ILMU TERMODINAMIKA : PERPINDAHAN KALOR

Pernahkah kalian menanak nasi? Menurut pendapatmu, peristiwa apa yang menyebabkan beras yang bertekstur keras dapat berubah menjadi nasi yang lunakdan lembut? Tentu hal ini terjadi karena adanya perpindahan kalor dari  api kompor ke beras dan air yang berada dalam wadah pemasak itu. Bagaimanakah cara kalor berpindah? Ada tiga cara perpindahan kalor, yaitu  konduksi, konveksi, dan radiasi.

1. Konduksi  

Proses perpindahan kalor melalui suatu zat tanpa diikuti perpindahan bagian-bagian zat itu disebut konduksi  atau hantaran. Misalnya, salah satu ujung batang besi kita panaskan. Akibatnya, ujung besi yang lain akan terasa panas. 

Coba perhatikan gambar berikut:

Pada batang besi yang dipanaskan, kalor berpindah dari bagian yang panas ke bagian yang dingin. Jadi, syarat terjadinya konduksi kalor pada suatu zat adalah adanya perbedaan suhu. Berdasarkan kemampuan menghantarkan kalor, zat dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang mudah menghantarkan kalor (penghantar yang baik). Isolator adalah zat yang sulit menghantarkan kalor (penghantar yang buruk).

2. Konveksi
Proses perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan  perpindahan bagian-bagian yang dilaluinya disebut konveksi atau aliran.  Konveksi dapat terjadi pada zat cair dan gas.
a. Konveksi pada Zat Cair
Syarat terjadinya konveksi padaz at cair adalah adanya  pemanasan. Hal ini disebabkan partikel-partikel zat cair ikut berpindah  tempat.
b. Konveksi pada Gas

Konveksi terjadi pula pada gas, misalnya udara.  Seperti halnya pada air, rambatan (aliran) kalor dalam gas (udara)  terjadi dengan cara konveksi. Beberapa peristiwa yang terjadi akibat adanya konveksi udara adalah sebagai berikut.

1) Adanya angin laut. Angin laut terjadi pada siang hari. Pada siang  hari, daratan lebih cepat menjadi panas daripada lautan sehingga  udara di daratan naik dan digantikan oleh udara dari lautan.
2). Adanya angin darat, Angin darat terjadi pada malam hari.  Pada malam hari, daratan lebih cepat menjadi dingin daripada lautan.  Dengan demikian, udara di atas lautan naik dan digantikan oleh udara dari daratan.

3) Adanya sirkulasi udara pada ruang kamar di rurnah
4) Adanya cerobong asap pabrik.

3. Radiasi

Proses perpindahan kalor tanpa zat perantara disebut radiasi atau  pancaran. Kalor diradiasikan dalam bentuk gelombang elektromagnetik,  gelombang radio, atau gelombang cahaya. Misalnya, radiasi panas dari api  Apabila kita berdiam di dekat api unggun, kita merasa hangat.  Kemudian, jika kita memasang selembar tirai di antara api dan kita, radiasi  kalor akan lerhalang oleh tirai itu. Dengan demikian, kita dapat mengatakan  bahwa:

Kalor dari api unggun atau matahari dapat dihalangi oleh tabir sehingga kalor tidak dapat merambat.  Ada beberapa benda yang dapat menyerap radiasi kalor atau menghalanginya. Alat yang digunakan untuk mengetahui atau  menyelidiki adanya radiasi disebut termoskop, seperti yang tampak  pada gambar berikut:

Dari hasil penyelidikan dengan menggunakan termoskop, kita  dapat mengetahui bahwa:

1) Permukaan yang hitam dan kusam adalah penyerap atau  permancar radiasi kalor yang baik.
2) Permukaan yang putih dan mengkilap adalah penyerap atau  pemancar radiasi yang buiruk.

4. Mencegah Perpindahan Energi Kalor 

Energi kalor dapat dicegah untuk berpindah dengan mengisolasi ruang  tersebut. Misalnya, pada penerapan beberapa peralatan rumah tangga,  seperti termos dan setrika listrik.

a. Termos

Mengapa permukaan di dalam botol termos mengilap?  Dindinnya berlapis dua  ruang  di antara kedua dinding itu dihampakan. Dengm demikian, zat  cair yang ada di dalamnya tetap  panas untuk waktu yang relatif  lama. Termos dapat mencegah  perpindahan kalor, baik secara  konduksi, konveksi, maupun  radiasi.

b. Setrika Listrik

Mengapa pakaian yang disetrika menjadi halus atau  tidak kusut? Di dalam setrika listrik terdapat filamen dari bahan nikelin yang berbentuk kumparan. Kurnparan nikelin ini ditempatkan  pada dudukan besi. Ketika listrik mengalir, filamen setrika listrik menjadi  panas. Panas ini dikonduksikan pada dudukan besi dan akhirnya dikonduksikan pada pakaian yang disetrika. Dengan demikian, setrika mengkonduksi kalorpada  pakaian yang disetrika.

