Nol mutlak
Nol mutlak adalah suhu di mana partikel materi (molekul dan atom) berada pada titik energi terendahnya. Beberapa orang berpikir bahwa pada nol mutlak, partikel kehilangan semua energi dan berhenti bergerak. Ini tidak benar. Dalam fisika kuantum ada sesuatu yang disebut energi titik nol, yang berarti bahwa bahkan setelah semua energi dari partikel telah dihilangkan, partikel-partikel tersebut masih memiliki energi. Hal ini disebabkan oleh prinsip ketidakpastian Heisenberg, yang menyatakan bahwa semakin banyak yang diketahui tentang posisi partikel, semakin sedikit yang dapat diketahui tentang momentumnya, dan sebaliknya. Oleh karena itu, sebuah partikel tidak dapat dihentikan sepenuhnya karena dengan demikian posisi dan momentumnya yang tepat akan diketahui.
Beberapa orang telah menciptakan temperatur yang sangat dekat dengan nol mutlak: rekor temperatur adalah 100 pK (seratus picokelvin, sama dengan 10−10 kelvin) di atas nol mutlak. Bahkan untuk mendekati nol mutlak pun sulit karena apa pun yang menyentuh objek yang didinginkan mendekati nol mutlak akan memberikan panas pada objek tersebut. Para ilmuwan menggunakan laser untuk memperlambat atom ketika mendinginkan objek ke suhu yang sangat rendah.
Skala suhu kelvin dan Rankine didefinisikan sehingga nol mutlak adalah 0 kelvin (K) atau 0 derajat Rankine (°R). Skala Celsius dan Fahrenheit didefinisikan sehingga nol mutlak adalah -273,15 °C atau -459,67 °F.
Pada tahap ini, tekanan partikel adalah nol. Jika kita memplot grafik untuk itu, kita dapat melihat bahwa suhu partikel adalah nol. Suhu tidak bisa turun lebih jauh lagi. Juga, partikel-partikel tidak dapat bergerak secara "terbalik" karena pergerakan partikel adalah getaran, bergetar secara terbalik tidak lain hanyalah bergetar lagi. Semakin dekat suhu suatu benda ke nol mutlak, semakin tidak resistif bahan tersebut terhadap listrik sehingga akan menghantarkan listrik hampir sempurna, tanpa hambatan yang terukur.
Hukum Termodinamika Ketiga mengatakan bahwa tidak ada yang bisa memiliki suhu nol mutlak.
Hukum Kedua Termodinamika mengatakan bahwa semua mesin yang digerakkan oleh panas (seperti mesin mobil dan mesin kereta api uap) harus melepaskan limbah panas dan tidak bisa 100% efisien. Hal ini karena efisiensi (persen energi yang digunakan mesin yang benar-benar digunakan untuk melakukan pekerjaan mesin) adalah 100% × (1-Toutside/Tinside), yang hanya 100% jika suhu di luar nol mutlak yang tidak mungkin. Jadi, sebuah mesin tidak bisa 100% efisien, tetapi Anda dapat membuat efisiensinya mendekati 100% dengan membuat suhu di dalam lebih panas dan/atau suhu di luar lebih dingin.
Nol kelvin (-273,15 °C) didefinisikan sebagai nol mutlak.
Halaman terkait
- Suhu absolut
- Benar-benar panas
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apakah yang dimaksud dengan nol mutlak?
J: Nol mutlak adalah suhu di mana partikel materi (molekul dan atom) berada pada titik energi terendahnya.
T: Apakah nol mutlak berarti bahwa partikel kehilangan semua energi dan berhenti bergerak?
J: Tidak, dalam fisika kuantum ada sesuatu yang disebut energi titik nol, yang berarti bahwa bahkan setelah semua energi dari partikel telah dihilangkan, partikel-partikel masih memiliki beberapa energi karena prinsip ketidakpastian Heisenberg.
T: Berapa rekor suhu yang dicapai mendekati nol mutlak?
J: Rekor suhu adalah 100 pK (seratus picokelvin, sama dengan 10-10 kelvin) di atas nol mutlak.
T: Bagaimana para ilmuwan mendinginkan benda-benda hingga suhu yang sangat rendah?
J: Para ilmuwan menggunakan laser untuk memperlambat atom ketika mendinginkan objek ke suhu yang sangat rendah.
T: Bagaimana skala Celsius dan Fahrenheit didefinisikan relatif terhadap nol mutlak?
J: Skala Celsius dan Fahrenheit didefinisikan sehingga nol mutlak adalah -273,15°C atau -459,67°F.
T: Apa yang dikatakan Hukum Ketiga Termodinamika tentang nol mutlak?
J: Hukum Termodinamika Ketiga mengatakan bahwa tidak ada yang bisa memiliki suhu nol mutlak.
T: Bagaimana efisiensi mesin dapat ditingkatkan mendekati 100%?
J: Efisiensi mesin dapat ditingkatkan mendekati 100% dengan membuat suhu di dalam lebih panas dan/atau suhu di luar lebih dingin menurut Hukum Kedua Termodinamika.
