Dingin

Dingin adalah keadaan suhu rendah, khususnya di atmosfer.^[1] Dalam pengartian umum, dingin sering kali merupakan sebuah persepsi subyektif. Batas suhu terendah adalah nol mutlak, yang didefinisikan sebagai 0.00 K pada skala Kelvin, sebuah skala suhu termodinamik mutlak. Suhu ini setara dengan −273,15 °C pada skala Celsius, −459,67 °F pada skala Fahrenheit, dan 0,00 °R pada skala Rankine.

Sebuah gunung es, yang sering dikaitkan dengan dingin

Sinyal "dingin" - tidak resmi (kecuali direkomendasikan oleh CMAS), tetap saja digunakan oleh banyak sekolah menyelam dan disebarkan melalui situs web menyelam sebagai salah satu sinyal tambahan yang lebih berguna^[2]

Merinding, respon fisiologis umum terhadap dingin, yang bertujuan untuk mengurangi hilangnya panas tubuh di lingkungan yang dingin

Foto permukaan salju di Stasiun Dome C, Antartika, bagian dari Dataran Tinggi Kutub yang terkenal dingin, mewakili sebagian besar permukaan benua

Karena suhu berhubungan dengan energi termal yang dimiliki oleh suatu objek atau sampel materi, yang merupakan energi kinetik dari gerakan acak partikel penyusun materi, suatu objek akan memiliki lebih sedikit energi panas ketika lebih dingin dan lebih banyak ketika lebih panas. Jika dimungkinkan untuk mendinginkan suatu sistem hingga nol mutlak, semua gerakan partikel dalam sampel materi akan berhenti dan mereka akan diam sepenuhnya dalam pengertian fisika klasik. Objek dapat digambarkan memiliki energi panas nol. Secara mikroskopis dalam deskripsi mekanika kuantum, bagaimanapun, materi masih memiliki energi titik nol bahkan pada nol mutlak, karena prinsip ketidakpastian Heisenberg.

Pendinginan

Artikel utama: Refrigerasi

Pendinginan mengacu pada proses menjadi dingin, atau menurunkan suhu. Hal ini dapat dicapai dengan menghilangkan panas dari sistem, atau mengekspos sistem ke lingkungan dengan suhu yang lebih rendah.

Pendingin adalah cairan yang digunakan untuk mendinginkan benda, mencegah pembekuan dan mencegah erosi pada mesin.^[3]

Pendinginan udara adalah proses mendinginkan suatu objek dengan memaparkannya ke udara. Ini hanya akan berfungsi jika suhu udara lebih rendah dari benda, dan prosesnya dapat ditingkatkan dengan meningkatkan luas permukaan, meningkatkan laju aliran cairan pendingin, atau mengurangi massa benda.^[4]

Metode pendinginan umum lainnya adalah memaparkan objek ke es, es kering, atau nitrogen cair. Ini bekerja dengan konduksi; panas dipindahkan dari benda yang relatif hangat ke pendingin yang relatif dingin.^[5]

Pendinginan laser dan pendinginan evaporatif magnetik adalah teknik yang digunakan untuk mencapai suhu yang sangat rendah.^[6][7]

Sejarah

Sejarah awal

Pada zaman kuno, es tidak diadopsi untuk pengawetan makanan tetapi digunakan untuk mendinginkan anggur yang juga dilakukan oleh orang Romawi. Menurut Pliny, Kaisar Nero menemukan ember es untuk mendinginkan anggur daripada menambahkannya ke dalam anggur untuk membuatnya dingin karena akan mencairkannya. ^[8]

Beberapa waktu sekitar tahun 1700 SM Zimri-Lim, raja Kerajaan Mari di barat laut Irak telah menciptakan sebuah "rumah es" yang disebut bit shurpin di lokasi yang dekat dengan ibu kotanya di tepi sungai Efrat. Pada abad ke-7 SM orang Cina telah menggunakan rumah es untuk mengawetkan sayuran dan buah-buahan. Selama pemerintahan dinasti Tang di Cina (618 -907 M) sebuah dokumen mengacu pada praktik penggunaan es yang populer selama Dinasti Chou Timur (770 -256 SM) oleh 94 pekerja yang dipekerjakan untuk "Layanan Es" untuk membekukan semuanya dari anggur hingga mayat. ^[8]