SUMBER : http://memetmulyadi.blogspot.com

ILMU TERMODINAMIKA : FASE ZAT

Fase adalah besaran zat yang mempunyai struktur fisika dan komposisi kima yang homogen. Struktur fisika dikatakan homogen apabila terdiri dari gas saja, cair saja, atau padat saja. Sistem dapat terdiri dari dua fase seperti cair dan gas. Komposisi kimianya dikatakan homogen apabila zat terdiri satu bahan kimia yang dapat berbentuk, padat, cair atau gas atau campuran dari dua atau tiga bentuk itu. Campuran gas seperti udara atmosfer dianggap senyawa tunggal. Zat murni memiliki komposisi yang seragam dan tidak berubah.

Zat murni dapat berada dalam beberapa fase:

1.      Fase padat biasa dikenal dengan es

2.      Fase cair

3.      Fase Uap

4.      Campuran kesetimbangan fase cair dan uap

5.      Campuran kesetimbangan fase padat dan cair

6.      Campuran kesetimbangan fase padat dan uap

Benda pada umumnya memiliki 3 fase yaitu:

a.     Fase Padat

Dalam keadaan padatan gaya-gaya intermolekul menjaga molekul-molekul berada dalam

hubungan spasial tetap. Letak molekul sangat berdekatan dan teratur, gaya tarik

antarmolekul sangat kuat sehingga gerakan molekul tidak bebas. Gerakan molekul zat padat

hanya terbatas bergetar(vibrasi) dan berputar(rotasi) di tempat saja. Molekul-molekulnya

tidak mudah dipisahkan sehingga bentuknya selalu tetap.

b.     Fase Cair

Dalam cairan, gaya-gaya antarmolekul menjaga molekul tetap berada berdekatan, namun

tidak ada hubungan spasial yang tetap. Gerakan molekul cukup bebas, bentuknya mudah

berubah tetapi volumenya tetap. Molekul zat cair dapat berpindah tempat tetapi tidak

mudah meninggalkan kelompoknya karena masih terdapat gaya tarik menarik.

C.          Fase Gas

Dalam keadaan gas molekul lebih terpisah dan gaya tarik antarmolekul relatif tidak

mempengaruhi gerakannya. Bergerak sangat bebas karena gaya tarik menarik antarmolekul

hampir tidak ada. Volume dan bentuknya mudah berubah. Zat gas dapat mengisi seluruh

ruangan yang ada.

Fase-fase suatu zat(padat, cair, gas) dapat terbentuk pada temperatur dan tekanan tertentu

yang tak dapat saling berubah yang dapat menunjukkan kesetimbangan fase zat-zat tersebut

Perubahan fase/transisi fase adalah perubahan wujud zat dari satu fase ke fase yang lain. Suhu/temperatur zat selama proses transisi fase ini adalah tetap dan suhu ini dinamakan suhu transisi. Perubahan Fase merupakan efek dari adanya salah satu sifat fisika zat, yaitu wujud. Sifat fisika zat sendiri ialah sifat yang dapat diamati secara langsung tanpa mengubah susunan zat, misalnya wujud, warna, kelarutan, daya hantar listrik, dan kemagnetan, titik lebur dan titik didih.

Secara harfiah, perubahan fasa terjadi saat sebuah zat berubah dari satu wujud ke wujud yang lain. Misalnya dari gas ke cair, cair ke padat, padat ke gas, dan sebaliknya. Setiap proses melibatkan panas, baik panas itu dilepas oleh zat ataupun diterima oleh zat, tapi tidak melibatkan perubahan temperatur.Adapun faktor faktor yang mempengaruhi terjadinya perubahan fase, yaitu :

1.  suhu zat

2.  tekanan permukaannya

Dapat disimpulkan perubahan fase zat adalah perubahan wujud dari satu fase ke fase yang lain serta dipengaruhi oleh suhu zat dan tekanan permukaannya. 

