Temperatur/Suhu Tim Fisika TPB

Temperatur/Suhu Sebelumnya kita mendefinisikan secara kuantitatif konsep massa, gaya, and energi kinetik untuk mempelajari gerak benda. Pada kuliah ini kita akan mendefinisikan kuantitas-kuantitas yang menggambarkan tentang fenomena termal seperti temperatur/suhu, panas, dan energi dalam. Kita memulai dengan penjelasan tentang temperatur dan hukum ke nol termodinamika.

Suhu Kita biasanya mengasosiasikan konsep suhu/temperatur dengan rasa panas dan dingin. Tetapi sensor tubuh kita tidak bisa dipercaya. Contohnya mengambil dua kontainer di kulkas, satu terbuat dari plastik dan satu lagi dari besi. Kita merasakan lebih dingin yang terbuat dari besi daripada plastik, padahal suhunya sama, mengapa?

Ekuilibrium Kita tahu jika dua benda dengan suhu berbeda disentuhkan (atau kontak termal), maka keduanya akan menuju suhu yang sama. Sebelum kita lanjutkan mari kita bahas, kontak termal dan ekuilibrium termal.

Kontak Termal, Ekuilibrium Kontak termal artinya jika dua benda berkontak termal maka akan terjadi perpindahan energi (panas) karena ada perbedaan temperatur antara kedua benda. Ekuilibrium termal artinya suatu keadaan di mana tidak ada perpindahan panas dari dua benda ketika berkontak termal.

Hukum ke Nol Termodinamika Perhatikan dua benda (A dan B) yang terpisah. dan benda C (termometer). Kita ingin tahu apakah benda A dan B dalam keadaan ekuilibrium satu sama lain. Kita tempelkan benda C pada benda A, ketika sudah ekuilibrium, kita catat suhunya. Demikian pula kita lakukan pada benda B. Jika hasil pengukuran untuk keduanya sama, maka A dan B dalam keadaan ekuilibrium satu sama lain.

Hukum ke NOL Jika benda A dan B secara terpisah dalam keadaan ekuilibrium termal dengan benda ketiga C (atau sebuah termometer), maka benda A dan B dalam keadaan ekuilibrium satu sama lain. A C B C A B

Temperatur Kita bisa pikirkan temperatur sebagai sifat yang menentukan jika suatu benda akan ekuilibrium termal dengan benda lain. Dua benda yang dalam keadaan ekuilibrium termal mempunyai temperatur yang sama.

Termometer Termometer adalah alat untuk mengukur temperatur suatu sistem/benda. Semua termometer menggunakan prinsip bahwa sifat fisis yang bergantung pada suhu. Beberapa sifat fisis tergantung pada suhu: (1) volume cairan, (2) dimensi zat padat, (3) tekanan gas pada volume konstan, (4) volume pada tekanan konstan, (5) Tahanan pada konduktor, dan (6) warna benda.

Skala termometer Sebuah skala suhu didasari pada salah satu sifa-sifat fisis. Termometer yang banyak dijumpai berupa sebuah massa merkuri (atau alkohol) yang mengembang ke dalam gelas kapiler ketika dipanaskan. Sifat fisis yang dipakai adalah perubahan volume. Perubahan suhu dapat didefinisikan sebanding dengan perubahan panjang kolom cairan merkuri (atau alkohol).

Kalibrasi Termometer Termometer dapat dikalibrasikan dengan menempatkan pada keadaan ekuilibrium dengan suatu sistem alam. Sebagai contoh: campuran air dan es yang dalam kedaan ekuilibrium pada tekanan atmosphere. campuran air dan uap yang dalam kedaan ekuilibrium pada tekanan atmosphere.

Scala celcius Skala Celsius: Suhu 0 derajat celcius diambil ketika suhu berada pada air dan es dalam keadaan ekuilibrium (ice point of water). Suhu 100 derajat celcius diambil ketika campuran air dan uap air dalam keadaan ekuilibrium (steam point of water). Karena perubahan volume berbanding linier dengan suhu maka dengan menggunakan dua titik ini kita dapat menentukan suhu yang lain dengan melihat panjang kolom cairan.

