History of Thermodynamics

Peristiwa-Peristiwa Penting Termodinamik pada dasarnya, termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang panas sebagai energi yang mengalir. Oleh karena itu, sejarah berkembangnya ilmu termodinamika berawal sejak manusia mulai “memikirkan” tentang panas.. 

Abad ke 5 SM filsuf Yunani Parmenides, dalam karyanya hanya dikenal, puisi konvensional berjudul On Nature, menggunakan penalaran verbal untuk mendalilkan bahwa kekosongan, pada dasarnya apa yang sekarang dikenal sebagai vakum, di alam tidak bisa terjadi. Pandangan ini didukung oleh argumen-argumen Aristoteles, tetapi dikritik oleh Leucippus dan Hero dari Alexandria. Dari dulu sampai Abad Pertengahan berbagai argumen dikemukakan untuk membuktikan atau menolak adanya vakum dan beberapa usaha dilakukan untuk membangun vakum tapi semua terbukti berhasil. 

Abad 16 dan 17 Ilmuwan Eropa Kornelius Drebbel, Robert Fludd, Galileo Galilei dan Santorio Santorio pada mampu mengukur "dingin" relatif atau "hotness" udara, menggunakan termometer udara dasar (atau thermoscope). Hal ini mungkin dipengaruhi oleh perangkat sebelumnya yang dapat memperluas dan kontrak udara dibangun oleh Philo dari Byzantium dan Hero dari Alexandria. 350 SM Aristoteles Adalah orang yang pertama kali melakukan percobaan tentang panas. Dia mengatakan bahwa panas adalah bagian dari materi atau materi tersusun dari panas Penalaran yang dilakukan oleh Aristoteles. Tugas Mata kuliah Termodinamika PPs UM 2011 Page | 3 Tahun 1593 Galileo Galile meneruskan percobaan Aristoteles yang menganggap bahwa panas adalah sesuatu yang dapat diukur dengan penemuannya berupa termometer air. Tahun 1600 an , filsuf Inggris Francis Bacon dan ilmuwan menduga: "Panas itu sendiri, esensi dan hakekat adalah gerak dan tidak ada lagi." Tahun 1643, Galileo Galilei, sementara umumnya menerima menyedot penjelasan horor vacui diusulkan oleh Aristoteles, percaya bahwa alam vakum-kebencian terbatas. Pompa beroperasi di tambang sudah membuktikan bahwa alam hanya akan mengisi vakum dengan air sampai ketinggian 30 kaki. Mengetahui fakta ini penasaran, Galileo mendorong bekas muridnya Evangelista Torricelli untuk menyelidiki keterbatasan ini seharusnya. Torricelli tidak percaya bahwa vakum-kebencian (Horror vacui) dalam arti perspektif 'menghisap' Aristoteles, bertanggung jawab untuk meningkatkan air. Sebaliknya, ia beralasan, itu adalah hasil dari tekanan yang diberikan pada cairan oleh udara sekitarnya. Untuk membuktikan teori ini, ia mengisi sebuah tabung kaca panjang (tertutup di salah satu ujung) dengan merkuri dan terjungkal ke dalam piring juga mengandung merkuri. Hanya sebagian tabung kosong (seperti yang ditunjukkan berdekatan) sekitar 30 inci cairan tetap. Seperti merkuri dikosongkan, dan vakum yang telah dibuat di bagian atas tabung. Ini, vakum buatan manusia pertama, efektif menyangkal teori 'menghisap' Aristoteles dan menegaskan adanya kekosongan di alam. Tahun 1650 Otto von Guericke menemukan pompa vakum pertama didunia digunakan untuk menyanggah Aristoteles bahwa 'alam membenci kekosongan'. Penemuannya tentang Tekanan udara dan vakum pada pompa vakum terdiri dari piston dan silinder pistol udara dengan dua arah flaps dirancang untuk menarik udara keluar dari kapal itu pun terhubung ke, dan digunakan untuk menyelidiki sifat vakum dalam banyak percobaan. Pompa ini dijelaskan dalam Bab II dan III dari Buku III dari Nova.Guericke Experimenta menunjukkan kekuatan tekanan udara dengan percobaan dramatis. Dengan eksperimen Guericke menyangkal hipotesis "horor vacui", alam yang membenci kekosongan, yang selama berabad-abad dijunjung tinggi oleh filsuf dan ilmuwan sebagai aprinciple alam. Guericke menunjukkan bahwa zat tidak ditarik oleh vakum, tetapi didorong oleh tekanan dari cairan sekitarnya. Semua pekerjaan von Guericke