Zat dapat berada dalam tiga wujud, yaitu padat, cair, dan gas. Pada saat terjadi perubahan wujud, misalnya dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi gas, selalu disertai dengan pelepasan atau penyerapan kalor. Akan tetapi perubahan wujud tidak disertai dengan perubahan suhu. Perubahan fase zat (benda) dapat dijelaskan melaui diagram berikut :

a.  Mencair dan Membeku

Air (H₂ O) dalam fase padat bentuk dan volumenya tidak berubah. Air dalam fase padat disebut es. Jika es dinaikkan temperaturnya, es mulai mencair dan akhirnya es berubah menjadi air semuanya. Dalam perubahan fase dari fase padat ke fase cair temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik lebur. Kalor yang terlibat dalam perubahan fase ini disebut kalor laten, dalam hal ini disebut kalor lebur. Sedangkan proses perubahan fase padat ke fase cair disebut mencair.Contoh peristiwa mencair pada saat batu es dimasukkan ke dalam air dan didiamkan beberapa saat.

Sedangkan pada proses perubahan fase cair ke fase padat dikenal titik beku dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut sebagai kalor pembekuan. Proses perubahan fase cair ke fase padat disebut membeku. Contoh peristiwa membeku pada saat air dimasukkan ke dalam freezer lemari es.

Grafik berikut adalah grafik proses meleburnya es dari temperatur -5⁰C hingga temperaturnya 0⁰C. Kemudian pada temperatur 0⁰C, es dipanaskan atau diberikan kalor, dan ternyata temperatur es tidak mengalami perubahan, tetapi es berubah wujud menjadi air.

Hasil percobaan para ilmuan menunjukkan bahwa kalor lebur sama dengan kalor beku. Jadi kalor suatu zat didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan oleh satu satuan massa zat untuk melebur seluruhnya pada titik leburnya. Jika suatu zat massanya m gram, untuk melebur seluruhnya dbutuhkan kalor sebesar Q joule. Berdasarkan definisi ini, kalor lebur zat (L) dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

L =                 Q = m.L

Keterangan : Q = Kalor (Joule)

L  = Kalor Lebur zat (Joule/kg)

m = massa zat

b.  Menguap dan Mengembun

Menguap merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi gas. Air di permukaan laut dan permukaan bumi menguap karena pengaruh pemanasan oleh sinar matahari. Setelah uap mencapai keadaan jenuh di udara, akan terjadi proses pengembunan, dan akan turun kembali ke bumi menjadi hujan.

Air (H₂ O) dalam fase cair disebut air. Air volumenya tetap tetapi bentuknya berubah-ubah sesuai dengan wadahnya. Jika air dinaikkan temperaturnya, maka air mulai mendidih dan berubah sifatnya menjadi uap air (H₂ O). Dalam perubahan fase dari fase cair ke fase gas temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik uap. Kalor yang terlibat dalam perubahan faseini disebut kalor laten, dalam hal ini disebut kalor penguapan. Sedangkan proses perubahan fase cair ke fase gas disebut menguap. Contoh penguapan ialah ketika air dipanaskan di atas api maka lama kelamaan air akan menjadi uap (gas) atau titik-titik air.

Kebalikan dari proses penguapan disebut pengembunan. Pada proses pengembunan terjadi pembebasan kalor. Besarnya kalor yang dibebaskan oleh suatu zat ketika ketika terjadi pengembunan disebut kalor laten pengembunan atau kalor embun. Proses perubahan fase gas ke fase cair disebut mengembun.Contoh dari peristiwa mengembun ialah ketika menuangkan air dingin ke gelas beling, maka di permukaan luar gelas akan muncul uap karena ada perbedaan suhu.

c.  Mengkristal dan Menyublim

Jika kondisi alam memungkinkan, maka fase gas dapat berubah langsung ke fase padat atau sebaliknya. Perubahan dari fase gas ke fase padat disebut mengkristal. Dalam peristiwa menyublim dikenal titik sublimasi dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut kalor sublimasi. Sedangkan perubahan dari fase padat ke fase gas disebut melenyap (ada orang yang menyebut menyublim). Contoh peristiwa menyublim atau melenyap terjadi pada pengharum ruangan atupun kamper. Dalam peristiwa melenyap dikenal titik lenyap (ada orang yang menyebut titik sublimasi) dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut kalor pelenyapan (ada orang yang menyebut kalor sublimasi).

Dari uraian tersebut di atas dikenal temperatur tetap pada perubahan fase zat, yaitu:

1. titik embun = titik uap

2. titk lebur = titik beku dan

3. titik sublimasi = titik lenyap.

Dari uraian tersebut di atas juga dikenal istilah kalor laten, yaitu kalor yang diperlukan atau dilepaskan pada saat perubahan fase zat. Kalor laten tersebut adalah:

1. kalor pengembunan = kalor penguapan

2. kalor lebur = kalor beku dan

3. kalor sublimasi = kalor pelenyapan.

Berikut tabel kalor (lebur dan uap) dan titik (lebur dan didih) untuk beberapa jenis zat :

4 HUKUM DASAR TERMODINAMIKA

Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu:

• Hukum Awal (Zeroth Law) Termodinamika

Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya.

