Panas dan suhu adalah topik yang berkaitan erat, dan karena itu, perbedaan antara keduanya bisa sedikit membingungkan. Perbedaan utamanya adalah bahwa panas berhubungan dengan energi kalor, sedangkan suhu lebih terkait dengan energi kinetik molekuler.
Apa bedanya?
Panas menggambarkan transfer energi termal antar molekul dalam suatu sistem dan diukur dalam Joule. Panas mengukur bagaimana energi bergerak atau mengalir. Suatu benda bisa mendapatkan panas atau kehilangan panas, tetapi tidak bisa memiliki panas. Panas adalah ukuran perubahan, bukan sifat yang dimiliki oleh suatu benda atau sistem. Oleh karena itu, diklasifikasikan sebagai variabel proses.
Temperatur menggambarkan rata-rata energi kinetik molekul dalam suatu bahan atau sistem dan diukur dalam Celcius (° C), Kelvin (K), Fahrenheit (° F), atau Rankine (R). Ini adalah sifat fisik yang terukur dari sebuah benda — juga dikenal sebagai variabel keadaan. Sifat fisik terukur lainnya termasuk kecepatan, massa, dan kepadatan, adalah contoh beberapa nama.
Persamaan
Panas adalah transfer energi panas yang disebabkan oleh perbedaan suhu antar molekul. catatan: Energi panas dapat dipahami secara mikroskopis sebagai energi kinetik dan potensial total dari suatu sistem.
Hukum Termodinamika Kedua
Hukum kedua termodinamika adalah topik kompleks yang membutuhkan studi intensif di bidang termodinamika untuk benar-benar mengerti. Namun, untuk tujuan artikel ini, hanya satu aspek kecil yang perlu dipahami dan itu adalah fakta bahwa panas akan selalu mengalir secara spontan dari zat yang lebih panas ke yang lebih dingin. Pernyataan sederhana ini menjelaskan mengapa es batu tidak terbentuk di luar pada hari yang panas atau mengapa es itu mencair saat dijatuhkan ke dalam mangkuk berisi air hangat.
Eksperimen
Bayangkan kubus es yang tadi dijatuhkan ke dalam mangkuk berisi air hangat — es itu harus mendapatkan panas (energi termal) dari air dalam mangkuk (lihat paragraf sebelumnya). Menambahkan energi termal menyebabkan peningkatan energi kinetik dari molekul es, dan dengan demikian akan mengalami peningkatan suhu. Ini dikenal karena suhu sebenarnya ukuran rata-rata energi kinetik molekul. Selain itu, es akan terus mendapatkan energi panas yang menyebabkan molekulnya bergerak lebih cepat dan akhirnya memutus ikatan atau molekuler antarmolekulnya.
Sebagai kesimpulan, transfer panas atau energi panas biasanya akan mengubah suhu zat, tetapi tidak selalu! Misalnya, pada saat es dalam mangkuk berubah menjadi molekul-molekul air cair itu akan berada pada suhu yang sama persis seperti ketika mereka dalam keadaan es batu. Dalam hal ini, alih-alih energi termal yang bekerja untuk meningkatkan energi kinetik, ia bekerja untuk memutuskan ikatan antarmolekul, yang menyebabkan perubahan keadaan. Namun, seiring berjalannya waktu, suhu es yang mencair baru-baru ini akan meningkat hingga semua yang ada di dalam mangkuk mencapai keseimbangan — yang berarti suhu yang konsisten di seluruh permukaan.
Kesimpulan
- Suhu adalah ukuran Energi Termal suatu sistem. Satuan SI adalah Kelvin ‘K’. Meskipun suhu benda ternyata tidak memiliki batas atas, itu memang memiliki batas bawah. Pada skala suhu Kelvin, suhu rendah yang membatasi ini adalah nol Kelvin.
- Ketika kita mengatakan bahwa suatu benda memiliki suhu 400 K, itu tidak berarti bahwa setiap molekul dari sistem itu memiliki energi yang sesuai dengan suhu itu karena semua molekul sewaktu bergerak atau bergetar dan karenanya mengubah kandungan energinya. Tetapi jika kita meratakan energi termal dari semua molekul suatu sistem, kita mendapatkan suhunya sebagai ukuran energi termal.
- Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menyebut bentuk-bentuk energi internal yang masuk akal dan laten sebagai panas, dan kita berbicara tentang kadar panas benda. Tetapi dalam Termodinamika bentuk-bentuk energi ini biasanya dirujuk sebagai energi panas.
- Panas adalah bentuk energi yang dapat ditransfer dari satu sistem ke sistem lain sebagai hasil dari perbedaan suhu. Salah-satu adalah sebab dan lainnya adalah akibatnya.
- Seperti perbedaan potensial atau perbedaan tegangan akan menggerakkan arus listrik, perbedaan tekanan menggerakkan aliran fluida, perbedaan suhu atau gradien suhu akan menggerakkan aliran panas.
- Namun istilah PANAS dan frasa terkait seperti aliran panas, penambahan panas, penolakan panas, kehilangan panas, penyimpanan panas, panas laten, panas benda, sumber panas, heat sink sudah umum digunakan saat ini, dan upaya untuk mengganti panas dalam frasa ini oleh energi termal menjadi canggung didengarnya.
- Bagi orang awam dan juga bagi ilmuwan dan insinyur, kata-kata ini menjadi sangat umum sehingga tidak menimbulkan banyak kebingungan. Sebagai contoh, aliran panas dipahami sebagai transfer energi panas karena perbedaan suhu, bukan aliran cairan seperti zat yang disebut panas.