Memahami Kesetimbangan Termal

Tahukah Anda interaksi fisika dasar dengan panas? Panas sering digunakan buat menunjukkan keadaan benda nan memiliki temperatur atau suhu tinggi. “Awas air panas!” Kalimat ini seringkali kita gunakan buat menyatakan bahwa air memiliki temperatur tinggi ( hot ) versus kata dingin atau cool nan menunjukkan keadaan dengan temperatur rendah.

Kata panas juga kerap kita pakai buat menunjukkan sesuatu nan dibuat menjadi. Misalnya, ”Airnya sedang dipanaskan” atau ”Ayah sedang memanaskan mobil.” Pada dua kalimat tersebut, panas ialah sesuatu nan diberikan kepada benda sehingga benda menjadi bertemperatur tinggi. Kalor

Dalam literatur fisika dasar bahasa Inggris, heat digunakan buat menunjukkan sesuatu nan diberikan kepada benda sehingga benda menjadi panas. Sementara dalam bahasa Indonesia, istilah fisika dasar buat heat adalah kalor.

Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Kalor dihasilkan atau dilepaskan oleh suatu benda nan memiliki temperatur tertentu. Misalnya, sebuah besi nan dibakar di atas bara api. Temperatur besi akan mengalami kenaikan sehingga melepaskan kalor ke sekelilingnya.

Istilah kalor berasal dari kata caloric nan berarti 'zat alir'. Kalor dianggap zat nan mengalir sebab sifatnya nan seolah berpindah. Misalnya, air kopi nan panas lama-lama akan menjadi dingin, sama dengan temperatur udara. Kalor atau panas dari kopi berpindah ke udara agar temperatur kopi dan udara sekitarnya sama atau seimbang. Namun, saat ini, kalor lebih diyakini sebagai bentuk energi, bukan zat alir.

Api terbentuk sebab tiga sebab, yaitu ada bahan nan mudah terbakar, panas, dan oksigen. Tiga hal ini dikenal dengan istilah segitiga api. Ketiganya harus ada. Jika salah satunya hilang, barah tak akan terbentuk. Pada 1777, Antoine Lavoisier, seorang kimiawan asal Prancis, sukses membuktikan bahwa pembakaran merupakan hasil reaksi antara oksigen dan zat lainnya.

Api sering terlihat berwarna kuning dan biru. Rona biru menandakan jumlah oksigen nan berlimpah, sedangkan kuning berarti jumlah oksigen sangat terbatas. Rona barah juga bergantung pada temperaturnya. Rona biru memiliki temperatur nan sangat tinggi. Maka dari itu, kompor gas nan bagus harus memiliki barah berwarna biru.

Manusia purba membuat barah dengan cara menggesek-gesekkan dua tongkat kayu kering. Gesekan menimbulkan panas. Adanya panas, oksigen di udara, dan bahan kayu nan mudah terbakar, menimbulkan api. Prinsip gesekan tersebut juga dipakai pada korek api. Namun, pada korek api, gesekan menyebabkan bahan-bahan kimia pada pentolan korek terbakar.

Thermal Equilibrium, Istilah ini mungkin terdengar berat dan misterius bagi orang awam, namun kesetimbangan termal ialah kondisi krusial dalam termodinamika. Konsep ini memiliki berbagai pelaksanaan di alam dan tubuh manusia juga.

Termodinamika ialah cabang fisika nan berkaitan dengan interaksi antara panas dan sifat-sifat lainnya (seperti suhu kepadatan tekanan) dalam suatu zat. Pada awal 1800-an, penggunaan mesin uap menyebabkan studi ekstensif panas dan akhirnya inovasi termodinamika.

Dasar pertimbangan nan paling generik dalam termodinamika ialah hukum nan berbeda termodinamika. Hukum ini menyatakan bahwa energi bisa ditransfer dari satu sistem ke nan lain hanya dalam bentuk panas atau kerja.

Selama studi awal termodinamika ilmuwan menemukan bahwa energi panas nan diperoleh dari pembakaran batubara di mesin uap tak bisa sepenuhnya dikonversi menjadi kerja mekanik.

Oleh sebab itu, mereka mulai belajar tentang energi nan terkandung dalam sistem. Mereka datang dengan istilah bernama 'entropi' nan bisa diukur jika sistem (cairan, gas atau padat nan terdiri dari partikel, nan menentukan gerakan negaranya) berada di kesetimbangan termodinamika.

