temperatur

Temperatur

Seperti diketahui bahwa temperatur merupakan salah satu properti sistem yang telah dikenal luas penggunaannya, akan tetapi agak sukar untuk mendefinisikannya, oleh karenanya definisi tentang temperatur akan lebih baik diberikan dalam suatu fenomena saja. pertama kita menyadari adanya temperatur (suhu) sebagai perasaan panas atau dingin bila kita menyentuh suatu benda. Demikian juga apabila dua buah benda, yang satu panas dan yang satu dingin, disentuhkan satu sama lain, maka benda yang panas akan mendingin, dan yang dingin akan menjadi panas, sehingga pada suatu waktu, keduanya akan memiliki rasa panas atau dingin yang sama. Sebenarnya yang terjadi adalah kedua benda tersebut mengalami perubahan sifat, dan pada waktu proses perubahan ini berhenti, kedua benda berada dalam keadaan kesetimbangan thermal. Jadi dua sistem yang berada dalam kesetimbangan thermal mempunyai sifat yang sama, sifat ini disebut temperatur (suhu). Dengan kata lain, temperatur dari suatu benda adalah suatu indikator dari keadaan panas yang dimiliki-nya didasari kepada kemampuan benda tersebut untuk mentransfer panas ke benda lain. Hukum dasar yang mendasari pengukuran suhu dikenal dengan hukum thermodinamika ke-nol. Hukum thermodinamika ke-nol menyatakan bahwa apabila dua buah benda masing-masing berada dalam keadaan kesetimbangan thermal dengan benda yang ketiga, maka kedua benda ini berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain, artinya, suhu kedua benda tersebut adalah sama. Skala untuk menentukan besar kecilnya temperatur yang sudah dikenal adalah Fahrenheit, Celcius, Kelvin dan Rankine. Untuk melihat perbedaan skala dari ke empat skala tersebut, bisa dilihat pada gambar berikut ini   

                                               .

Gambar 1. Skema Perbandingan Temperatur

Jelas terlihat bahwa satu satuan derajat (satuan perbedaan temperatur) adalah tidak sama untuk Kelvin-Celcius dengan Rankine-Fahrenheit, atau dengan kata lain bisa di buat :

                                                                                              (1)

                                                                                                 (2)

dan dari nilai skala seperti pada Gambar 1, diperoleh perbandingan :

                           dan                                  (3)

dari penjelasan tersebut, maka dapat diperoleh relasi antara Rankine dengan Fahrenheit dan relasi antara Celcius dengan Kelvin seperti berikut ini.

                                                          (4)

                                                            (5)

2. Tekanan

Tekanan secara matematis dapat diefinisikan seperti berikut ini :

P=Fn/A                                                                                                          (6)

Fn   = Komponen Gaya Normal tegak lurus A

A     = Luas penampang Lintang

Agar lebih mudah dipahami, perhatikan Gambar 2 berikut ini.

Untuk gas dan cairan, istilah tekanan sering digunakan, tetapi untuk zat padat, lebih sering digunakan istilah tegangan. Tekanan pada tiap titik dalam fluida yang diam besarnya sama ke segala arah dan tekanan didefinisikan sebagai komponen gaya yang tegak lurus pada suatu bidang per satuan luas. Tekanan P pada suatu titik di dalam fluida yang berada dalam kesetimbangan besarnya sama ke segala arah, akan tetapi untuk zat cair yang pekat dan dalam keadaan bergerak, variasi tekanan terhadap kedudukan bidang datumnya merupakan suatu hal yang penting dan perlu pembahasan khusus di luar thermodinamika. Dalam thermodinamika klasik, umumnya diperhatikan tekanan fluida dalam keadaan setimbang.

Dalam berbagai penggunaan, umumnya digunakan istilah tekanan absolut, yaitu tekanan yang dimiliki oleh sistem pada batas sistem. Istilah absolut digunakan untuk membedakannya dari tekanan relatif (pressure gauge), karena dalam praktek, pengukur tekanan dan pegukur kevakuman menyatakan perbedaan antara tekanan absolut dan tekanan atmosfer. Untuk memperoleh tekanan absolut, maka tekanan atmosfer harus ditambahkan pada pembacaan tekanan relatif, jadi :

            Pabsolut  = Prelatif + Patmosfer                                                                      (7)

Persamaan  (7) ini digunakan untuk tekanan di atas tekanan atmosfer. Untuk tekanan di bawah tekanan atmosfer, maka tekanan relatif menjadi negatif, dan umumnya disebut tekanan vakum sebesar harga tekanan relatif tersebut. Jadi tekanan relatif sebesar –10 atm disebut vakum sebesar 10 atm. Hubungan antara tekanan absolut, tekanan relatif, tekanan atmosfer, dan vakum dinyatakan secara grafis dalam Gambar 3 berikut ini

Gambar 3. Skema Perbandingan Tekanan

3. Hukum-Hukum Dasar Thermodinamika

Di dalam mempelajari thermodinamika akan selalu megacu kepada hukum-hukum dasar thermodinamika yang ada.  Ada tiga hukum yang sangat penting, yaitu hukum thermodinamika pertama, kedua dan ketiga. Ketiga hukum ini bersama-sama dengan hukum thermodinamika ke nol membentuk suatu dasar yang membangun pengetahuan thermodinamika. Hukum-hukum ini bukanlah dalil (teorema) dalam pengertian dapat dibuktikan, tetapi sebenarnya adalah postulat yang berdasarkan kenyataan eksperimental. Seperti halnya hukum thermodinamika pertama, suatu eksperimental telah dilakukan Joule (1840-1878) sebagai suatu perwujudan dan pembuktian dari hukum pertama tersebut. Dalam buku thermodinamika bagian pertama ini hanya dibahas hukum pertama dan kedua saja.