Shachtman mengatakan bahwa pada abad ke-4 M, saudara dari kaisar Jepang Nintoku memberinya hadiah es dari gunung. Kaisar sangat senang dengan hadiah itu sehingga ia menamai tanggal 1 Juni sebagai "Hari Es" dan dengan upacara memberikan balok es kepada pejabatnya. ^[8]

Bahkan di zaman kuno, kata Shachtman, di Mesir dan India, pendinginan malam dengan penguapan air dan radiasi panas, dan kemampuan garam untuk menurunkan suhu beku air dipraktikkan. Orang-orang kuno Roma dan Yunani menyadari bahwa air matang mendingin lebih cepat daripada air biasa; alasannya adalah bahwa dengan merebus air, karbon dioksida dan gas lainnya, yang menghalangi pendinginan, dihilangkan; tetapi fakta ini tidak diketahui sampai abad ke-17. ^[8]

Dari abad ke-17

Shachtman mengatakan bahwa Raja James VI dan I mendukung pekerjaan Cornelis Drebbel sebagai pesulap untuk melakukan trik seperti menghasilkan guntur, kilat, singa, burung, daun gemetar dan sebagainya. Pada tahun 1620 ia memberikan demonstrasi di Westminster Abbey kepada raja dan abdi dalemnya tentang kekuatan dingin.^[9] Pada hari musim panas, kata Shachtman, Drebbel telah menciptakan hawa dingin (menurunkan suhu beberapa derajat) di aula Biara, yang membuat raja menggigil dan berlari keluar aula bersama rombongannya. Ini adalah tontonan yang luar biasa, kata Shachtman. Beberapa tahun sebelumnya, Giambattista della Porta telah mendemonstrasikan di Biara "taman fantasi es, patung es yang rumit" dan juga minuman es untuk jamuan makan di Florence. Satu-satunya referensi untuk pembekuan buatan yang dibuat oleh Drebbel adalah oleh Francis Bacon. Demonstrasinya tidak dianggap serius karena dianggap sebagai salah satu trik sulapnya, karena saat itu belum ada aplikasi praktisnya. Drebbel belum mengungkapkan rahasianya. ^[10]

Shachtman mengatakan bahwa Lord Chancellor Bacon, seorang penganjur ilmu eksperimental, telah mencoba di Novum Organum, yang diterbitkan pada akhir 1620-an, untuk menjelaskan eksperimen pembekuan buatan di Westminster Abbey, meskipun ia tidak hadir selama demonstrasi, sebagai "Nitre (atau lebih tepatnya semangatnya) sangat dingin, dan karenanya nitrat atau garam ketika ditambahkan ke salju atau es meningkatkan dinginnya yang terakhir, nitrat dengan menambah dinginnya sendiri, tetapi garam dengan memasok aktivitas ke salju yang dingin." Penjelasan tentang aspek penginduksi dingin dari nitrat (sekarang dikenal sebagai kalium nitrat) dan garam telah dicoba oleh banyak ilmuwan saat itu. ^[11]

Shachtman mengatakan kurangnya pengetahuan ilmiah dalam fisika dan kimia yang telah menghambat kemajuan dalam penggunaan es yang bermanfaat hingga perubahan drastis dalam pendapat agama pada abad ke-17. Hambatan intelektual dipatahkan oleh Francis Bacon dan Robert Boyle yang mengikutinya dalam pencarian pengetahuan tentang dingin ini.^[12] Boyle melakukan eksperimen ekstensif selama abad ke-17 dalam disiplin dingin, dan penelitiannya tentang tekanan dan volume merupakan cikal bakal penelitian di bidang dingin selama abad ke-19. Dia menjelaskan pendekatannya sebagai "identifikasi Bacon panas dan dingin sebagai tangan kanan dan kiri alam".^[13] Boyle juga membantah beberapa teori yang diperdebatkan oleh Aristoteles tentang dingin dengan bereksperimen pada transmisi dingin dari satu bahan ke bahan lainnya. Dia membuktikan bahwa air bukan satu-satunya sumber dingin tetapi emas, perak dan kristal, yang tidak memiliki kandungan air, juga dapat berubah menjadi kondisi dingin yang parah.^[14]