pada vakum dan tekanan udara yang diuraikan dalam Buku III dari Nova Experimenta (1672). Mengenai kronologi yang lebih rinci dari karyanya yang kami miliki, selain deskripsi Nova Experimenta dari demonstrasi di Regensburg pada 1654, dua rekening yang diterbitkan oleh Fr.Schott tahun 1657 dan 1663. Tahun 1654 Regensburg melakukan percobaan pertama ia secara eksplisit catatan sebagai telah ditunjukkan adalah menghancurkan kapal non-bulat seperti udara tersebut ditarik dari itu. Dia tidak menggunakan pompa vakum secara langsung di kapal, tetapi diperbolehkan udara di dalamnya untuk memperluas ke penerima yang sebelumnya dievakuasi. Yang kedua adalah sebuah percobaan di mana sejumlah pria terbukti mampu menarik piston kedap udara hanya sekitar setengah jalan sampai sebuah kapal tembaga silinder. Von Guericke kemudian dilampirkan Receiver nya dievakuasi ke ruang bawah piston dan berhasil menarik piston kembali turun lagi melawan kekuatan laki- Tugas Mata kuliah Termodinamika PPs UM 2011 Page | 4 laki menariknya ke atas. Dalam sebuah surat kepada Fr. Schott Juni 1656, direproduksi dalam Mechanica Hydraulico-pneumatica, von Guericke memberikan rekening pendek pengalamannya di Regensburg. Selain dua di atas, ini termasuk ekstraksi udara menggunakan pompa vakum, kepunahan api di sebuah kapal disegel, meningkatkan air dengan pengisapan, demonstrasi bahwa udara memiliki berat, dan demonstrasi tentang bagaimana kabut dan kabut dapat diproduksi dalam wadah tertutup. Mechanica Hydraulicopneumatica juga menyediakan gambar awal pompa vakum von Guericke itu. Hal ini sesuai dengan deskripsi dalam bab-bab pembukaan Buku III dari Nova Experimenta versi pertama dari pompa nya ." Percobaan belahan terkenal itu, seperti yang tercantum dalam bagian biografi di atas, dilakukan antara Juli 1656 dan Agustus 1657. Dalam Bab IV Buku III ia menggambarkan desain baru ditingkatkan dan banyak dari pompa vakum dan penemuan atribut untuk kebutuhan mesin lebih mudah diangkut dengan mana ia bisa menunjukkan eksperimennya kepada Frederick William yang telah menyatakan keinginan untuk melihat mereka. Pompa baru ini juga dijelaskan di halaman 67 dari Curiosa Technica. Demonstrasi di Perpustakaan Pemilih di Colln dan Spree der berlangsung pada bulan November 1663 dan direkam oleh guru untuk putra Pemilih itu. (Hal. 113 Schneider.) Ada sejumlah eksperimen, seperti pengujian lebih kejam dari efek vakum pada burung dan ikan (Experimenta Nova Buku III Bab XVI), yang tidak dijelaskan dalam Curiosa Technica. Meskipun Nova Experimenta memang mengandung korespondensi dari 1665, tidak ada alasan untuk meragukan pernyataan von Guericke bahwa pekerjaan itu selesai pada dasarnya Maret 1663. Sepanjang Buku II dan III dia kembali lagi dan lagi dengan tema karena tidak ada kebencian terhadap vakum dan bahwa semua fenomena dijelaskan oleh prinsip ini seharusnya sebenarnya disebabkan oleh tekanan atmosfer dalam hubungannya dengan berbagai potensi inkorporeal yang dia pegang untuk bertindak. Jadi "potensi konservatif" bumi (virtus conservativa) memberikan penjelasan untuk fakta bahwa Bumi mempertahankan atmosfer meskipun perjalanan melalui ruang. Dalam melawan keberatan dari Deusing Dr bahwa berat atmosfer hanya akan menghancurkan tubuh semua makhluk hidup, ia menunjukkan kesadaran explict dari properti kunci dari cairan - yang tekanannya merata di semua pesawat. Dalam Bab XXX dari Buku III ia menulis: "Dr Deusing seharusnya diingat bahwa udara tidak hanya tekan pada kepala kita, tetapi mengalir di sekitar kita Sama seperti menekan dari atas di kepala, itu juga menekan pada. telapak kaki dari bawah dan secara bersamaan pada semua bagian tubuh dari segala arah. " Tahun 1656 ahli fisika Inggris dan kimiawan Robert Boyle telah belajar desain Guericke dan, pada dalam koordinasi dengan ilmuwan Inggris