Skala suhu
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ | termometer |
| thermocouple/ˈθɜːməkʌpl/ | termokopel |
| thermodynamic/ˌθɜːməʊdaɪˈnæmɪk/ | termodinamika |
| kelvin/ˈkelvɪn/ | kelvin |
| absolute zero/ˈæbsəluːt ˈzɪərəʊ/ | nol mutlak |
| Celsius/ˈselsɪəs/ | Celsius |
Bagaimana termometer bekerja
- Termometer membutuhkan sesuatu yang berubah seiring suhu.
- Cairan mengembang, resistansi logam meningkat, gas mengembang.
- Bacalah perubahan itu dan Anda membaca suhunya.
Laboratorium skala suhu
Indeks Kelvin = Indeks Celcius + 2.73
Geserkan suhu Celcius dan lihat skala Kelvin bergeser sebesar 273.
Jenis-jenis termometer
- Apa pun yang berubah secara berulang dengan suhu dapat berfungsi:
- ekspansi cairan, resistansi logam, e.m.f. termokopel, volume gas.
Termometer mengukur suhu pada skala yang ditentukan
Pilih semua sifat yang dapat digunakan untuk mengukur suhu.
Sifat apa pun yang berubah secara berulang sesuai suhu berfungsi. Warna casing yang tetap tidak.
Skala absolut
- Skala termodinamika (absolut) menggunakan kelvin (K) dan tidak bergantung pada zat tunggal.
- Nol mutlak ($0\ \text{K}$) adalah suhu terendah yang mungkin — energi internal paling sedikit. Tidak ada yang lebih dingin.
Nol mutlak (0 K) adalah:
Pada 0 K, sistem memiliki energi dalam serendah mungkin; tidak ada yang bisa dibuat lebih dingin.
Kelvin dan Celcius
- $T/\text{K} = \theta/°\text{C} + 273.15$. Jadi $0\ °\text{C} = 273\ \text{K}$.
- Satu derajat kelvin dan satu derajat Celcius memiliki ukuran yang sama, sehingga perubahan $1\ \text{K} = 1\ °\text{C}$.
- Selalu gunakan kelvin dalam perhitungan hukum gas.
Mengekstrapolasikan garis tekanan-suhu kembali ke nol tekanan memberikan nol mutlak, sekitar -273 degC
Berapakah $27\ °\text{C}$ dalam kelvin?
$T/\text{K} = \theta/°\text{C} + 273 = 27 + 273 = 300\ \text{K}$.
Kenaikan suhu 1 K sama dengan kenaikan 1 °C.
Kedua skala tersebut memiliki ukuran derajat yang sama — hanya titik nol mereka yang berbeda (sebesar 273.15).
Dalam perhitungan hukum gas, suhu harus dalam:
Hukum gas menggunakan suhu mutlak — kelvin. Menggunakan °C menghasilkan jawaban yang salah.
Suhu adalah 27 derajat Celcius. Berapakah nilainya dalam kelvin?
T = 27 + 273 = 300 K. Perbedaan TEMPERATUR, bagaimanapun, adalah angka yang sama pada kedua skala: kenaikan 27 C adalah kenaikan 27 K.
Mengapa skala termodinamika istimewa
- Skala ini tidak bergantung pada sifat zat tertentu — didefinisikan dari perilaku gas ideal, dengan nol mutlak dan titik tiga air sebagai titik tetapnya.
- Termometer cair-kaca mengasumsikan cairannya mengembang secara seragam dengan suhu. Hal itu hanya benar secara pendekatan, sehingga ia hanya cocok dengan skala termodinamika tepat pada titik-titik tempat ia dikalibrasi.
- Itu adalah soal ujian "jelaskan mengapa termometer cairan dalam kaca tidak mengukur suhu termodinamika".
Apa yang membuat skala termodinamika istimewa? Pilih semua yang berlaku.