Abad ke-19

Out in the Cold (Keluar Dalam Dingin) karya Léon Bazille Perrault

Di Amerika Serikat dari sekitar tahun 1850 hingga akhir abad ke-19, ekspor es menempati urutan kedua setelah kapas. Kotak es pertama dikembangkan oleh Thomas Moore, seorang petani dari Maryland pada tahun 1810 untuk membawa mentega dalam bak kayu berbentuk oval. Bak mandi dilengkapi dengan lapisan logam di bagian dalamnya dan dikelilingi oleh kemasan es. Kulit kelinci digunakan sebagai isolasi. Moore juga mengembangkan kotak es untuk keperluan rumah tangga dengan wadah yang dibangun di atas ruang 6 kaki kubik (0,17 m3) yang diisi dengan es. Pada tahun 1825, pemanenan es dengan menggunakan alat pemotong es yang ditarik kuda ditemukan oleh Nathaniel J. Wyeth. Balok es berukuran seragam yang dipotong adalah metode pengawetan makanan murah yang dipraktikkan secara luas di Amerika Serikat. Juga dikembangkan pada tahun 1855 adalah perangkat bertenaga uap untuk mengangkut 600 ton es per jam. Lebih banyak inovasi terjadi. Perangkat yang menggunakan udara terkompresi sebagai pendingin ditemukan. ^[15]

Abad ke-20

Kotak es digunakan secara luas dari pertengahan abad ke-19 hingga 1930-an, ketika lemari es diperkenalkan ke rumah. Sebagian besar es yang dikonsumsi kota dipanen di musim dingin dari daerah yang dipenuhi salju atau danau beku, disimpan di rumah es, dan dikirim ke dalam negeri karena kotak es menjadi lebih umum.

Pada tahun 1913, lemari es untuk digunakan di rumah ditemukan. Pada tahun 1923 Frigidaire memperkenalkan unit mandiri pertama. Pengenalan Freon pada tahun 1920 memperluas pasar lemari es selama tahun 1930-an.^[16] Freezer rumah sebagai kompartemen terpisah (lebih besar dari yang diperlukan hanya untuk es batu) diperkenalkan pada tahun 1940. Makanan beku, yang sebelumnya merupakan barang mewah, menjadi barang biasa.

Efek Fisiologis

Dingin memiliki banyak efek fisiologis dan patologis pada tubuh manusia, serta pada organisme lain. Lingkungan yang dingin dapat meningkatkan sifat psikologis tertentu, serta memiliki efek langsung pada kemampuan untuk bergerak. Menggigil adalah salah satu respons fisiologis pertama terhadap dingin.^[17] Bahkan pada suhu rendah, dingin secara besar-besaran dapat mengganggu sirkulasi darah. Air ekstraseluler membeku dan jaringan dihancurkan. Ini memengaruhi jari tangan, jari kaki, hidung, telinga dan pipi sangat sering. Mereka berubah warna, membengkak, melepuh, dan berdarah. Radang dingin lokal menyebabkan apa yang disebut chilblains atau bahkan kematian seluruh bagian tubuh. Hanya reaksi dingin sementara pada kulit yang tanpa konsekuensi. Saat pembuluh darah berkontraksi, mereka menjadi dingin dan pucat, dengan lebih sedikit oksigen yang masuk ke jaringan. Kehangatan merangsang sirkulasi darah lagi dan menyakitkan tetapi tidak berbahaya. Perlindungan menyeluruh terhadap dingin sangat penting untuk anak-anak dan untuk olahraga. Suhu dingin yang ekstrem dapat menyebabkan radang dingin, sepsis, dan hipotermia, yang pada gilirannya dapat menyebabkan kematian.^[18][19]

Mitos umum

Sebuah pernyataan umum, tetapi salah, menyatakan bahwa cuaca dingin itu sendiri dapat menyebabkan flu biasa yang bernama sama.^[20] Tidak ada bukti ilmiah tentang hal ini yang ditemukan, meskipun penyakit ini, di samping influenza dan lainnya, meningkat prevalensinya dengan cuaca yang lebih dingin.