• Hukum Pertama Termodinamika

Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem.

Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum universal dari kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas sebagai suatu bentuk perpindahan energi. Pernyataan paling umum dari hukum pertama termodinamika ini berbunyi:

Kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah energi panas yang ditambahkan ke dalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya , yang dikatakan oleh James Presscottyang melalui eksperimen-eksperimennya berhasil menyimpulkan bahwa panas dan kerja saling dapat dikonversikan. Pernyataan eksplisit pertama diberikan oleh Rudofl Clausiuss pada1850: "Terdapat suatu fungsi keadaan E, yang disebut 'energi', yang diferensialnya sama dengan jumlah kerja yang dipertukarkan dengan lingkungannya pada suatu proses adiabatik."

• Hukum kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya.

Formulasi Kelvin-Planck atau hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa adalah tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diperoleh dari suatu reservoir  pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik. Hukum kedua termodinamika mengatakan bahwa aliran kalor memiliki arah; dengan kata lain, tidak semua proses di alam semesta adalah reversible (dapat dibalikkan arahnya). Sebagai contoh jika seekor beruang kutup tertidur di atas salju, maka salju dibawah tubuh nya akan mencair karena kalor dari tubuhberuang tersebut. Akan tetapi beruang tersebut tidak dapat mengambil kalor dari salju tersebut untuk menghangatkan tubuhnya. Dengan demikian, aliran energi kalor memiliki arah, yaitu dari panas ke dingin. Satu aplikasi penting dari hukum kedua adalah studi tentang messin kalor.

• Hukum ketiga Termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa perubahan entropi DS_t yang berkaitan dengan perubahan kimia atau perubahan fisika bahan murni pada T=0.

Transisi yakni perubahan fisika, dalam zat (misalnya belerang) dari struktur A (rombik) ke B (monoklinik) pada suhu normal disertai dengan perubahan entropi; ini diilustrasikan secara skematik di ilustrasi T8. Dapat ditunjukkan secara eksperimen, bahwa bila suhunya mendekati 0 K, perubahan entropi transisi DS_t menurun. Karena 0 K tidak dapat dicapai secara eksperimen, hal ini diungkapkan secara matematik

Lim DS_t = 0, T=0

Secara intuitif hukum ketiga dapat dipahami dari fakta bahwa pergerakan ionik atau molekular maupun atomik yang menentukan derajat ketidakteraturan dan dengan demikian juga besarnya entropi, sama sekali berhenti pada 0 K. Dengan mengingat hal ini, tidak akan ada perubahan derajat ketidakteraturan dalam perubahan fisika atau kimia dan oleh karena itu tidak akan ada perubahan entropi.

ILMUWAN FISIKA : GALILEO GALILEI

Galileo Galilei (lahir di Pisa, Toscana, 15 Februari 1564 – meninggal di Arcetri, Toscana, 8 Januari 1642 pada umur 77 tahun) adalah seorang astronom, filsuf, dan fisikawan Italia yang memiliki peran besar dalam revolusi ilmiah.

Sumbangannya dalam keilmuan antara lain adalah penyempurnaan teleskop, berbagai pengamatan astronomi, dan hukum gerak pertama dan kedua (dinamika). Selain itu, Galileo juga dikenal sebagai seorang pendukungCopernicus mengenai peredaran bumi mengelilingi matahari.

Biografi

Galileo Galilei dilahirkan di Pisa, Tuscany pada tanggal 15 Februari 1564 sebagai anak pertama dari Vincenzo Galilei, seorang matematikawan dan musisi asal Florence, dan Giulia Ammannati. Ia sudah dididik sejak masa kecil. Kemudian, ia belajar di Universitas Pisa namun terhenti karena masalah keuangan. Untungnya, ia ditawari jabatan di sana pada tahun 1589 untuk mengajar matematika. Setelah itu, ia pindah ke Universitas Padua untuk mengajar geometri, mekanika, dan astronomi sampai tahun 1610. Pada masa-masa itu, ia sudah mendalami sains dan membuat berbagai penemuan.

Pada tahun 1612, Galileo pergi ke Roma dan bergabung dengan Accademia dei Lincei untuk mengamati bintik matahari. Pada tahun itu juga, muncul penolakan terhadap teoriNicolaus Copernicus, teori yang didukung oleh Galileo. Pada tahun 1614, dari Santa Maria Novella, Tommaso Caccini mengecam pendapat Galileo tentang pergerakan bumi, memberikan anggapan bahwa teori itu sesat dan berbahaya. Galileo sendiri pergi ke Roma untuk mempertahankan dirinya. Pada tahun 1616, Kardinal Roberto Bellarmino menyerahkan pemberitahuan yang melarangnya mendukung maupun mengajarkan teori Copernicus.

