William Thomson merupakan salah satu pikiran
yang paling luar biasa dalam sejarah Inggris. Pada 1892 ia dianugerahi gelar
Lord Kelvin dari Largs; itu adalah dengan nama ini bahwa penemuan paling
berpengaruh, skala Kelvin suhu absolut, yang paling terkenal.
dia mengumumkan turunan dari usia sejati Bumi - sejumlah drastis lebih rendah
dari yang sebelumnya diterima oleh ahli geologi. Thomson menjelaskan bahwa
perhitungan didasarkan pada jumlah waktu yang diperlukan untuk planet kita
untuk menenangkan diri setelah pembentukan. Dengan asumsi bahwa suhu bumi pada
awalnya sama dengan Sun, jumlah waktu untuk cool ada di suatu tempat antara 20
juta dan 400 juta tahun, kemungkinan besar sekitar l00 juta tahun.
Sebelumnya, geolog telah memutuskan bahwa bumi beberapa miliar tahun, dengan
sisa suhu sangat dekat dengan normal pada suhu normal untuk sebagian besar
waktu itu temuan-temuan ini akhirnya ditemukan untuk menjadi lebih dekat kepada
kebenaran.Namun, teori-teori Thomson tampak begitu meyakinkan bahwa banyak
ilmuwan dari waktu buru-buru untuk menyesuaikan teori mereka sendiri di dalam
bumi yang baru masa hidup singkat. Mungkin ide yang paling penting datang dari konsep ini
adalah evolusi mutasi. Ahli biologi percaya bahwa evolusi mengikuti yang
lambat, jalan mantap, sekarang, mereka dipaksa untuk menganggap bahwa itu
berisi "melompat" melalui proses yang dipercepat. Meskipun teori
Thomson akhirnya dibantah, konsep mutasi evolusi tetap.
Sementara mempelajari usia pendinginan Bumi, Thomson menjadi sangat ingin tahu
tentang sifat suhu.Secara khusus dia tertarik pada Charles 'hukum, ditulis oleh
fisikawan Perancis Jacques-Alexandre-César Charles. Hukum-Nya menyatakan bahwa
ketika gas didinginkan dari nol derajat celsius, berkurang volumenya 1 / 273
untuk setiap derajat drop. Meskipun undang-undang ini telah terbukti dan
terbukti lagi, hal itu disajikan implikasi yang mengganggu: jika suhu dikurangi
menjadi -273 ° C, volume gas akan berkurang menjadi nol (kehilangan 273/273).
Tidak ada ilmuwan yang bisa menjelaskan bagaimana masalah itu tidak mengambil
volume - yaitu, sampai Thomson.
Thomson mengusulkan pada tahun 1848 bahwa itu adalah gas 'energi gerak, bukan
volumenya, yang menurun oleh suhu jatuh. At-273 ° C, tingkat energi akan
mencapai nol; molekul akan berhenti bergerak, dan itu akan efektif mengambil
tidak ada ruang. Karena tidak ada pengurangan lebih lanjut suhu dapat terjadi,
Thomson berlabel -273 ° C sebagai nol mutlak.
Konsep nol mutlak sangat berguna dalam penciptaan dan verifikasi dari banyak
teori termodinamika. Thomson cepat memperkenalkan skala temperatur baru, yang
disebut skala mutlak, dengan titik terendah akhir ini sebagai nol. Pada
dasarnya yang kembali bekerja dari skala celsius dengan semua dikurangi dengan
suhu 273 derajat; pada skala ini, sekarang dikenal sebagai skala Kelvin, titik
beku air berdiri di 273 K, titik didih pada 373 Thomson K. 's skala pada
akhirnya akan menjadi alat instrumental James Clerk Maxwell's mengembangkan
teori kinetik gas.
Thomson pada tahun 1851 terus meningkatkan reputasinya sebagai dominan
Britain's thermophysicist dengan memperkenalkan gagasan bahwa semua energi
mengalir ke bawah, menghilangkan diri ke dalam lingkungan sebagai panas. Konsep
degradasi ini kemudian dieksplorasi oleh Rudolf Clausius dan kembali
diperkenalkan dalam yang lebih jelas dan lebih eksplisit bentuk sebagai Hukum
Kedua Termodinamika, lebih dikenal sebagai entropi.
