Suhu Mutlak Thomson
A.
Sejarah
Singkat William Thomson
Thomson lahir di
Belfast, Irlandia, pada tahun 1824. Putra seorang matematikawan terhormat,
Dengan cepat ia diakui sebagai anak jenius. Ketika ayahnya menjadi guru besar
di Universitas Glasgow, William. Pada usia 10 ia memasuki Universitas Glasgow,
posisi kedua di kelasnya. Sementara masih remaja, ia mengejar gelar sarjana di
Cambridge dan Paris - pertama makalahnya diterbitkan muncul ketika ia berusia
16 tahun. Pada tahun 1846, 22 tahun Thomson diangkat (dengan bantuan dari
ayahnya) Profesor Filsafat Alam di Universitas Glasgow. Di sana, ia bertanggung
jawab untuk pembangunan laboratorium pertama fisika Inggris.
William Thomson
atau lebih banyak orang mengenalnya dengan nama (Lord Kelvin) merupakan
pemikir utama abad kesembilan belas, yang menjadi penerus pemikir terbesar
sejak Sir Isaac Newton (1642-1727). Dia merupakan pemikir dan pengembang
beberapa teori dalam fisika, termodinamika, elektronik, dan matematika. Dia
knighted pada tahun 1866 untuk karyanya dalam menyelamatkan kabel telegraf
pertama span Atlantik.
William Thomson
menyatakan sejak 1852 bahwa : “Pembuangan energi adalah proses Ireversibel
(Tidak akan kembali kepada semula)”. Hal ini menyebabkan dia pada kesimpulan
bahwa alam semesta akan berakhir sebagaimana Hermann Helmholtz
menyebutnya dengan kata "Heat Death”.
Tidak butuh waktu lama
untuk dosen muda untuk membangkitkan masyarakat ilmiah Eropa. Kurang dari
setahun setelah janji itu, Thomson mengumumkan temuannya mengenai usia
bumi.
B. Penemuan William Thomson
1.
Waktu
Penurunan Suhu Bumi
Dimulai dengan asumsi
bahwa Matahari dan Bumi awalnya memiliki suhu yang sama. Ia menentukan bahwa
waktu yang akan mengakibatkan bagi planet kita mendingin sampai temperatur yang
sekarang berkisar antara 20 juta dan 400 juta tahun, dan mungkin sangat dekat
dengan 100 juta tahun. Jumlah ini jauh lebih rendah daripada yang sebelumnya
ditentukan oleh ahli geologi (melalui dengan cara yang sama sekali berbeda).
Ahli biologi pada khususnya kecewa, karena itu berarti bahwa semua evolusi
kehidupan sekarang harus sesuai dalam rentang satu juta tahun. Mereka mulai
mempertimbangkan kemungkinan evolusi "lompatan" - pintas yang secara
dramatis akan mengurangi jumlah waktu yang dibutuhkan bagi kehidupan untuk
berevolusi. Meskipun angka Thomson kemudian terbukti salah, kehebohan di
kalangan ahli biologi menyebabkan teori evolusi mutasi.
2.
Efek
Joule-Thomson
Selama studi
tentang usia planet, Thomson menjadi
tertarik dengan relasi antara panas dan energi. Pada tahun 1847 ia bertemu James
Joule (1818-1889), penulis beberapa teori panas yang paling inovatif dari
wakttu ke waktu. Joule cukup terkenal terutama di Inggris. Menggunakan besarnya
pengaruh teori Joule, Thomson memperkenalkan kepada Royal Society menyatakan
pengakuannya terhadap Joule. Selama beberapa tahun berikutnya Jouleda dan
Thomson bekerja sama, bereksperimen dengan panas dan energi gas-gas tertentu.
Salah satu fenomena yang mereka amati adalah bahwa sebagian gas jika divakumkan
maka suhunya akan turun, dan jika drop yang sudah cukup gas dapat dikonversi
menjadi cairan. Disebut efek Joule-Thomson, fenomena ini menjadi dasar untuk
pencairan gas dan ilmu cryogenics.
3.
