Suhu dan pengukuran
Pengertian :
Suhu adalah ukuran derajat panas atau
dinginnya suatu benda.
Perasaan kita tidak dapat menyatakan suhu suatu benda
dengan tepat, indera peraba kita tidak dapat menyatakan suhu dengan tepat, maka
manusia membuat alat yang dapat mengukur besar kecilnya suhu.
Termometer
adalah alat untuk mengukur suhu suatu benda dengan tepat.
Sifat – sifat fisik zat yang dapat
digunakan untuk membuat termometer
antara lain :
a.
Pemuai suatu kolom cairan dalam
suatu pipa kapiler
b.
Hambatan listrik pada seutas kawat
platina
c.
Beda potensial pada suatu termokopel
d.
Pemuaian suatu keping bimetal
e.
Tekanan gas pada volume tetap
f.
Radiasi yang dipancarkan benda.
Sifat
mutlak yang dibutuhkan oleh sebuah termometer :
1.
Skalanya mudah dibaca
2.
Aman untuk digunakan
3.
Kepekaan pengukurannya
4.
Jangkauan suhu yang mampu diukur
1. Termometer
Cairan
Terbuat dari pipa kaca yang berisi zat cair (alkohol atau
air raksa). Termometer dibuat dengan prinsip bahwa volume air akan berubah jika di panaskan/di
dinginkan.
Zat cair pengisi termometer ada 2 macam yaitu air raksa
dan alkohol.
A. Termometer air
raksa.
Termometer
raksa adalah termometer yang bahan pengisinya adalah raksa.
Sebagai contoh
termometer raksa adalah termometer skala Celsius.
Keuntungannya:
1.
Mudah dilihat
karena mengkilat.
2.
Raksa tidak membasahi kaca ketika
memuai dan menyusut
3. Raksa terpanasi secara merata
sehingga menunjukkan suhu dengan cepat dan tepat.
4.
Jangkauan Suhu raksa cukup lebar (- 400 C sampai dengan 3600 C)
5. Volume air raksa berubah secara teratur.
Kerugiannya:
1.
Harganya mahal.
2.
Tidak dapat
untuk mengukur suhu yang sangat rendah.
3. Zat yang beracun jika tabungnya pecah berbahaya.
B.
Termometer Alkohol.
Alkohol
juga dapat digunakan sebagai bahan pengisi termometer.
Keuntunganya :
1.
Harganya murah.
2.
Pengukuranya
lebih teliti, karena untuk kenaikan suhu yang kecil alkohol mengalami
kenaikan volume yang lebih besar.
3. Dapat mengukur suhu yang rendah
(titik bekunya -1120 C).
Kerugianya :
1.
Membasahi
dinding kaca.
2. Titik didihnya rendah (780 C).
3. Tidak bewarna, harus di beri pewarna sendiri.
Air tidak dapat digunakan sebagai bahan
pengisi termometer karena:
1.
air
membasahi dinding;
2.
tidak
berwarna sehingga sulit dibaca
3.
jangkauan
suhu terbatas 0o C - 100o C
4.
perubahan
volume air sangat kecil ketika suhu dinaikkan
5. air penghantar panas yang kurang jelek
sehingga dibutuhkan waktu yang lama.
Ada beberapa termometer zat cair yang
dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari antara lain :
1. Termometer
klinis,
Termometer
ini digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia. Skala termometer
klinis terletak antara 35oC dan 42oC.
2. Termometer
dinding,
Termometer dinding digunakan untuk mengukur suhu ruang. Sesuai
dengan namanya, termometer ini dipasang pada dinding ruangan. Skala termometer
ini memiliki jangkauan suhu yang dapat terjadi dalam ruang, misalnya –50oC
sampai 50oC
3. Termometer
maksimum minimum Six.
Termometer maksimum-minimum Six digunakan untuk mengukur suhu dalam rumah
kaca, yaitu bangunan yang digunakan untuk menanam tumbuh-tumbuhan sebagai bahan
penelitian. Pada umumnya suhu maksimum terjadi pada siang hari dan suhu minimum
terjadi pada malam hari.