Robert Hooke, Membangun sebuah pompa udara. Menggunakan pompa ini, Boyle dan Hooke melihat korelasi antara tekanan, suhu, dan volume. Dalam waktu Hukum Boyle dirumuskan, yang menyatakan bahwa tekanan dan volume berbanding terbalik. Tahun 1679, Boyle Denis Papin membangun sebuah digester uap, yang merupakan bejana tertutup dengan tutup erat pas bahwa uap terbatas sampai tekanan tinggi yang dihasilkan.Kemudian menerapkan desain katup uap rilis yang Tugas Mata kuliah Termodinamika PPs UM 2011 Page | 5 membuat mesin dari meledak. Dengan mengamati katup berirama bergerak naik dan turun, Papin terinspirasi dari ide piston dan silinder mesin. Tahun 1697, Thomas Savery dibangun mesin pertama berdasarkan desain Papin, diikuti oleh Thomas Newcomen pada 1712. Meskipun mesin ini awal yang kasar dan tidak efisien, mereka menarik perhatian para ilmuwan terkemuka saat itu.Konsep dasar dari kapasitas panas dan panas laten, yang diperlukan untuk pengembangan termodinamika, dikembangkan oleh Profesor Joseph Black di Universitas Glasgow, di mana James Watt bekerja sebagai pembuat instrumen. Black dan Watt melakukan eksperimen bersama-sama, tapi Watt yang dikandung gagasan kondensor eksternal yang menghasilkan peningkatan besar dalam efisiensi mesin uap Menggambar pada semua pekerjaan sebelumnya. Tahun 1799 Sir Humphrey Davy dan Count Rumford menegaskan bahwa panas adalah sesuatu yang mengalir. Kesimpulan ini mendukung prinsip kerja termometer,tapi membantah pernyataan Aristoteles. Seharusnya hukum kenol termodinamika dirumuskan saat itu, tapi karena termodinamika belum berkembang sebagai ilmu, maka belum terpikirkan oleh para ilmuwan. “dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya”. Tahun 1778, Thomas Alfa Edison memperkenalkan mesin uap pertama yang mengkonvesi panas menjadi kerja mekanik. Tahun 1824 Sadi Carnot, berupaya menemukan hubungan antara panas yang digunakan dan kerja mekanik yang dihasilkan. Hasil pemikirannya merupakan titik awal perkembangan ilmu termodinamika klasik dan beliau dianggap sebagai Bapak Termodinamika, mempublikasikan Refleksi pada Kekuatan Motif Api, wacana pada efisiensi panas, kekuatan, energi dan mesin. Makalah ini diuraikan hubungan energik dasar antara mesin Carnot, siklus Carnot, dan kekuatan motif. Ini menandai dimulainya termodinamika sebagai ilmu pengetahuan modern. Tahun 1845, James P. Joule menyimpulkan bahwa panas dan kerja adalah dua bentuk energi yang satu sama lain dapat dikonversi. Kesimpulan ini didukung pula oleh Rudolf Clausius, Lord Kelvin (William Thomson), Helmhozt, dan Robert Mayer. Selanjutnya, para ilmuwan ini merumuskan hukum pertama termodinamika (1850) Tahun 1858 Lord Kelvin telah memperkenalkan istilah termodinamika melalui makalahnya: An Account of Carnot’s Theory of the Motive Power of Heat Tahun 1859,William Rankine, menulis buku teks termodinamika pertama. Dalam buku ini dituliskan tentang “perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi panas yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem” ∆U = Q + W Setelah mempelajari mesin Carnot, Lord Kelvin, Planck, dan menyimpulkan bahwa pada suatu mesin siklik tidak mungkin kalor yang diterima mesin diubah semuanya menjadi kerja, selalu ada kalor yang dibuang oleh mesin. Tugas Mata kuliah Termodinamika PPs UM 2011 Page | 6 Hal ini karena adalah sifat sistem yang selalu menuju ketidakteraturan, entropi (S) meningkat. Saat itu hukum. Pada awalnya dilatih sebagai seorang ahli fisika dan seorang profesor teknik sipil dan mekanik di Universitas Glasgow.Dasar termodinamika statistik yang ditetapkan oleh fisikawan seperti James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Rudolf Clausius dan J. Willard Gibbs. Tahun 1860 Hukum kedua termodinamika diperkenalkan. Menurut Clausius, besarnya perubahan entropi yang dialami oleh suatu