HUKUM KE NOL TERMODINAMIKA DAN APLIKASINYA
Hukum
ke nol termodinamika berhubungan dengan kesetimbangan termal antara
benda benda yang saling bersentuhan. Untuk memahami konsep keseimbangan
termal secara lebih mendalam, mari kita tinjau 3 benda (sebut saja
benda A, benda B dan benda C). Benda C bisa dianggap sebagai
termometer. Misalnya benda A dan benda B tidak saling bersentuhan,
tetapi benda A dan benda B bersentuhan dengan benda C. Karena
bersentuhan, maka setelah beberapa saat benda A dan benda C berada dalam
keseimbangan termal. Demikian juga benda B dan benda C berada dalam
keseimbangan termal. benda A dan benda B juga berada dalam keseimbangan
termal, sekalipun keduanya tidak bersentuhan. Benda A dan benda C
berada dalam keseimbangan termal, berarti suhu benda A = suhu benda C.
Benda B dan benda C juga berada dalam keseimbangan termal (suhu benda B =
suhu benda C). Karena A = C dan B = C, maka A = B. Berdasarkan hasil
percobaan, ternyata benda A dan benda B juga berada dalam keseimbangan
termal. Dalam hal ini, suhu benda A = suhu benda B. Jadi walaupun benda A
dan benda B tidak bersentuhan, tapi karena keduanya bersentuhan dengan
benda C, maka benda A dan benda B juga berada dalam keseimbangan
termal. Hukum ke nol berbunyi “Jika dua benda berada dalam keseimbangan
termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut berada dalam
keseimbangan termal satu sama lain.”
Dalam
kehidupan sehari hari hukum ke nol ini banyakan ditemukan atau di
gunakan. Seperti pada saat kita memasukkan es batu kedalam air hangat,
yang terjadi yaitu es batu akan mencair (suhu es meningkat) dan suhu air
hangat menjadi turun, kemudian lama kelamaan es nya mencair semua dan
tinggalah air dingin. Air dingin ini menunjukkan campuran antara es
batu dan air hangat yang bersuhu sama atau kata lainnya sudah masuk
dalam keadaan kesetimbangan termal.contoh lainnya yaitu pada saat kita
memasak air didalam panci, benda pertama panci dan benda kedua air.
Panci dibakar dengan api sehingga temperaturnya berubah. Air yang
bersentuhan dengan panci juga temperaturnya naik dan akhirnya air
mendidih.
Aplikasi
lainnya yaitu pengukuran termperatur. Pengukuran temperatur ini
berdasarkan prinsip hukum termodinamika ke nol. Jika kita ingin
mengetahui apakah dua benda memiliki temperatur yang sama, maka kedua
benda tersebut tidak perlu disentuhakan dan diamati perubahan sifatnya.
Yang perlu dilakukana adalah mengamati apakah kedua benda tersebut
mengalami kesetimbangan termal dengan benda ketiga. Benda ketiga
tersebut adalah termometer. Biasanya yang digunakan dalam termometer
adalah benda yang mempunyai sifat termometrik yaitu benda apapun yang
memiliki sedikitnya satu sifat yang berubah terhadap perubahan
temperatur. Termometer yang sering kita jumpai adalah termometer kaca.
Termometer kaca terdiri dari pipa kaca kapiler yang berhubungan dengan
bola kaca yang berisi cairan air raksa atau alkohol. Ruang di atas
cairan berisi uap cairan atau gas inert. Saat temperatur meningkat,
volume cairan bertambah sehinggan panjang cairan dalam pipa kapiler
bertambah. Panjang cairan dalam pipa kapiler bergantung pada temperatur
cairan. Jenis termometer lainnya yaitu termometer volume gas tetap yang
memiliki ketelitian dan keakuratan yang sangat tinggi, sehingga
digunakan sebagai instrumen standart untuk pengkalibrasian termometer
lainnya. Termometer ini menggunakan gas sebagai senyawa termometrik
(umumnya hidrogen dan helium), dengan memanfaatkan sifat termometrik
berupa tekanan yang dihasilkan gas. Tekanan yang dihasilkan diukur
menggunakan manometer air raksa tabung terbuka. Ketika temperatur
meningkat, gas memuai sehingga mendorong air raksa dalam tabung terbuka
ke atas. Volume gas dipertahankan tetap dengan menaikkan dan menurunkan
reservoir. Deteksi temperatur lainnya yang luas digunakan adalah
termokopel. Termokopel bekerja berdasarkan prinsip apabila ada dua buah
metal dari jenis yang berbeda dilekatkan, maka dalam rangkaian tersebut
akan dihasilkan gaya gerak listrik yang besarnya bergantung terhadap
temperatur. Dari semua contoh termometer yang telah disebutkan, pada
dasarnya prinsipnya sama yaitu ketika termometer menyetuh benda dengan
suhu tertentu maka akan terjadi kesetimbangan termal yang ditunjukkan
oleh termometer berupa pemuaian pada termomter kaca, perubahan tekanan
pada termometer gas tetap, dan gaya gerak listrik pada termokopel.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar