Termodinamika adalah bidang fisika tentang transfer energi panas. Hal ini sering dipahami dalam istilah seperangkat hukum.
Hukum ke-nol membantu untuk mendefinisikankonsep suhu, karena ada hubungannya dengan keseimbangan termal antara benda-benda. Panas mengalir dari materi yang lebih panas ke materi yang lebih dingin, dan kesetimbangan termal, kadang-kadang disebut kesetimbangan termodinamika, terjadi ketika tidak ada aliran panas bersih. Ini terjadi ketika benda-benda berada pada suhu yang sama.
Apa itu Hukum Ke-nol Termodinamika?
Awalnya ada tiga hukum pusat termodinamika. Namun, para ilmuwan di awal 1900-an menyadari bahwa hukum lain yang lebih mendasar diperlukan agar teori mereka lengkap dan benar. Karena hukum ini dianggap lebih mendasar daripada yang lain, menyebutnya hukum keempat termodinamika tampaknya tidak tepat, jadi dibuatlah hukum ke-nol untuk menunjukkan bahwa itu menggantikan semua yang lain.
Hukum ke nol termodinamika menyatakan bahwa jika sistem termal A berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem termal B, dan sistem termal B berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem termal C, maka A harus dalam kesetimbangan termal dengan C.
Ini disebutrelasi transitif, dan juga sering terlihat dalam aljabar: Jika A = B dan B = C, maka A = C. Hukum ke nol termodinamika mewakili konsep ini dengan suhu.
Signifikansi Hukum Nol Termodinamika
Teori-teori matematika seringkali memerlukan suatu relasi yang disebut relasi ekivalensi: Suatu cara untuk mengatakan apakah dua hal itu sama atau tidak. Hukum ke-nol adalah hubungan ekuivalensi termodinamika karena ia memberikan konsep matematika tentang suhu dan memungkinkan adanya termometer fisik.
Konsep kuncinya adalah perbedaan antara energi dan suhu. Mengetahui berapa banyak energi yang dimiliki dua objek individu tidak cukup untuk mengetahui ke mana panas akan mengalir ketika mereka bersentuhan. Ini adalah suhu relatif dari dua sistem yang menentukan arah aliran panas.
Tapi bagaimana suhu bisa diukur? Biasanya, termometer adalah benda yang menunjukkan sifat yang diketahui dan dikalibrasi tergantung pada suhunya. Misalnya, merkuri mengembang dalam volume dengan cara yang jelas saat memanas. Menempatkan termometer dalam kesetimbangan termal dengan suatu benda dan kemudian mengamati sifat-sifat itu, seperti berapa banyak merkuri telah berkembang, adalah cara untuk mengukur suhu suatu benda.
Pentingnya hukum ke-nol dapat dilihat ketika mencoba membandingkan suhu dua benda. Jika termometer ditempatkan dalam cairan A, itu menjadi kesetimbangan termal dengan cairan itu dan membaca suhu tertentu.
Jika termometer itu kemudian ditempatkan dalam cairan B, mencapai kesetimbangan termal dan membaca suhu yang sama persis seperti saat itu berada dalam kesetimbangan termal dengan cairan A, hukum ke-nol adalah yang memungkinkan kita untuk mengatakan bahwa cairan A dan cairan B adalah sama suhu.
Hukum Termodinamika Lainnya
Hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa energi total suatu sistem terisolasi adalahkonstan. Perubahan energi internal sistem akan selalu sama persis dengan perbedaan antara panas yang dimasukkan ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan sistem pada lingkungannya.
Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwaentropi totaldari sistem yang terisolasi tidak pernah bisa berkurang dari waktu ke waktu. Entropi total dari sistem terisolasi isolateddanlingkungannya dapat tetap konstan dalam beberapa kasus ideal, tetapi tidak pernah dapat berkurang.
Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi sistem yang terisolasi menjadi konstan ketika suhunya mendekati nol mutlak. Nilai entropi yang konstan ini tidak dapat bergantung pada parameter lain dari sistem, seperti volume atau tekanannya.