Galileo menulis Saggiatore pada tahun 1622, yang kemudian diterbitkan pada 1623. Pada tahun 1624, ia mengembangkan salah satu mikroskop awal. Pada tahun 1630, ia kembali ke Roma untuk membuat izin mencetak buku Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo yang kemudian diterbitkan di Florence pada 1632. Namun, pada tahun itu pula, Gereja Katolik menjatuhkan vonis bahwa Galileo harus ditahan di Siena.

Di bulan Desember 1633, ia diperbolehkan pensiun ke vilanya di Arcetri. Buku terakhirnya, Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno à due nuove scienze diterbitkan di Leiden pada 1638. Di saat itu, Galileo hampir buta total. Pada tanggal 8 Januari 1642, Galileo wafat di Arcetri saat ditemani oleh Vincenzo Viviani, salah seorang muridnya.

Penemuan Termoskop

Sebelum termometer ditemukan, ahli astronomi dan ahli ilmu alam melakukan berbagai usaha untuk dapat menciptakan alat yang dapat mengukur suhu. Mereka mengetahui bahwa temperatur dapat membuat zat memuai. Untuk itu, mereka menggunakan ukuran muai zat sebagai patokan dalam mengukur temperatur. Namun penemuan alat pengukur temperatur tidak dapat dengan mudah diciptakan. Para ahli perlu menemukan zat yang tepat, teknik yang tepat dan skala yang tepat pula untuk dapat mengukur secara cermat.

Termoskop Galileo 

Pada tahun 1593, Galileo Galilei berusaha membuat pengukuran termometer dengan menggunakan pemuaian udara. Alat yang diciptakan oleh Galileo ini kemudian disebut termoskop. Walaupun masih tergolong sangat sederhana, namun secara kasar alat ini sudah dapat mengukur temperatur.

Termoskop Galileo

Termoskop galileo terdiri atas bola gelas sebesar telur ayam yang dihubungkan dengan pipa panjang tertutup berisi air. Di dalam cairan digantungkan sejumlah beban. Umumnya beban tersebut dilekatkan pada bola kaca tersegel yang berisi cairan berwarna untuk efek estetika. Saat suhu berubah, kerapatan cairan di dalam silinder turut berubah yang menyebabkan bola kaca bergerak timbul atau tenggelam untuk mencapai posisi di mana kerapatannya sama dengan cairan sekelilingnya atau terhenti oleh bola kaca lainnya. Bila perbedaan kerapatan bola kaca sangat kecil dan terurutkan sedemikian rupa sehingga yang kurang rapat berada di atas dan yang terapat berada di bawah, hal tersebut dapat membentuk suatu skala suhu.

Daniel Gabriel

Daniel Gabriel Fahrenheit adalah seorang fisikawan dan insinyur Jerman, yang dikenal karena menemukan termometer kaca merkuri pertama (1714), dan mengembangkan skala suhu yang dikenal dengan "Fahrenheit".

Daniel Gabriel Fahrenheit (lahir 24 Mei 1686 – meninggal 16 September 1736 pada umur 50 tahun) adalah seorang fisikawan Jerman.

Daniel Fahrenheit lahir lahir 24 Mei 1686 di Danzig (Gdansk), Commonwealth Polandia-Lithuania. Ia anak tertua dari lima bersaudara. Ayahnya adalah pedagang yang membawa keluarganya hidup berpindah-pindah ke beberapa kota Hansa di Eropa. Kedua orang tua Fahrenheit meninggal secara tiba-tiba akibat memakan jamur beracun saat Fahrenheit berumur 16 tahun. Sejak saat itu, dia meninggalkan pendidikannya dan bekerja pada perusahaan perdagangan di Amsterdam.

Di waktu luangnya, Fahrenheit terus bereksperimen. Pekerjaannya membawa Fahrenheit berkeliling Eropa dan berkenalan dengan tokoh akademis ternama seperti Gottfried Leibenz dan Christian Wolff. Pada tahun 1718, dia berhenti dari pekerjaanya dan mengajar di Amsterdam.

Penemuan

Pada tahun 1724 ia menemukan skema Fahrenheit pertama kali. Pada tahun 1720, setelah melakukan berbagai penelitian, Fahrenheit menemukan bahwa penggunaan air raksa dalam pembuatan alat pengukuran suhu akan menjamin keakuratan. Derajat suhu yang digunakan dalam termometer tersebut kemudian diberi nama Fahrenheit, sesuai nama penemunya.