Kesetimbangan termodinamika dari sistem dikatakan tercapai bila sistem dalam tak hanya dalam termal tetapi juga dalam kimia mekanik, serta ekuilibrium radioaktif.

Aplikasi termodinamika menjelaskan bagaimana sistem merespon berbagai perubahan di lingkungan mereka. Hal ini bisa diterapkan pada berbagai macam topik dalam sains dan teknik seperti mesin, reaksi kimia, transisi fasa dan bahkan lubang hitam.

Ketika dua zat nan memiliki temperatur nan berbeda diperkenalkan atau disimpan bersama-sama, energi panas mengalir dari suatu zat pada suhu nan lebih tinggi buat suatu zat pada suhu nan lebih rendah. Juga, panas terus ditransfer sampai suhu mereka menyamakan kedudukan.

Bila termin ini tercapai zat dikatakan dalam kesetimbangan termal. Dengan demikian, kita bisa menggeneralisasi bahwa 'energi panas selalu mengalir dari tubuh panas ke tubuh dingin sampai suhu mereka menyamakan kedudukan'.

Atau dengan kata lain - 'Tubuh nan dingin tak menjadi panas sendiri, buat menaikkan suhu, energi panas eksternal harus disediakan buat itu'.

Kita juga bisa mengatakan, 'menentukan suhu zat arah genre panas antara zat, ketika mereka diperkenalkan bersama-sama'. Jadi, keseimbangan terjadi ketika perubahan diamati atau makroskopik dalam sistem berhenti berubah dengan berlalunya waktu.

Kesetimbangan termal dari suatu sistem tak berarti keseragaman lengkap atau stabilitas di dalam sistem. Misalnya, sistem sungai bisa berada dalam kesetimbangan termal ketika suhu terukur makroskopik atau eksternal nan stabil dan tak berubah dalam waktu, meskipun distribusi temperatur di hotel menyenangkan atau spasial mencerminkan penurunan kualitas air menyebabkan perubahan suhu.

Contoh lain ialah ketika termometer ditempatkan dalam kontak dengan tubuh pasien, Jika suhu tubuh pasien dan bahwa dari merkuri dalam termometer klinis telah mencapai kesetimbangan termal, maka suhu termometer ialah sama dengan suhu tubuh, maka pembacaan termometer menunjukkan suhu tubuh pasien.

Ilustrasi lebih lanjut dari titik ini diamati ketika makanan dimasukkan ke dalam lemari es, panas dari makanan dipindahkan ke udara dari lemari es. Proses pendinginan berlanjut sampai kesetimbangan termal dicapai dan suhu makanan sama dengan suhu udara di dalam lemari es.

Ketika sebuah benda dingin dan panas ditempatkan bersama-sama mereka akhirnya akan datang ke kesetimbangan. Ini suhu akhir nan dihasilkan akan suatu loka di antara dua suhu awal. Ini jelas sebagai objek dingin akan memanas sementara objek panas akan mendinginkan.

Sebuah contoh klasik dari hal ini ialah ekuilibrium termal air nan penuh dengan es, dimana 'sistem' ialah ruang, hangat kaca, es dan air. Suhu es akan meningkat sehingga mengurangi suhu air. Jadi, jelas jumlah panas nan hilang oleh objek panas akan diberikan kepada obyek dingin.

Qpanas ke Qdingin (Hukum Kekekalan Energi)

Ini mungkin tampak bahwa Qhilang = Qraih, tetapi hal ini tak sepenuhnya benar.

(Atau gunakan Hukum Kekekalan Energi: ΔE = 0 (sistem tertutup) dengan demikian kita bisa menyimpulkan

rumus ekuilibrium termal

Q = m x cp x AT

dimana Q = Panas Arus (Panas hilang atau Panas diperoleh)

m = massa zat

cp = kapasitas panas spesifik

AT = (Tf - Ti) = Selisih temperatur

Contoh-contoh praktis memberi kita sekilas tentang perhitungan kesetimbangan termal. Pelaksanaan dan hasil nan krusial dalam bidang kimia, fisika, teknik kedirgantaraan, teknik mesin, teknik biomedis dan ilmu material buat sekedar menyebut beberapa nama nan juga berperan krusial dalam menjelaskan fisika dasar tentang kalor / panas.