Apa itu suhu mutlak?

Temperatur absolut adalah temperatur yang diukur dalam skala absolut, seperti skala Kelvin dan skala Rankine. Artinya, ini adalah skala yang dimulai dari nol (tidak menerima nilai negatif), di mana nilai tersebut dipahami bahwa tidak ada suhu. Dengan kata lain, suhu absolut dipahami sebagai suhu yang mulai diukur dari nol mutlak, yaitu suhu terendah yang dapat dicapai menurut hukum fisika.

Apa itu suhu?

Suhu dapat didefinisikan dengan berbagai cara. Di satu sisi, itu adalah sifat materi yang memungkinkan untuk menentukan kapan dua benda berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Dengan mendefinisikannya seperti ini, adalah mungkin untuk menetapkan skala suhu relatif, karena yang penting adalah suhu suatu benda atau sistem dalam kaitannya dengan yang lain. Ini adalah ide yang memungkinkan pengembangan skala suhu umum, yaitu skala Celsius atau Celcius dan skala Fahrenheit.

Di sisi lain, suhu juga merupakan ukuran agitasi termal dari partikel yang membentuk suatu sistem. Faktanya, menurut model gas kinetik-molekul, suhu adalah ukuran langsung dari energi kinetik translasi rata-rata atom dan molekul yang membentuk gas.

Mengatur skala suhu mutlak

Temperatur absolut pertama kali ditentukan dengan mempelajari perilaku gas. Sebagai contoh, Lay of Charles dan Gay Lussac menyatakan bahwa ada hubungan berbanding lurus antara suhu dan volume gas ideal, seperti yang dinyatakan dengan persamaan berikut:

di mana K adalah konstanta proporsionalitas. Persamaan ini berbentuk fungsi linier naik dengan kemiringan K. Secara eksperimental diamati bahwa kemiringan bertambah dengan jumlah mol gas, dan berkurang dengan tekanan, seperti skema pada gambar berikut.

Dengan mengekstrapolasi kembali plot suhu relatif (dalam Celcius atau Fahrenheit ) versus volume untuk tekanan awal yang berbeda dan untuk jumlah awal gas yang berbeda, dapat dilihat bahwa semua garis memotong sumbu suhu pada titik yang sama, terlepas dari nilai lereng. Titik ini mewakili nol mutlak, yaitu titik awal suhu mutlak dan sesuai dengan nilai -273,15 °C atau -459,67 °F.

Secara lebih umum, suhu dapat dikaitkan dengan persamaan keadaan gas ideal, yaitu:

di mana T adalah suhu absolut, P, V, dan n adalah tekanan, volume, dan jumlah mol, dan R adalah tetapan gas ideal. Hukum ini memungkinkan kita mengukur suhu absolut dengan berbagai cara melalui penggunaan termometer gas.

Skala suhu mutlak

Terlepas dari unit yang menyatakan suhu absolut, semua skala dimulai pada titik yang sama, yaitu nol absolut. Suhu ini tidak dinyatakan dalam satuan apa pun karena satuan tidak relevan ketika menyatakan tidak adanya sifat fisik. Artinya, suhu pada nol mutlak adalah 0 (bukan 0K atau 0°R). Ini berlaku untuk kuantitas fisik absolut apa pun, misalnya, akan sama dengan mengatakan bahwa volume cairan adalah nol untuk mengatakan bahwa itu adalah nol liter, atau nol meter kubik atau nol mil kubik, jadi nol lebih disukai.

Untuk semua suhu lainnya, menjadi perlu untuk menyatakannya dalam satuan yang sesuai. Ada dua skala suhu absolut yang umum digunakan:

• Skala Kelvin.
• skala Rankine.

Skala suhu Kelvin

Kami berutang skala ini kepada Lord Kelvin, sebelumnya dikenal sebagai William Thomson, yang pada tahun 1848 merancang termometer yang mampu mengukur suhu absolut terlepas dari gas yang dibuatnya. Skala ini (dinamai skala suhu termodinamika, tetapi kemudian diganti namanya untuk menghormati Lord Kelvin) ternyata identik dengan skala yang dikembangkan dengan ekstrapolasi dari kurva PT atau VT.

Ciri utama skala ini adalah ukuran satuan (kelvin atau K) sama persis dengan skala Celsius. Padahal, skala suhu Kelvin tidak lebih dari skala Celcius yang dipindahkan 273,15 unit ke kanan. Oleh karena itu, hubungan antara skala Kelvin dan skala Celcius adalah:

Skala kelvin sejauh ini merupakan skala suhu absolut yang paling banyak digunakan dalam sains dan teknik.

Skala suhu Rankine

Ini adalah skala suhu absolut yang memiliki ukuran derajat sama dengan derajat Fahrenheit. Angka nol pada skala ini setara dengan -459,67 °F, sehingga mewakili skala Fahrenheit yang sama dengan menerjemahkan 459,67 unit ke kanan. Artinya, skala Rankine dihubungkan dengan skala Fahrenheit melalui persamaan berikut:

Hubungan antara skala Kelvin dan skala Rankine

Karena skala Rankine dan skala Kelvin adalah skala suhu absolut, keduanya dimulai pada titik yang sama, jadi satu-satunya perbedaan antara keduanya adalah ukuran derajatnya. Hubungan antara kedua skala tersebut kemudian menjadi hubungan yang sama antara besaran derajat Celcius dan derajat Fahrenheit. Karena 1 °C sama dengan 9/5 atau 1,8 °F, maka hubungan antara °R dan K adalah:

Referensi

Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Kimia Fisik (edisi ke-8). Editorial Medis Panamerican.

Chang, R., & Goldsby, K. (2013). Kimia (edisi ke-11). McGraw-Hill Interamericana de España SL

Connor, N. (2020, 16 Januari). Berapakah skala Kelvin? Suhu absolut: definisi . Rekayasa Termal. https://www.thermal-engineering.org/en/what-is-the-kelvin-scale-absolute-temperature-definition/

Odaris. (n.d.). Definisi temperatur mutlak . deQuimica.Com. https://dequimica.com/glosario/504/Absolute-Temperature

Spiegato. (2021, 14 Juli). Apa itu suhu mutlak? https://spiegato.com/en/what-is-absolute-temperature

Suhu absolut . (2010). ES-Akademik. https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/440424

Teori kinetik gas . (n.d.). Sc.Ehu.Es. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/gasIdeal/gasIdeal.html