Thomson diberi gelar kebangsawanan pada tahun 1866 untuk karyanya dalam
menyelamatkan kabel telegraf pertama untuk span Atlantik. Selama tahun 1880-an
ia kuliah di Victoria kebajikan ilmu pengetahuan, sebuah sekolah pemikiran yang
percaya semua penemuan-penemuan penting dalam fisika sudah selesai. Jadi dia
berkomitmen untuk gagasan ini bahwa dia benar-benar menolak teori
radioaktivitas, mengabaikan serangan besar berikutnya zaman ilmiah.
Satuan
Temperature Termodinamis (Kelvin)
Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu
benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki
oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk
perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi
atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.
Definisi dari temperature didasarkan pada diagram fase air, yaitu posisi titik
tripel air (suhu dimana 3 fase air berada bersamaan) yang didefinisikan sebagai
273,16 kelvin, kemudian nol mutlak didefinisikan pada 0 kelvin, sehingga 1
kelvin didefiniskan sebagai 1/273.16 dari temperature titik tripel air.
skala kelvin
jika dibandingkan dengan skala celcius dan fahrenheit dapat mengukur suhu
dibawah 0 derajat. jika diketahui P1 adalah tekanan gas untuk suhu titik es (0
oC) dan P2 adalah tekanan gas untuk suhu titik uap (100 oC) maka garis miring
yang ditarik ke kiri sampai memotong sumbu T oC (suhu), kita akan menemukan
bahwa ketika tekanan gas = 0, maka besar suhu = -273,15 oC
Nol mutlak atau nol
absolut adalah suhu di mana molekul tidak bergerak (relatif
terhadap molekul lain secara keseluruhan). Berada pada temperatur yang rendah
memiliki beberapa konsekuensi termodinamika, contohnya, pada nol absulot
semua gerakan molekular tidak berhenti tetapi tidak memiliki energi yang cukup
untuk berpindah ke sistem lain. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa pada
temperatur 0 Kelvin energi molekular bernilai minimal.
Berdasarkan kesepakatan internasional, nol absolut didefinisikan sebagai
tempereratur 0 pada skala Kelvin, dan −273.15° pada skala Celsius.
Mengapa thermometer memakai air raksa?
Alat yang dirancang untuk mengukur
suhu adalah termometer. Terdapat banyak jenis termometer, tetapi prinsip
kerjanya sebenarnya sama. Biasanya, kita memanfaatkan materi yang bersifat
termometrik (sifat materi yang berubah terhadap temperatur). Maksudnya, kalau
suhu materi tersebut
berubah, bentuk dan ukuran materi tersebut juga ikut2an berubah. Kebanyakan
termometer menggunakan materi yang bisa memuai ketika suhunya berubah.
Termometer yang sering digunakan saat ini terdiri dari tabung kaca, di mana
terdapat alkohol atau air raksa pada bagian tengah tabung. Ketika suhu
meningkat, alkohol atau air raksa yang berada di dalam wadah akan memuai
sehingga panjang kolom alkohol atau air raksa akan bertambah. Sebaliknya, ketika suhu
menurun, panjang kolom alkohol atau air raksa akan berkurang. Pada bagian luar tabung kaca
terdapat angka‐angka yang merupakan skala termometer
tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh ujung kolom alkohol atau air raksa
merupakan nilai suhu yang diukur.
Thermometer
biasanya dibedakan menjadi dua macam berdasarkan cara kerjanya yaitu
thermometer digital dan thermometer manual. Thermometer digital cara kerjanya
menggunakan sensor untuk mendeteksi suhu disekitarnya sedangkan thermometer
manual biasanya menggunakan cairan air raksa. Ada sebagian orang berpendapat
bahwa thermometer air raksa lebih akurat dalam mengukur suhu jika dibandingkan
dengan thermometer digital. Alasan mengapa bahan air raksa lebih tinggi
keakuratannya adalah sebagai berikut :
Termometer air raksa dalam gelas adalah termometer yang dibuat dari air raksa yang ditempatkan pada suatu
tabung kaca. Tanda yang dikalibrasi pada tabung
membuat temperatur dapat dibaca sesuai panjang air raksa di dalam gelas,
bervariasi sesuai suhu. Untuk meningkatkan ketelitian,
biasanya ada bohlam air raksa pada ujung termometer yang berisi sebagian besar
air raksa; pemuaian dan penyempitan volume air raksa kemudian dilanjutkan ke
bagian tabung yang lebih sempit. Ruangan di antara air raksa dapat diisi atau
dibiarkan kosong.
Sebagai pengganti air raksa, beberapa termometer keluarga mengandung
alkohol dengan tambahan pewarna merah. Termometer ini lebih aman dan mudah
untuk dibaca.