Skala Fahrenheit

TermommeterCelsius dan
Fahrenheit

Menurut pasal 1724 Fahrenheit, ia menentukan skalanya dengan mengacu pada tiga poin suhu tetap. Suhu terendah yang bisa dicapai dengan mempersiapkan campuran frigorific dari es, air, dan amonium klorida (garam), dan menunggu untuk mencapai keseimbangan. Termometer kemudian ditempatkan ke dalam campuran, kemudian cairan dalam termometer dibiarkan turun ke titik terendah. Lalu titik terendah dalam termometer itu diberi angka 0 ° F. Titik referensi kedua dipilih sebagai pembacaan termometer ketika ditempatkan di air ketika es hanya terbentuk di permukaan, dan ditentukan sebagai 32 ° F. Titik kalibrasi ketiga, diambil sebagai 96 ° F, terpilih sebagai bacaan termometer ketika instrumen itu ditempatkan di bawah lengan atau di mulut.

Fahrenheit datang dengan gagasan bahwa merkuri mendidih sekitar 600 derajat pada skala suhu ini. Bersama ilmuwan lain, ia menunjukkan bahwa air mendidih sekitar 180 derajat di atas titik beku. Skala Fahrenheit  kemudian didefinisikan kembali untuk membuat interval beku-ke-didih tepat 180 derajat, nilai nyaman seperti 180 adalah angka yang sangat komposit , yang berarti bahwa itu adalah merata dibagi menjadi banyak fraksi. Hal ini karena redefinisi skala pada suhu tubuh normal saat diambil sebagai 98,2 derajat, sedangkan 96 derajat pada skala Fahrenheit itu asli.

Sampai beralih ke skala Celsius , skala Fahrenheit banyak digunakan di Eropa. Hal ini masih digunakan untuk pengukuran suhu sehari-hari oleh masyarakat umum di Amerika Serikat.

Kematian

Daniel Gabriel Fahrenheit meninggal di The Hague, Belanda pada 16 September 1736 saat berusia 50 tahun.

ILMUWAN FISIKA TERMODINAMIKA : WALTHER NERNST

Walther Hermann Nernst adalah seorang fisikawan Jerman yang dikenal karena teori di balik perhitungan afinitas kimia sebagaimana yang termaktub dalam hukum ketiga termodinamika, dari situlah ia memenangkan Nobel Prize dalam kimia tahun 1920. Nernst membantu mendirikan bidang kimia fisik modern dan memberikan kontribusi untuk elektrokimia, termodinamika dan solid state physics. Ia juga dikenal dalam mengembangkan persamaan Nernst.

Nernst lahir pada 25 Juni 1864 di Briesen di Prusia Barat (sekarang Wabrzezno, Polandia) sebagai anak dari Gustav Nernst (1827-1888) dan Ottilie Nerger (1833-1876). Ayahnya adalah seorang hakim negara. Nernst memiliki tiga kakak perempuan dan satu adik laki-laki. Adik ketiga meninggal karena kolera. Ia mendapat pendidikan sekolah dasar di Graudenz. Dia belajar fisika dan matematika di Universitas Zürich, Berlin, Graz dan Würzburg, di mana ia menerima gelar doktor tahun 1887. Pada tahun 1889, ia menyelesaikan habilitasi nya di Universitas Leipzig.

Nernst adalah ahli mekanis yang berpikiran bahwa dia selalu memikirkan cara untuk menerapkan penemuan-penemuan baru untuk industri. Selain itu Nernst memiliki hobi berburu dan memancing. Setelah beberapa pekerjaan di Leipzig , ia mendirikan Institut Kimia Fisika dan Elektrokimia di Göttingen .


Penemuan lampu filamen Keramik

Pada tahun 1897 Nernst menemukan sebuah lampu listrik menggunakan batang keramik pijar. Penemuan, yang dikenal sebagai lampu Nernst, adalah penerus lampu karbon dari Edison dan prekursor ke tungsten lampu pijar dari muridnya Irving Langmuir.


Hukum Ketiga Termodinamika 

Nernst meneliti tekanan osmotik dan elektrokimia. Pada tahun 1905, ia mendirikan apa yang disebut sebagai "Teorema Panas baru", kemudian dikenal sebagai hukum ketiga termodinamika (yang menggambarkan perilaku materi karena suhu mendekati nol mutlak). Ini adalah pekerjaan yang membuatnya dikenang, karena menyediakan sarana untuk menentukan energi bebas (dan titik ekuilibrium karena itu) dari reaksi kimia dari pengukuran panas. Theodore Richards mengklaim Nernst telah mencuri ide dari dia, tapi Nernst hampir secara universal dikreditkan dengan penemuan tersebut.

