Gerak Atom dalam Suatu Materi dan Kaitannya dengan Panas serta Suhu suatu Zat

 A. PENDAHULUAN

Para ilmuwan pernah dibingungkan oleh sifat panas, tetapi setelah berabad-abad, mereka dapat memecahkan banyak misterinya dengan melakukan pengamatan secara cermat.

Segala sesuatu yang ada di dunia ini (termasuk diri kita) terdiri atas partikel-partikel sangat kecil yang disebut atom. Terdapat sekitar 118 atom yang berbeda dan atom-atom ini bergabung menjadi satu dalam berbagai kombinasi untuk membentuk zat-zat yang ada di alam semesta yang disebut molekul. Atom-atom ini terus bergerak, dan gerakan ini dirasakan dalam bentuk panas. Semakin panas suatu benda, semakin cepat gerakan atomnya.

Bayangkan sepotong mentega. Mentega  yang berbentuk padat terdiri dari berbagai jenis molekul. Setiap molekul terdiri atas atom-atom yang berbeda; dan setiap atom di dalam potongan Mentega tersebut terus bergerak sepanjang waktu. Lalu, mengapa Mentega tersebut tidak melompat-lompat ataupun salto depan ketika disimpan di atas meja? Bagaimana atom-atomnya bergerak sedangkan Menteganya tetap diam?

Jawabannya adalah bahwa atom-atom tersebut terus bergerak maju mundur di tempat yang sempit dan tidak pernah bergerak lebih jauh dari tempatnya. Persis seperti kita tidak dapat melihat atom-atomnya, kita juga tidak dapat melihat gerakannya. Ilmuwan hanya bisa mengukur gerakan atom-atom tersebut.

Apa yang terjadi ketika kamu meletakan mentega tersebut dalam nampan di atas kompor dan menghidupkan kompornya? Sekarang kamu menambahkan panas pada mentega itu – yaitu, membuat atom-atomnya bergerak lebih cepat. Jika kamu menambahkan panas yang cukup ke atom-atom suatu zat padat (dalam hal ini mentega), atom-atom tersebut akan bergetar cukup cepat sehingga tidak dapat lagi tergabung dalam suatu struktur yang kaku, dan zat padat itu akan mencair. Ketika berubah menjadi cair, atom-atomnya dapat saling meluncur tetapi tidak dapat berpisah jauh. Seandainya kamu terus menambahkan panas lebih banyak lagi, akhirnya atom-atom tersebut akan bergerak menjauh, dan cairannya akan berubah menjadi gas.

B. PERBEDAAN SUHU DAN PANAS

Energi panas adalah energi gerak dari atom-atom. Karena semua atom selalu dalam keadaan bergerak, maka semua materi yang ada di jagad raya ini pasti selalu memiliki energi.

Suhu adalah ukuran panas yang dimiliki oleh setiap molekul suatu zat. Suhu tidaklah sama dengan panas. Semakin tinggi suhu suatu zat, semakin banyak energi yang tersimpan dalam zat tersebut. Jika kamu memanaskan nampan besar yang penuh dengan air dalam waktu lama, panas air hanya meningkat sedikit. Jika di dalam nampan itu hanya terdapat sedikit air, air itu akan menjadi sangat panas setelah dipanaskan dalam waktu yang lama. Sebenarnya panas yang diberikan berjumlah sama, tetapi suhu air meningkat dengan sangat karena panasnya terbagi di antara molekul yang jumlahnya lebih sedikit.

C. ALIRAN PANAS

Energi panas selalu bergerak dari zat-zat yang lebih panas (zat dengan energi panas yang lebih banyak) ke zat-zat yang lebih dingin (zat dengan energi panas yang lebih sedikit).

Ketika kita berada di suatu ruangan yang dingin dan kemudian kita menghidupkan pemanas ruangan, maka energi panas yang dihasilkan oleh pemanas akan bergerak keluar menuju atom-atom udara yang lebih dingin, dan ruangannya menjadi lebih panas.

Meskipun panas secara alami bergerak dari materi yang lebih hangat ke materi yang lebih dingin, panas dapat dipaksa untuk mengalir ke arah yang berlawanan. Hal ini dapat di amati atau terjadi dalam lemari es. Dalam lemari es, panas secara terus menerus diambil dari ruangan dalam yang dingin dan di buang ke udara luar yang lebih panas. Demikian juga ketika suhu udara lebih dingin dari pada suhu normal tubuh kita (37 °C), energi panas akan mengalir keluar dari tubuh kita menuju ke udara.

D. SUHU DAN JARINGAN SARAF DI TANGAN

Saraf-saraf dalam tubuh kita mampu menerima informasi dari setiap bagian tubuh dan mengirimkannya ke otak. Saraf-saraf di dalam kulit kita membantu mendeteksi segala sesuatu mulai dari tekanan hingga rasa nyeri dan suhu. Secara sederhana tekanan dapat diartikan sebagai seberapa keras tubuh menekan sesuatu.

Di tangan dan jari kita terdapat sejumlah besar ujung-ujung saraf, sehingga membuatnya peka terhadap suhu dari benda-benda yang disentuh. Saraf mengirimkan informasi dalam bentuk denyutan arus listrik. Saraf pengindra suhu memberi tahu kita tentang perubahan suhu dengan mengubah jumlah denyutan yang dikirim setiap detiknya. Otak menerjemahkan perubahan kecepatan ini dalam bentuk beragam rasa panas dan dingin.

Saraf-saraf yang sangat peka dalam kulit kita dapat membedakan antara suhu di dalam tubuh kita (37 °C) dengan suhu pada permukaan kulit yang biasanya lebih dingin.

Jika kita menyentuh sesuatu yang lebih dingin dari kulit kita, kulit kita akan mendingin, dan saraf-saraf kita akan mengirim pesan ke otak dengan mengatakan bahwa kamu sedang menyentuh sesuatu yang lebih dingin. Untuk sebuah objek yang terasa dingin, objek tersebut harus lebih dingin daripada tangan kita dan mampu menghilangkan panas dari tubuh kita, sehingga kulit kita dapat terasa mendingin.

Berbagai peralatan ilmiah yang sangat peka dan sensitif telah diciptakan untuk mengetahui perubahan suhu. Walaupun demikian, dalam kondisi tertentu tangan berserta saraf-saraf di dalamnya tetap menjadi alat yang berguna untuk mendeteksi perubahan suhu. Salah satu alat yang sering digunakan untuk mendeteksi perubahan suhu adalah thermometer.