Temperatur
Absolut
Thomson bekerja dengan
Joule terus memberi rasa ingin tahunya tentang panas bumi. Terutama dia
tertarik pada pekerjaan fisikawan Perancis Jacques Charles (1746-1823), yang
telah menemukan bahwa, untuk setiap derajat celsius di bawah nol gas
didinginkan, volume akan menurun dengan faktor 1/273.16. Implikasi dari teori
ini adalah bahwa, pada -273,16 ° C, volume gas akan menjadi nol. Para ilmuwan
tidak mampu menjelaskan dengan tepat mengapa ini akan terjadi, hanya karena
mereka tidak dapat membuktikan hukum Charles palsu. Pada tahun 1848 Thomson menjelaskan
efek dengan cara : ketika suhu gas berkurang, ada sesuatu yang terjadi pada
tingkat energi atom, seperti atom-atom bergerak hanya mengambil sedikit ruang,
sehingga volumenya berkurang. Pada -273,16 ° C tingkat energi dari atom-atom
mencapai nol - mereka berhenti bergerak, mengambil hampir tidak ada ruang, dan
suhu mereka tidak dapat diturunkan lebih jauh. Karena teori ini harus benar
untuk substansi apapun, Thomson menyebut -273,16 ° C sebagai suhu nol mutlak.
Aplikasi yang paling
terkenal dari ide ini adalah 1848 penemuan Thomson dari skala mutlak suhu. Pada
dasarnya titik-titik pada skala Celcius sama dengan 273,16 ° C, sehingga nol pada
sekala Celcius nol dan mutlak bersamaan. Thomson menyebutnya sebagai sekala
mutlak Thomson, tetapi setelah kematiannya nama itu diubah menjadi skala
Kelvin. Nol Kelvin (0K) adalah suhu yang sangat rendah, atau dalam sekala
Celsius adalah sama dengan -273,16 ° C, atau dalam skala Farenheit sama dengan -459,69
° F.
Skala multlak jauh
lebih mudah bagi para ilmuwan untuk digunakan dibandingkan celcius, karena
langsung mengambil mempertimbangkan perbedaan energi atom. James Clerk Maxwell (1831-1879)
menggunakan skala ini dalam perumusan teori kinetik gasnya. Pada tahun 1851
sekala Thomson digunakan untuk menunjukkan bahwa semua energi pada akhirnya
tidak dapat digunakan, diubah menjadi panas, dan panas akan hilang ke atmosfer.
Konsep degradasi kemudian dieksplorasi oleh Rudolf Clausius dan reintroducedin
bentuk yang jauh lebih jelas dan lebih eksplisit sebagai hukum kedua termodinamika,
menyatakannya dengan konsep entropi.
4.
Sistem
Tegangan Rendah
Selama akhir 1800-an
banyak komunitas ilmiah Inggris sibuk bekerja pada kabel transatlantik pertama.
Thomson meminjamkan pengetahuan besar tentang teori listrik untuk menyelesaikan
permasalahan ini, dengan menemukan sejumlah ultra-sensitif galvanometers.
Teorinya yang dikemukakannya adalah bahwa hanya tegangan yang sangat rendahlah
yang bisa mengirimkan sinyal telegraf pada frekwensi yang cukup tinggi seperti
kabel panjang. Ini bertentangan dengan pandanga EOW Whitehouse, seorang tukang
listrik yang telah memegang proyek tersebut. Menggunakan desain sistemnya
sendiri, Whitehouse menyelesaikan pembangunan kabel telegraf tegangan tinggi.
Saat diuji pada tahun 1856, kabel betul-betul gagal. Setelah beberapa tahun
litigasi, pemancar digantikan dengan sistem tegangan rendah Thomson, dan mulai
pada tahun 1865 kabel bawah laut menyediakan komunikasi instan melintasi
Atlantik. Thomson diakui sebagai orang yang telah menyelamatkan investasi
keuangan raksasa, dan dia memperoleh gelar untuk karyanya.
Sumber
Thomson, W.; Tait, P.G. (1867).
Treatise on Natural Philosophy. Oxford. 2nd edition, 1883. (reissued by
Cambridge University Press, 2009. ISBN 978-1-108-00537-1)
Komentar
Posting Komentar