Hukum ketiga Termodinamika
Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

Pada tahun 1911, dengan Max Planck, Nernst  adalah penyelenggara utama pertama Solvay Conference di Brussels. Pada tahun 1912, Pelukis impresionis, Max Liebermann menggambar potretnya.


Kimia Nuklir 

Pada tahun 1918, setelah mempelajari Fotokimia , ia mengusulkan teori reaksi berantai atom. Teori reaksi berantai atom menyatakan bahwa ketika reaksi atom bebas terbentuk dan dapat terurai molekul menjadi atom lebih bebas yang menghasilkan reaksi berantai. Teorinya berkaitan erat dengan proses alami Fisi Nuklir.

Pada tahun 1920, ia menerima Hadiah Nobel dalam bidang kimia sebagai pengakuan atas karyanya dalam kimia panas. Pada tahun 1924, ia menjadi direktur Institut Kimia Fisika di Berlin. Pada tahun 1933 Nernst melanjutkan bekerja di electroacoustics dan astrofisika.


Piano Listrik

Neo-Bechstein-Flügel

Pada tahun 1930 bekerja sama dengan Bechstein dan perusahaan Siemens, Nernst mengembangkan piano listrik, "Neo-Bechstein-Flügel", menggantikan papan, terdengar dengan amplifier radio. Piano menggunakan pickup elektromagnetik untuk dan suaranya diperkuat dengan cara yang sama seperti gitar listrik.


The Nernst glower

Nernst Lamp

Perangkat lainnya, yakni radiator solid-body dengan filamen dari tanah jarang oksida, yang kemudian akan dikenal sebagai the Nernst glower, adalah hal penting dalam bidang spektroskopi inframerah. The Nernst glower beroperasi terbaik pada panjang gelombang 2-14 mikrometer.


Keluarga

Nernst menikah dengan Emma Lohmeyer pada tahun 1892, dari pernikahan tersebut ia memiliki dua putra dan tiga putri. Kedua anak Walther meninggal dalam pertempuran di Perang Dunia I. Dia adalah rekan dari Svante Arrhenius, dan menyarankan membakar lapisan batubara yang tidak digunakan untuk meningkatkan suhu global. Dia adalah seorang kritikus vokal dari Adolf Hitler dan Nazisme, dan tiga anak perempuannya menikahi laki-laki Yahudi.


Kematian

Pada tahun 1933, saat bangkitnya Nazisme menyebabkan akhir karir Nernst sebagai seorang ilmuwan. Nernst meninggal pada tahun 1941 dan dimakamkan di dekat Max Planck, Otto Hahn dan Max von Laue di Göttingen, di Jerman

ILMUWAN FISIKA : RUDOLF JULIUS EMANUEL CLAUSIUS

Rudolf Julius Emanuel Clausius adalah seorang fisikawan dan matematikawan Jerman yang dianggap sebagai salah satu pencetus konsep dasar sains termodinamika. Ia menyempurnakan prinsip Sadi Carnot yang dikenal sebagai Siklus Carnot. Jurnal ilmiahnya yang paling penting, On the mechanical theory of heat, yang muncul tahun 1850, adalah yang pertama kali menyatakan konsep dasar hukum kedua termodinamika. Tahun 1865 ia memperkenalkan konsep entropi. Tahun 1870 ia memperkenalkan teorema virial yang digunakan pada panas. Sebagai ahli ilmu fisika teoritis, ia juga yang meneliti fisika molekul dan electrik.

Biografi

Clausius lahir di Köslin (sekarang Koszalin di Polandia) di Provinsi Pomerania di Prusia 2 Januari 1822. Ayahnya adalah seorang pendeta Protestan dan pengawas sekolah, Rudolf belajar di sekolah ayahnya. Setelah beberapa tahun, ia pergi ke Gymnasium di Stettin (sekarang Szczecin ).

Clausius lulus dari Universitas Berlin pada tahun 1844, di sana ia belajar matematika dan fisika dengan, Gustav Magnus, Peter Gustav Lejeune Dirichlet dan Steiner Jakob. Dia juga belajar sejarah dengan Leopold von Ranke. Tahun 1847, ia mendapat gelar doktor dari University of Halle pada efek optik di atmosfer bumi. Dia kemudian menjadi profesor fisika di Royal Artillery dan Sekolah Teknik di Berlin dan Privatdozent di Universitas Berlin. Pada tahun 1855 ia menjadi profesor di ETH Zürich, Swiss Federal Institute of Technology di Zürich , di mana ia tinggal sampai 1867. Selama tahun itu, ia pindah ke Würzburg dan dua tahun kemudian, pada tahun 1869 ke Bonn.

