Friday, November 2, 2012

Kenapa Sih Harus si Kelvin?

Kenapa sih harus dirubah ke Kelvin kak? Bikin repot aja. Kak, kan yang banyak dipake itu Celcius kok fisika malah milih Kelvin sih untuk satuan dalam termodinamika? Atau ada juga yang seperti ini waktu mengerjakan soal perbandingan energi kinetik gas, Kak kurang kerjaan banget sih, tadi bilang harus dirubah dari Celcius ke Kelvin terus waktu udah dapet jawaban ternyata pilihannya yang ada cuma Celcius, jadinya dirubah lagi dong?

Pertanyaan-pertanyaan di atas sering sekali ditanyakan ketika kita belajar termodinamika. Memang sih sepertinya lebih elegan apabila kita menggunakan satuan Celcius dibandingkan Kelvin ketika kita menghadapi kenyataan hidup sehari-hari. Hal ini dikarenakan termometer Celcius lebih familiar dibandingkan dengan termometer Kelvin (pernah ga' ngukur suhu badan waktu demam make Kelvin? Saya rasa hal tersebut jarang banget kan dilakukan?). Selain itu sepertinya lebih mudah menggunakan Celcius dibandingkan Kelvin, karena termometer tersebut dimulai dari angka yang bagus (nol) dan tidak seperti Kelvin yang dimulai dari 273, ketika digunakan pada keadaan yang umum.

Jadi, mengapa sih fisikawan lebih memilih Kelvin dibandingkan dengan derajat termperatur lainnya? Apa sih hebatnya si Kelvin sehingga ia lebih unggul dari Celcius, Fahrenheit, dan Reamur?

Ok, mari kita coba jawab pertanyaan tersebut ya,..

Termometer selain Kelvin, yaitu Celcius, Reamur, dan Fahrenheit titik atas dan titik bawahnya ditentukan oleh titik didih dan titik beku air. Ya, untuk Celcius dan Reamur titik beku air adalah 0 sedangkan pada Fahrenheit itu dimulai dari 32. Sedangkan untuk titik didih air pada termometer Celcius adalah 100, pada Reamur adalah 80, dan untuk Fahrenheit pada 212. Jadi, dari ketiga termometer tersebut yang membedakan hanyalah skala dalam termometer tersebut sedangkan untuk pengkalibrasiannya (acuan) tetap sama, yaitu kondisi air. Sehingga apabila diterapkan untuk suatu sistem yang lebih universal (misal gas dalam suhu yang sangat rendah) ketika dilakukan perhitungan-perhitungan fisis (misal energi kinetik) akan menghasilkan angka yang kurang cantik.
Contoh: Berapakah energi kinetik dari gas hidrogen ketika temperaturnya adalah -100 derajat Celcius?
 Jawab: Seperti kita ketahui bahwa rumus untuk menghitung energi kinetik gas adalah:
Ek = 3/2.k.T
Sehingga apabila kita gunakan jenis temperatur Celcius maka akan menghasilkan:
Ek = 3/2 k (-100) = -150.k
Apabila digunakan Fahrenheit:
Ek = 3/2. k. (-148) = -222.k
Sedangkan untuk Reamur:
Ek = 3/2.k.(-80) = -120.k

Kalau kita perhatikan maka nilai energi kinetik dari hasil temperatur-temperatur tersebut akan bernilai negatif, ya kan? Nah, yang menjadi masalah adalah, apakah arti dari nilai energi kinetik yang negatif tersebut? Hehehe..
Ya, itulah permasalahan yang akan kita temui apabila menggunakan temperatur selain Kelvin. Kita akan mungkin untuk mendapatkan nilai energi kinetik yang bernilai negatif. Berbeda apabila kita menggunakan temperatur Kelvin. Skala yang digunakan pada temperatur Kelvin bukan ditentukan berdasarkan kondisi air melainkan ditentukan berdasarkan kondisi gerakan molekulernya. Di dalam Kelvin titik bawahnya yaitu 0 K menandakan bahwa pada suhu tersebut secara termodinamika akan berhenti bergerak. Sehingga dapat dikatakan bahwa (mungkin) tidak ada benda yang memiliki suhu di bawah 0 K tersebut. Karena itulah fisikawan lebih memilih Kelvin dibandingkan dengan temperatur lain. Nilai 0 dalam Kelvin bersifat absolut. Sehingga dengan menggunakan Kelvin kita tidak akan menemukan energi kinetik dari suatu zat akan bernilai negatif. Ya, coba saja kerjakan soal di atas dengan Kelvin ya..

Ok, sekarang sudah tahu kan dimana letak keunggulan Kelvin dibandingkan dengan temperatur lain. Ya, dengan menggunakan temperatur Kelvin kita dapat menentukan kondisi dari zat yang akan kita ukur tersebut secara lebih universal. Baik dalam pengukuran termiknya maupun mekaniknya. O ya, sebagai tanda untuk menunjukkan bahwa Kelvin adalah acuan standar maka dibedakan cara menulis satuan Kelvin dibandingkan dengan temperatur lain. Dalam menulis Kelvin itu tidak perlu digunakan derajat tidak seperti lainnya yang sebelum huruf satuannya didahului dengan derajat. Selain itu, alasan penulisan tersebut adalah untuk menunjukkan satuan lain selain Kelvin merupakan skala ukuran sedangkan Kelvin adalah unit ukuran.

Sekian dulu ya, semoga bermanfaat.. Terima kasih.