Mengapa Kelvin Dijadikan Satuan Suhu Internasional?

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.