Suhu adalah ukuran panas atau dinginnya sesuatu, tetapi apa hubungannya dengan energi kinetik? Energi kinetik adalah energi gerak, dan ternyata suhu suatu zat berhubungan dengan energi kinetik rata-rata partikelnya. Dalam artikel ini, kita akan mempelajari bagaimana energi kinetik dan suhu terhubung, dan bagaimana hal ini memengaruhi perilaku berbagai wujud materi.
Apa itu Energi Kinetik?
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena geraknya. Semakin cepat suatu benda bergerak, semakin banyak energi kinetik yang dimilikinya. Energi kinetik suatu benda bergantung pada massa dan kecepatannya, dan dapat dihitung menggunakan rumus:
$$KE=\frac{1}{2}mv^2$$
dengan $KE$ adalah energi kinetik, $m$ adalah massa, dan $v$ adalah kecepatan.
Energi kinetik dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya saat mereka bertabrakan atau berinteraksi. Misalnya, ketika bola bisbol dipukul oleh pemukul, sebagian energi kinetik pemukul dipindahkan ke bola, membuatnya terbang lebih cepat. Energi kinetik juga dapat diubah menjadi bentuk energi lain, seperti panas, cahaya, suara, atau energi potensial.
Apa itu Suhu?
Suhu adalah ukuran seberapa panas atau sesuatu yang dingin. Lebih khusus lagi, ini adalah ukuran energi kinetik rata-rata partikel yang menyusun suatu zat. Partikel adalah atom atau molekul yang terus bergerak dan saling bertabrakan. Semakin cepat mereka bergerak, semakin banyak energi kinetik yang mereka miliki, dan semakin tinggi suhunya.
Suhu dapat diukur menggunakan skala yang berbeda, seperti Celcius, Fahrenheit, atau Kelvin. Skala Kelvin didasarkan pada gerakan molekuler, dan memiliki titik nol pada nol mutlak. Nol mutlak adalah suhu teoretis di mana gerakan partikel berhenti sepenuhnya. Nol mutlak tidak pernah tercapai di laboratorium, tetapi suhu yang mendekatinya telah tercapai.
Bagaimana Hubungan Energi Kinetik dan Suhu?
Hubungan antara energi kinetik dan suhu adalah bahwa mereka berbanding lurus satu sama lain. Artinya, jika suhu suatu zat meningkat, maka energi kinetik rata-rata partikelnya juga meningkat, dan sebaliknya. Ini dapat dinyatakan dengan persamaan:
$$\overline{KE}=\frac{3}{2}kT$$
di mana $\overline{KE}$ adalah energi kinetik rata-rata partikel, $k$ adalah konstanta Boltzmann (konstanta yang menghubungkan energi dan suhu), dan $T$ adalah suhu dalam Kelvin.
Persamaan ini berlaku untuk semua zat yang terdiri partikel yang hanya bisa bergerak dalam garis lurus sampai mereka bertabrakan dengan partikel lain. Jenis gerak ini disebut gerak translasi, dan ini tipikal untuk gas. Untuk zat yang memiliki partikel yang juga dapat berotasi atau bergetar, seperti zat cair atau padat, persamaannya menjadi lebih rumit.
Bagaimana Suhu Mempengaruhi Keadaan Materi?
Keadaan zat materi adalah padat, cair, gas, dan plasma. Mereka berbeda dalam seberapa rapat partikel mereka, dan seberapa banyak kebebasan yang mereka miliki untuk bergerak. Suhu memengaruhi keadaan materi dengan mengubah energi kinetik dan karenanya kecepatan partikel.
Dalam zat padat, partikel-partikel tersebut dikemas rapat bersama-sama dalam bentuk yang tetap. Mereka hanya dapat bergetar di sekitar posisi tetap mereka. Saat suhu meningkat, mereka bergetar lebih cepat dan lebih cepat hingga terlepas dari posisinya dan menjadi cair.
Dalam cairan, partikel masih berdekatan tetapi mereka dapat meluncur melewati satu sama lain dan mengambil bentuk mereka sendiri. wadah. Mereka memiliki lebih banyak energi kinetik daripada padatan tetapi lebih sedikit dari gas. Saat suhu meningkat, mereka bergerak lebih cepat dan lebih cepat sampai mereka mengatasi ketertarikan mereka satu sama lain dan menjadi gas.
Dalam gas, partikel-partikelnya berjauhan dan bergerak bebas ke segala arah. Mereka memiliki lebih banyak energi kinetik daripada cairan atau padatan. Saat suhu meningkat, mereka bergerak lebih cepat dan lebih sering bertabrakan satu sama lain dan dengan dinding wadahnya. Hal ini menciptakan tekanan.
Dalam plasma, partikel sangat panas sehingga kehilangan elektronnya dan menjadi terionisasi. Mereka memiliki lebih banyak energi kinetik daripada gas tetapi juga berinteraksi dengan medan listrik dan magnet. Plasma ditemukan di bintang, sambaran petir, lampu neon, dan reaktor fusi.
Kesimpulan
Energi kinetik dan suhu berhubungan dengan proporsionalitas langsung: saat yang satu meningkat, begitu pula yang lainnya. Suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata partikel penyusun suatu zat. Energi kinetik adalah energi gerak yang bergantung pada massa dan kecepatan. Suhu memengaruhi keadaan materi dengan mengubah energi kinetik dan karenanya kecepatan partikel.