Perbandingan

Contoh: Berapakah suhu 40oC dalam derajat fahrenheit (oF)? Gunakan metode ratio/perbandingan!

Permasalahan Termometer Permasalahan untuk termometer yang biasa digunakan adalah terbatasnya jangkauan suhu. Termometer merkuri tidak dapat digunakan dibawah titik beku - 39°C Termometer alkohol tidak berguna untuk suhu di atas 85°C (titik didih alkohol). Untuk mengatasi masalah ini, kita membutuhkan termometer universal yang independen dari bahan yang digunakan. Termometer Gas mendekati kriteria ini.

Termometer Gas Volume Konstan

Untuk Gas Yang Berbeda Semua Kurva hubungan suhu dan tekanan menuju suhu yang sama: -273,15K

Temperatur Absolut Jika kita perpanjang garis ke arah suhu negatif, Kita menemukan hal yang menarik yaitu tekanan nol ketika suhunya -273.15°C Ini mengindikasikan peran penting dari suhu ini. Sebagai suhu absolut -273.15°C atau sebagai titik nol. Suhu ini sering disebut suhu nol absolut. Ukuran derajat untuk skala absolut hampir sama dengan skala Celcius. Sehingga konversi antara suhu absolut ke celcius

Skala Kelvin Karena ice point dan steam point sangat susah untuk diduplikasi, pada tahun 1954 skala baru didefinisikan: (1) titik acuan pertama adalah titik nol absolut. (2) titik acuan kedua adalah triple point air di mana campuran air, uap air, dan es dalam keadaan equilibrium. Ini terjadi pada suhu 0.01°C dan tekanan 4.58 mm merkuri. Skala baru ini menggunakan satuan kelvin, Suhu air pada triple point di tentukan 273.16 kelvin.

Skala Celsius, Fahrenheit, dan Kelvin

Nama-Nama skala suhu Anders Celsius (1701–1744), Daniel Gabriel Fahrenheit (1686–1736), William Thomson, Lord Kelvin (1824–1907),

Ekspansi Termal Ekspansi termal adalah hasil dari perubahan rata-rata jarak antara atom-atom pada benda. Agar lebih jelas, kita gunakan model atom-atom yang dihubungkan dengan pegas. Pada suhu biasa, atom-atom pada benda berosilasi pada posisi ekuilibrium. Ketika suhu dinaikkan, atom-atom akan berosilasi dengan amplitudo yang lebih besar sehingga jarak antar atom meningkat dan benda mengembang.

a koefisien ekspansi Ekspansi Termal Jika ekspansi termal cukup kecil dibandingkan dengan ukuran awal benda, perubahan pada dimensi apa saja bisa dengan baik diaproksimasikan sebanding dengan Suhu. Umpama benda memiliki panjang awal Li, setelah benda dipanaskan, panjang benda bertambah sebesar DL. Ratio DL/Li = a DT a koefisien ekspansi

Definisi Koefisien ekspansi

Koefisien Ekspansi

Contoh: mengapa pipa dilengkungkan?

b, Koefisien Perubahan Volume Dengan cara yang sama kita mendefinisikan perubahan volume:

Sifat air yang tidak biasa

Hukum Gas Ideal

Hukum Gas Ideal

Soal 1 Gas ideal pada 20,0 ° C dan tekanan 1,50x105 Pa adalah dalam wadah yang memiliki volume 1,00 L. (a) Tentukan jumlah mol gas dalam wadah. (B) gas tersebut mendorong terhadap piston, memperluas ke dua kali aslinya volume, sementara tekanan jatuh ke tekanan atmosfer. Cari suhu final.

Soal 2 Seorang ilmuwan luar angkasa menciptakan skala suhu sehingga air membeku pada 75 ° E dan mendidih pada 325 ° E, di mana E adalah singkatan dari skala luar bumi. Menemukan persamaan yang berhubungan temperatur dalam ° E suhu dalam ° C.