I. TEMPERATUR
1. TEMPERATUR.
Temperatur
adalah ukuran panas-dinginnya dari suatu benda. Panas-dinginnya suatu benda
berkaitan dengan energi termis yang terkandung dalam benda tersebut. Makin
besar energi termisnya, makin besar temperaturnya.
dingin panas
1.1. Kontak termal.
Dua
buah benda dikatakan dalam keadaan kontak termal bila energi termal dapat
bertukar diantara kedua benda tanpa adanya usaha yang dilakukan.
es
es
air air
1.2. Kesetimbangan thermal
Yaitu situasi yang mana dua
benda yang dalam keadaan kontak thermal menukarkan energi termal dalam jumlah
yang sama. Waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan thermal
tergantung sifat benda tersebut. Pada saat kesetimbangan thermal ke dua benda
mempunyai temperatur yang sama.
1.3. Hukum ke-nol Thermodinamika
“Jika benda A dan B masing-masing dalam keadaan setimbang thermal
dengan benda ke tiga C, maka benda A dan B dalam keadaan setimbang thermal
terhadap satu sama lain”.
Benda ketiga C ini nanti yang akan kita sebut thermometer.
Dua benda A dan B yang dalam
kesetimbangan thermal mempunyai tempertur yang sama.
C
B A
2. TERMOMETER
Mengukur
temperatur sebuah benda secara kuantitatif dengan menggunakan termometer.
Termometer ini terbuat dari bahan yang bersifat termometrik (sifat fisiknya
bervariasi terhadap temperatur).
volume cairan
panjang kawat
hambatan kawat
volume gas pada tekanan konstan
tekanan gas pada volume konstan
warna pijar dsb.
2.1. Thermometer gas volume konstan.
Sifat
termometrik dari termometer ini adalah tekanan gas yang bervariasi terhadap
temperatur pada volume konstan.
T = aP + b
a
dan b konstan. Konstanta ini dapat ditentukan dengan mengguna-kan dua titik
tertentu.
Dari
eksperimen ternyata untuk semua gas mempunyai nilai b yang sama (pada tekanan
nol mempunyai temperatur yang sama, yaitu pada temperatur -273,15 oC
P
gas 1
gas 2
gas 3
T( oC)
-273,15 0
1954, dibuat ketentuan referensi temperatur yaitu titik tripel air,
yaitu air, uap air dan es dapat berada dalam kesetimbangan, yaitu pada
temperatur 0,01 oC dan tekanan 0,61 kPa. Titik tripel air pada skala
baru menjadi 273,16 K.
Jika b = 0 dan P3 adalah tekanan pada titik triple maka :
a
= 273,16 K/ P3
maka
T
= (273,16 K/ P3) P
pada tekanan rendah dan temperatur tinggi gas real dapat dipandang
sebagai gas ideal, maka
T
= 273,16 K lim P/ P3 (Temperatur
gas ideal )
P3® 0
2.2. Skala Temperatur Celcius dan
Fahrenheit.
Pergeseran skala
Celcius dengan temperatur absolut kelvin T sebesar 273,15 , maka
Tc
= T - 273,15
Oleh karena itu titik beku air (273,15 K) berhubungan dengan 0,00 C dan
titik didih air (373,15 K) berhubungan dengan 100,00 C
10O titik didih air 212
100
skala 180
skala
0 titik beku air 32
CELCIUS FAHRENHEIT
Hubungan antara skala celcius dan skala Fahrenheit :
TF
= 9/5 TC + 32
2.3. Termometer yang lain.
Termometer
hambatan platina : perubahan hambatan 0,3 % setiap 1 K. Dapat digunakan pada rentang : 14 K -
900 K dan dapat dikalibrasi untuk ± 0,0003 K pada titik triple air.
Termokopel :
Sambungan dari dua logam/alloy yang berbeda. Dapat mengukur pada rentang -180 C
sampai 1500 C tergantung pada logamnya.
Thermistor :
dari bahan semikonduktor. Rentang temperatur yang terukur -50 C sampai 100 C
dengan ketelitian 0,001 C
3. PEMUAIAN ZAT PADAT.
Zat padat secara
mikroskopis dapat dipandang sebagai model atom-atom yang dihubungkan dengan
pegas.
Pegas-pegas tersebut bergetar dengan amplitudo (berkaitan dengan jarak
antar atom) tertentu. Bila temperaturnya dinaikkan maka amplitudonya juga
berubah akibatnya jarak antar atom juga berubah. Sehingga secara keseluruhan
dimensi dari zat padat tersebut berubah.
Untuk perubahan 1 dimensi diperoleh hubungan :
L
= Lo (1 + a DT)
dimana Lo : panjang mula-mula
a :
koefisien muai linear ( /Co)
DT : perubahan temperatur (C)
Koefisien muai linear (a) dari beberapa
zat padat :
Bahan
|
a (x 10-6 /Co)
|
Bahan
|
a (x 10-6 /Co)
|
Aluminium
|
23
|
Kuningan
|
19
|
Tembaga
|
17
|
Timbal
|
29
|
Gelas (biasa)
|
9
|
Gelas (pirex)
|
3,2
|
Baja
|
11
|
Invar (Ni-Fe alloy)
|
0,9
|
Untuk pemuaian 2 dimensi :
A
= Ao (1 + 2aDT)
Untuk pemuaian 3 dimensi :
V
= Vo(1 + 3aDT)
Komentar
Posting Komentar