sistem, ketika sistem tersebut mendapat tambahan kalor (Q) pada temperatur tetap dinyatakan melalui persamaan di bawah : “total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya” Tahun 1873-1876 Seorang ahli matematika yang Fisikawan Amerika Josiah Willard Gibbs menerbitkan serangkaian tiga makalah, yang paling terkenal adalah Pada Kesetimbangan heterogen Substances, di mana ia menunjukkan bagaimana proses termodinamika, termasuk reaksi kimia, dapat dianalisis grafis , dengan mempelajari energi, entropi, volume, suhu dan tekanan dari sistem termodinamika sedemikian rupa, kita dapat menentukan jika suatu proses akan terjadi secara spontan. Tahun 1885, Boltzman menyatakan bahwa energi dalam dan entropi merupakan besaran yang menyatakan keadaan mikroskopis sistem. Pernyataan ini mengawali berkembangnya termodinamika statistik, yaitu pendekatan mikroskopis tentang sifat termodinamis suatu zat berdasarkan perilaku kumpulan partikel-partikel yang menyusunnya. Dasar-dasar termodinamika statistik ditetapkan oleh fisikawan seperti James Clerk Maxwell, W. Nernst, Ludwig Boltzmann, Max Planck, Rudolf Clausius dan J. Willard Gibbs .Willard Gibbs. Tahun 1906 Giauque dan W. Nernst merumuskan hukum ketiga termodinamika. “pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum” Pada tahun 1906 Giauque dan W. Nernst merumuskan hukum ketiga termodinamika. “pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum” Tahun 1911, Einstein menyatakan bahwa massa merupakan perwujudan dari energi (E=mc2). Hal ini kemudian dibenarkan oleh ilmuwan mekanika kuantum (1900-1940) bahwa radiasi sebagai bentuk energi bisa bersifat sebagai partikel. Pernyataan ini seakan-akan membenarkan penalaran Aristoteles sebelumnya bahwa materi = energy Pada tahun 1950, para ilmuwan, seperti Carl Anderson menemukan adanya partikel antimateri yang bisa memusnahkan materi. Abad 19, Pierre Duhem menulis tentang termodinamika kimia. Selama awal abad 20, kimiawan seperti Gilbert N. Lewis, Merle Randall, dan EA Guggenheim menerapkan metode matematika Gibbs untuk analisis proses kimia. Termodinamika klasik adalah deskripsi dari negara-negara dan proses sistem Tugas Mata kuliah Termodinamika PPs UM 2011 Page | 7 Thermodynamical, menggunakan makroskopik, sifat empiris secara langsung diukur di laboratorium. Hal ini digunakan untuk pertukaran model energi, kerja, panas, dan materi, berdasarkan hukum termodinamika. Klasik kualifikasi mencerminkan fakta bahwa itu mewakili tingkat deskriptif dalam hal parameter empiris makroskopik yang dapat diukur di laboratorium, yang merupakan tingkat pertama pemahaman pada abad ke-19. Sebuah penafsiran mikroskopis konsep-konsep ini diberikan oleh perkembangan termodinamika statistik. Awal abad 20Termodinamika statistik, juga disebut mekanika statistik, muncul dengan perkembangan teori atom dan molekul pada paruh kedua abad ke-19 dan, melengkapi termodinamika dengan interpretasi interaksi mikroskopis antara partikel individu atau kuantum-mekanis negara. Bidang ini berhubungan sifat mikroskopis atom dan molekul individu dengan, sifat makroskopik sebagian besar bahan-bahan yang dapat diamati pada skala manusia, sehingga menjelaskan termodinamika sebagai akibat alami dari statistik, mekanika klasik, dan teori kuantum pada tingkat mikroskopis. Tahun 1900, Max Planck menjelaskan Quantum termodinamika adalah studi tentang dinamika panas dan bekerja dalam sistem kuantum. Sekitar, termodinamika kuantum mencoba untuk menggabungkan termodinamika dan mekanika kuantum ke dalam satu kesatuan yang koheren. Titik penting di mana "mekanika kuantum" dimulai ketika, pada diuraikan "hipotesis kuantum", yaitu bahwa energi sistem atom dapat terkuantisasi, yang didasarkan pada dua hukum pertama termodinamika seperti yang dijelaskan oleh Rudolf Clausius (1865) dan Ludwig Boltzmann (1877).