Jenis khusus termometer air raksa, disebut termometer maksimun, bekerja
dengan adanya katup pada leher tabung dekat bohlam. Saat suhu naik, air raksa
didorong ke atas melalui katup oleh gaya pemuaian. Saat suhu turun air raksa
tertahan pada katup dan tidak dapat kembali ke bohlam membuat air raksa tetap
di dalam tabung. Pembaca kemudian dapat membaca temperatur maksimun selama
waktu yang telah ditentukan. Untuk mengembalikan fungsinya, termometer harus
diayunkan dengan keras. Termometer ini mirip desain termometer medis.
Air raksa akan membeku pada suhu -38.83 °C (-37.89 °F) dan hanya
dapat digunakan pada suhu di atasnya. Air raksa, tidak seperti air, tidak
mengembang saat membeku sehingga tidak memecahkan tabung kaca, membuatnya sulit
diamati ketika membeku. Jika termometer mengandung nitrogen, gas mungkin
mengalir turun ke dalam kolom dan terjebak di sana ketika temperatur naik. Jika
ini terjadi termometer tidak dapat digunakan hingga kembali ke kondisi awal.
Untuk menghindarinya, termometer air raksa sebaiknya dimasukkan ke dalam tempat
yang hangat saat temperatur di bawah -37 °C (-34.6 °F). Pada area di
mana suhu maksimum tidak diharapkan naik di atas - 38.83 ° C (-37.89 °F)
termometer yang memakai campuran air raksa dan thallium mungkin bisa dipakai.
Termometer ini mempunyai titik beku of -61.1 °C (-78 °F).
Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait.
Anders Celsius merumuskan skala Celsius, yang
dipaparkan pada publikasinya ”the origin of the Celsius temperature scale” pada
1742.
Celsius memakai dua titik
penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Ini
bukanlah ide baru, sejak dulu Isaac Newton bekerja dengan sesuatu yang mirip. Pengukuran suhu celsius
menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Eksperimen untuk mendapat
kalibrasi yang lebih baik pada termometer Celsius dilakukan selama 2 minggu
setelah itu. Dengan melakukan eksperimen yang sama berulang-ulang, dia
menemukan es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada termometer. Dia
menemukan titik yang sama pada kalibrasi pada uap air yang mendidih (saat
percobaan dilakukan dengan ketelitian tinggi, variasi terlihat dengan variasi
tekanan atmosfir). Saat dia mengeluarkan termometer dari uap air, ketinggian
air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan
pemuaian kaca tabung).
Tekanan udara memengaruhi titik didih air. Celsius mengklaim bahwa
ketinggian air raksa saat penguapan air sebanding dengan ketinggian barometer.
Saat Celsius memutuskan untuk menggunakan skala temperaturnya sendiri, dia
menentukan titik didih pada 0 °C (212 °F) dan titik beku pada
100 °C (32 °F). Satu tahun kemudian Frenchman Jean Pierre Cristin
mengusulkan versi kebalikan skala celsius dengan titik beku pada 0 °C
(32 °F) dan titik didih pada 100 °C (212 °F). Dia menamakannya Centrigade.
Pada akhirnya, Celsius mengusulkan metode kalibrasi termometer sbb:
1. Tempatkan silinder termometer pada air murni meleleh dan tandai titik
saat cairan di dalam termometer sudah stabil. ini adalah titik beku air.
2. Dengan cara yang sama tandai titik di mana cairan sudah stabil ketika
termometer ditempatkan di dalam uap air mendidih.
3. Bagilah panjang di antara kedua titik dengan 100 bagian kecil yang sama.
Titik-titik ini ditambahkan pada kalibrasi rata-rata tetapi keduanya sangat
tergantung tekanan udara. Saat ini, tiga titik air digunakan sebagai pengganti
(titik ketiga terjadi pada 273.16 kelvins (K), 0.01 °C). CATATAN: Semua
perpindahan panas berhenti pada 0 K, Tetapi suhu ini masih mustahil dicapai
karena secara fisika masih tidak mungkin menghentikan partikel.
Hari ini termometer air raksa masih banyak digunakan
dalam bidang meteorologi, tetapi pengguanaan pada bidang-bidang lain semakin
berkurang, karena air raksa secara permanen sangat beracun pada sistem yang
rapuh dan beberapa negara maju telah mengutuk penggunaannya untuk tujuan medis.
Beberapa perusahaan menggunakan campuran gallium, indium, dan tin (galinstan)
sebagai pengganti air raksa.