Lokasi dan objek dingin yang dikenal

Nebula Boomerang

Bulan Neptunus Triton

• Institut Nasional Standar dan Teknologi di Boulder, Colorado menggunakan teknik baru, berhasil mendinginkan drum mekanis mikroskopis hingga 360 mikrokelvin, menjadikannya objek terdingin yang pernah tercatat. Secara teoretis, dengan menggunakan teknik ini, sebuah objek dapat didinginkan hingga nol mutlak.^[21]
• Suhu terdingin yang pernah dicapai adalah wujud materi yang disebut Kondensat Bose–Einstein yang pertama kali diteorikan keberadaannya oleh Satyendra Nath Bose pada tahun 1924 dan pertama kali dibuat oleh Eric Cornell, Carl Wieman, dan rekan kerja di JILA pada tanggal 5 Juni 1995. Mereka melakukan ini dengan mendinginkan uap encer yang terdiri dari sekitar dua ribu atom rubidium-87 hingga di bawah 170 nK (satu nK atau nanokelvin adalah sepermiliar (10⁻⁹) kelvin) menggunakan kombinasi pendinginan laser (teknik yang memenangkan penemu Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji, dan William D. Phillips (Penghargaan Nobel Fisika 1997) dan pendinginan evaporatif magnetik.^[22]
• Nebula Boomerang adalah tempat terdingin yang diketahui di alam semesta, dengan suhu diperkirakan 1 Kelvin (−272,15 °C, −457,87 l °F).^[23]
• Haumea (planet katai) adalah salah satu objek terdingin di tata surya kita. Dengan Suhu -401 derajat Fahrenheit atau -241 derajat Celcius.^[24]
• Instrumen pesawat ruang angkasa Planck (pesawat luar angkasa) tersimpan pada suhu 0,1 K (−273,05 °C, −459,49 °F) melalui pendinginan pasif dan aktif.Instrumen pesawat ruang angkasa Planck disimpan pada suhu 0,1 K (−273,05 °C, −459,49 °F) melaú7lui pendinginan pasif dan aktif.^[25]
• Tidak ada sumber panas lain, suhu alam semesta kira-kira 2,725 kelvin, karena radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik, sisa dari Big Bang.
• Bulan Neptunus, Triton memiliki suhu permukaan 38,15 K (−235 °C, −391 °F).^[26]
• Uranus dengan suhu benda hitam 58,2 K (−215,0 °C, −354,9.°F).^[27]
• Saturnus dengan suhu benda hitam 81,1 K (−192,0 °C, −313,7 °F).^[28]
• Merkurius, meskipun dekat dengan Matahari, sebenarnya dingin pada malam hari, dengan suhu sekitar 93,15 K (−180 °C, 290 °F). Merkurius dingin pada malam hari karena tidak memiliki atmosfer untuk menjebak panas dari Matahari.^[29]
• Jupiter dengan suhu benda hitam 110,0 K (−163,2 °C, 261,67 °F).^[30]
• Mars dengan suhu benda hitam 210,1 K (−63,05 °C, 81,49 °F).^[31]
• Benua terdingin di Bumi adalah Antarktika.^[32] Tempat terdingin di Bumi adalah Dataran Tinggi Antarktika,^[33] sebuah wilayah Antarktika di sekitar Kutub Selatan yang memiliki ketinggian sekitar 3.000 meter (9.800 kaki). Suhu terendah yang diukur secara andal di Bumi sebesar 183,9 K (−89,2 °C, −128,6 °F) tercatat di Stasiun Vostok pada 21 Juli 1983.^[34] Pole of Cold adalah tempat di Belahan Bumi Selatan dan Belahan Bumi Utara di mana suhu udara terendah telah direkam. (Lihat Daftar rekor cuaca).^[35]
• Gurun dingin di Kutub Utara, yang dikenal sebagai wilayah tundra, mengalami penurunan salju tahunan beberapa inci dan suhu tercatat serendah 203,15 K (−70 °C, −94 °F). Hanya beberapa tanaman kecil yang bertahan hidup di tanah yang umumnya beku (mencair hanya untuk waktu yang singkat).^[36]
• Gurun dingin Himalaya adalah ciri zona bayangan hujan yang diciptakan oleh puncak pegunungan Himalaya yang membentang dari Pamir knot hingga perbatasan selatan dataran tinggi Tibet; namun pegunungan ini juga menjadi penyebab turunnya hujan monsun di anak benua India. Zona ini terletak di ketinggian sekitar 3.000 m, dan meliputi Ladakh, Lahaul, Spiti dan Pooh. Selain itu, ada lembah bagian dalam di Himalaya utama seperti Chamoli beberapa daerah Kinnaur Pithoragarh, dan Sikkim utara yang juga dikategorikan sebagai gurun dingin.^[37]

• 
  Penguin di Antarktika
• 
  Gurun pasir dingin Himalaya di Ladakh
• 
  Pohon dengan embun beku
• 
  Sungai Frozen Saint Lawrence
• 
  Air laut membeku di musim dingin
• 
  Memanjat es