetimbangan termodinamika, ia cenderung tetap dalam keadaan ini tanpa batas dan tidak akan berubah secara spontan. Jadi ketika sistem berada dalam kesetimbangan termodinamika tidak akan ada perubahan spontan dalam sifat makroskopiknya.

Pengertian Kesetimbangan Termodinamika

8Mesin panas klasik Carnot

Dalam termodinamika, suatu sistem termodinamik disebut berada dalam kesetimbangan termodinamik bila sistem tersebut berada dalam keadaan setimbang mekanis, setimbang termal dan setimbang secara kimia. Dalam kesetimbangan termodinamik, tidak ada kecenderungan untuk terjadi perubahan keadaan, baik untuk sistem maupun untuk lingkungannya.

Kesetimbangan mekanis terjadi apabila tidak ada gaya yang takberimbang di bagian dalam sistem, dan juga antara sistem dan lingkungannya. Dalam kesetimbangan termal, semua bagian sistem bertemperatur sama, dan sistem juga memiliki suhu yang sama dengan lingkungannya.

Dalam kesetimbangan kimia, suatu sistem tidak mengalami perubahan spontan dalam struktur internalnya, seperti reaksi kimia. Sistem dalam kesetimbangan kimia juga tidak mengalami perpindahan materi dari satu bagian sistem ke bagian sistem lainnya, seperti difusi atau pelarutan.

Bila ketiga syarat kesetimbangan tersebut tidak dipenuhi, maka sistem termodinamik disebut berada dalam keadaan tidak setimbang.

Termodinamika klasik meliputi keadaan kesetimbangan dinamis. Keadaan lokal dari suatu sistem pada kesetimbangan termodinamika ditentukan oleh nilai dari parameter intensifnya, seperti tekanan dan suhu. Untuk lebih spesifik, kesetimbangan termodinamika dikarakteristikkan oleh potensial termodinamika minimum, seperti energi bebas Helmhlotz, yaitu sistem pada suhu dan volume sama:

A = U – TS;

atau energi bebas Gibbs, yaitu sistem dengan tekanan dan suhu tetap:

G = H – TS.

di mana T = suhu, S = entropi, U = energi dalam dan H= entalpi. Energi bebas Helmholtz sering dinotasikan dengan simbol F, tetapi penggunaan A dipilih oleh IUPAC.

Proses yang mengatur suatu kesetimbangan termodinamika disebut termalisasi. Suatu contoh adalah suatu sistem dengan partikel yang berinteraksi tidak terganggu oleh pengaruh luar. Dengan interaksi, mereka akan menggabungkan energi/momentum di antara mereka dan mencapai suatu keadaan di mana statistik umum tidak berubah terhadap waktu.

Kondisi untuk Kesetimbangan Termodinamika

Sistem dikatakan dalam kesetimbangan termodinamika jika kondisi untuk ketiga kesetimbangan berikut dipenuhi:

  • Kesetimbangan mekanik
  • Kesetimbangan kimia
  • Kesetimbangan termal

Kesetimbangan mekanik:

Ketika tidak ada gaya yang tidak seimbang di dalam sistem dan antara sistem dan lingkungan, sistem dikatakan berada di bawah keseimbangan mekanik. Sistem juga dikatakan berada dalam kesetimbangan mekanik jika tekanan di seluruh sistem dan antara sistem dan sekitarnya sama. Setiap kali beberapa gaya yang tidak seimbang ada di dalam sistem, mereka akan dinetralkan untuk mencapai kondisi keseimbangan. Dua sistem dikatakan berada dalam kesetimbangan mekanis satu sama lain jika tekanannya sama.

Kesetimbangan kimia:

Sistem dikatakan dalam kesetimbangan kimia ketika tidak ada reaksi kimia yang terjadi di dalam sistem atau tidak ada transfer materi dari satu bagian sistem ke bagian lain karena difusi. Dua sistem dikatakan berada dalam kesetimbangan kimia satu sama lain jika potensial kimianya sama.

Kesetimbangan termal:

Ketika sistem berada dalam kesetimbangan mekanik dan kimia dan tidak ada perubahan spontan dalam sifat-sifatnya, sistem dikatakan dalam kesetimbangan termal. Ketika suhu sistem seragam dan tidak berubah di seluruh sistem dan juga di sekitarnya, sistem dikatakan kesetimbangan termal. Dua sistem dikatakan setimbang termal satu sama lain jika suhunya sama.

Agar sistem menjadi kesetimbangan termodinamika, sistem harus berada di bawah kesetimbangan mekanik, kimia, dan termal. Jika salah satu dari kondisi di atas tidak terpenuhi, sistem dikatakan tidak seimbang.