Pada tahun 1870 Clausius mengikuti korps ambulans di Perang Perancis-Prusia. Ia terluka dalam pertempuran dan mengalami cacat tetap. Atas jasanya Ia dianugerahi Iron Cross.

Istrinya, Adelheid Rimpham, meninggal saat melahirkan pada tahun 1875 dan meninggalkan enam orang anak. Dia terus mengajar, tetapi memiliki sedikit waktu untuk penelitian selanjutnya.

Pada tahun 1886 ia menikah lagi dengan Sophie Sack, dan kemudian memiliki anak lagi.

Dua tahun kemudian, pada tanggal 24 Agustus 1888, Clausius meninggal di Bonn, Jerman.

Penemuan

Clausius adalah ahli fisika teori atau fisika murni. Ia tidak mengadakan experimen. Ia menerapkan matematika untuk membuat teori yang dapat menjelaskan hasil pengamatan dan exprimen orang lain. Pada tahun 1850 ia membuat karya tulis yang mengungkapkan penemuannya, ialah hukum termodinamika II dan entropi termodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari energi dan semua bentuk perubahanya terutama menganai hubungan panas dan kerja.

Hukum termodinamika II berbunyi “Panas tidak dapat dengan sendirinya berpindah dari badan yang lebih dingin ke badan yang lebih panas”. Di alam semesta terjadi decara terus – menerus perpindahan panas atau energi dari badan angkasa yang panas ke badan angkasa yang dingin. Maka berabad-abad kemudian semua panas atau energi akan terbagi merata keseluruh bagian alam semesta. Keadaan seimbang ini disebut entropi. Ini berati dunia kiamat, karena semua gerak dan kehidupan berhenti.

Clasius juga mengemukakan teori elektrolisis atau elektrolisa, ialah penguraian zat cair denga aliran listrik searah. Para ilmuan sebelumnya berpendapat bahwa dalam entrolisis, air terurai menjadi hidrogen dan oksigen karena gaya listrik. Tapi Clasius berpendapat bahwa atom-atom molekul selalu bertukar. Gaya listrik hanya megarahkan pertukaran itu.

Pekerjaan

Tesis PhD Clausius tentang pembiasan cahaya mengusulkan agar kita melihat langit biru di siang hari, dan berbagai nuansa merah saat matahari terbit dan matahari terbenam karena refleksi dan refraksi cahaya. Kemudian, Lord Rayleigh akan menunjukkan bahwa itu sebenarnya disebabkan oleh hamburan cahaya, tapi terlepas, Clausius menggunakan pendekatan yang jauh lebih matematika daripada beebrapa teori yang pernah muncul.

Makalahnya yang paling terkenal, "Über die bewegende Kraft der Wärme" diterbitkan pada tahun 1850, dan ditangani dengan teori mekanik panas. Dalam tulisan ini, ia menunjukkan bahwa ada kontradiksi antara prinsip Carnot dan konsep konservasi energi. Clausius menunjukkan kembali hukum kedua termodinamika untuk mengatasi kontradiksi ini (hukum ketiga dikembangkan oleh Walther Nernst, sekitar 1906-1912). Tulisan ini membuatnya terkenal di kalangan ilmuwan.

Pernyataan paling terkenal Clausius 'dari hukum kedua termodinamika diterbitkan dalam bahasa Jerman pada tahun 1854, dan dalam bahasa Inggris pada tahun 1856.

“Panas tidak dapat dengan sendirinya berpindah dari badan yang lebih dingin ke badan yang lebih panas”

Selama tahun 1857, Clausius berkontribusi pada bidang teori kinetik setelah penyulingan Agustus Kronig gas model-kinetik yang sangat sederhana untuk memasukkan gerakan translasi molekul, rotasi dan vibrasi. Dalam karya yang sama ia memperkenalkan konsep ' Berarti jalan bebas 'dari sebuah partikel.

Clausius menyimpulkan hubungan Clausius-Clapeyron dari termodinamika. Hubungan ini, yang merupakan cara karakteristik fase transisi antara dua negara materi seperti padat dan cair , awalnya dikembangkan pada tahun 1834 oleh Émile Clapeyron .

Entropi

Pada tahun 1865, Clausius memberikan versi matematika pertama dari konsep entropi, dan juga memberi namanya. Dia menggunakan 'Clausius' (simbol: Cl) untuk entropi. Clausius memilih kata "entropi" dari bahasa Yunani, en tropein +, adalah "konten transformatif" atau "content transformasi" ("Verwandlungsinhalt").

1 Clausius (Cl) = 1 kalori / derajat Celcius (cal / ° C) = 4,1868 joule per kelvin (J / K)

Sumber : Wikipedia