Satuan adalah konsekuensi, bukan fitur penentu. Skala termometer raksa bergantung pada bagaimana raksa berekspansi; ini tidak bergantung pada hal semacam itu.
Memilih termometer
- Resistansi platinum: resistansi berubah secara linear dan dapat diulang dengan suhu dalam rentang luas — sangat akurat. Namun, kapasitas termalnya besar, sehingga lambat dan tidak dapat mengikuti perubahan suhu yang cepat.
- Termokopel: dua sambungan logam menghasilkan g.g.t.; kecil, cepat, rentang luas, mengukur pada satu titik — ideal untuk suhu yang berubah-ubah.
- Cairan dalam kaca: murah dan sederhana; rentang terbatas, lambat, dan hanya membaca di mana bola termometer berada.
Pasangkan setiap termometer dengan fitur utamanya.
Kapasitas panas besar membuat termometer resistensi akurat tetapi lambat; simpul termokopel yang sangat kecil merespons cepat; skala absolut didefinisikan dari perilaku gas ideal, bukan bahan.
Pasangkan setiap termometer dengan sifat yang digunakan.
Termokopel memiliki kapasitas panas kecil dan merespons cepat, itulah sebabnya dipilih untuk suhu yang berubah dengan cepat.
Contoh terpecahkan: menemukan nol mutlak, lalu mengonversi
Gas dengan volume tetap memiliki tekanan $100\ \text{kPa}$ pada $0\ °\text{C}$ dan $136.6\ \text{kPa}$ pada $100\ °\text{C}$. Maka: gas dipanaskan dari $27\ °\text{C}$ ke $742\ °\text{C}$.
- Gradien: $\dfrac{136.6 - 100}{100} = 0.366\ \dfrac{\text{kPa}}{°\text{C}}$; tekanan merupakan garis lurus terhadap suhu.
- Eksstrapasi hingga nol tekanan: $\theta = -\dfrac{100}{0.366} = -273\ °\text{C}$ — nol mutlak.
- Konversi: $27\ °\text{C} = 300\ \text{K}$; $742\ °\text{C} = 1015\ \text{K}$.
- Perubahan suhu: $742 - 27 = 715\ °\text{C} = 715\ \text{K}$ — selisih adalah angka yang sama pada kedua skala.
- Pengecekan: nol mutlak adalah tempat tekanan gas ideal akan turun menjadi nol; gas akan mencair jauh sebelumnya, itulah sebabnya titik ini ditemukan melalui eksstrapasi, bukan dengan pendinginan.
Gas dipanaskan dari $20\ °\text{C}$ ke $95\ °\text{C}$. Berapakah perubahan suhu, dalam K?
Perubahan adalah angka yang sama pada kedua skala: $95 - 20 = 75\ °\text{C} = 75\ \text{K}$. Menambahkan 273 akan salah di sini.
Tambahkan $273$ untuk mengonversi suhu Celcius ke kelvin, tetapi selisih suhu adalah angka yang sama pada kedua skala — jangan tambahkan $273$ ke sebuah nilai $\Delta T$. Suhu kelvin tidak pernah negatif. Dan nol mutlak adalah suhu energi dalam minimum, bukan nol energi — "molekul berhenti bergerak" bukan jawaban yang diterima.
Nol absolut adalah suhu di mana suatu zat memiliki energi internal ____.
Bukan energi nol — minimum yang mungkin. Itulah mengapa "molekul berhenti bergerak" tidak diterima.
Anda telah memahaminya
- termometer menggunakan sifat apa pun yang berubah dapat diulang dengan suhu; skala termodinamika tidak bergantung pada zat apa pun
- nol mutlak $= 0\ \text{K} = -273.15\ °\text{C}$, suhu terendah yang mungkin (energi dalam minimum)
- $T/\text{K} = \theta/°\text{C} + 273$; a selisih adalah sama dalam K dan °C; gunakan kelvin dalam hukum gas