Termometer
maksimum-minimum Six dilengkapi dengan dua skala, yaitu skala minimum pada pipa
kiri dan skala maksimum pada pipa kanan. Jadi, suhu maksimum dan suhu minimum
dapat dibaca sesuai dengan tinggi kolom raksa pada masing-masing pipa.
2. Termometer Lain
A. Termometer
Bimetal
Termometer bimetal dibuat dari dua
lempeng logam yang berbeda jenisnya. Kedua logam ini direkatkan satu sama lain
(lihat Gambar). Apabila lempeng bimatel dipanaskan, bimetal akan melengkung ke
arah salah satu logam. Jadi, lempeng bimetal akan melengkung apabila suhunya
berubah. Lempeng bimetal pada umumnya dibuat bentuk spiral yang salah satu
ujungnya dihubungkan dengan jarum penunjuk. Akibat perubahan
suhu, jarum penunjuk akan bergerak dan menunjukkan angka tertentu.
B. Termometer
Hambatan/Platina
Prinsip termometer hambatan adalah memanfaatkan perubahan hambatan logam
(platina) akibat perubahan suhu. Platina dililitkan pada mika dan dimasukkan ke dalam
gelas silika atau tabung perak yang tahan panas. Ujung-ujung kawat platina
dihubungkan dengan alat ukur hambatan, misalnya jembatan Wheatstone, yang diletakkan di luar tabung. Termometer
hambatan memiliki ketelitian yang tinggi. Ketelitian pengukuran dapat mencapai
0,0001oC. Jangkauan pengukuran sangat lebar, yaitu –250oC
sampai dengan 1760oC. Termometer hambatan sering digunakan untuk
mengukur suhu mesin mobil.
C. Termometer Gas
Prinsip
termometer gas adalah pada volume tetap tekanan gas akan bertambah seiring
dengan perubahan suhu. Secara sederhana bentuk termometer gas seperti
ditunjukkan pada Gambar. Termometer gas dapat mengukur suhu yang lebih teliti
daripada termometer zat cair. Termometer gas mampu mengukur suhu tinggi hingga
1500oC. Termometer gas helium pada tekanan rendah mampu mengukur
suhu hingga –250oC.
D. Pyrometer Optik
Bagaimanakah cara
mengukur suhu bara api? Apabila digunakan termometer zat cair, pasti
termometernya pecah. Untuk mengukur suhu yang sangat tinggi, misalnya suhu
tungku peleburan baja, digunakan pyrometer optik Gambar. Alat ini mengukur
intensitas radiasi yang dihasilkan oleh bahan yang berpendar. Berbeda dengan
penggunaan termometer zat cair, pyrometer optik tidak menyentuh benda yang
diukur suhunya. Dengan demikian, pyrometer optik dapat mengukur suhu benda yang
sangat tinggi
Skala
Termometer
Untuk menentukan skala
sebuah termometer diperlukan dua titik tetap: titik lebur es sebagai titik tetap bawah dan titik didih air sebagai
titik tetap atas.
1. Termometer
Skala Celsius
Termometer adalah alat untuk mengukur
suhu. Untuk mengetahui suhu benda yang diukur, termometer perlu diberi skala. Proses memberi skala pada termometer
dinamakan kalibrasi.
Langkah – langkah Kalibrasi antara
lain:
- Menentukan Titik Tetap Bawah
- Menentukan Titik Tetap Atas
- Membuat Pembagian Skala
- Memperluas skala di bawah titik tetap bawah dan di atas titik tetap atas
2. Termometer Skala Kelvin
Para ilmuwan
lebih suka menggunakan termometer skala Kelvin. Oleh karena itu, dalam SI
(Sistem Internasional) satuan suhu adalah kelvin (K). Skala Kelvin tidak
dikalibrasi berdasarkan titik lebur es dan titik didih air, tetapi dikalibrasi
berdasarkan energi yang dimiliki oleh partikel-partikel dalam benda. Apabila suhu benda turun, gerak partikel
lambat. Sebaliknya, apabila suhu benda naik gerak partikel cepat. Ketika suhu
benda mencapai –273,15oC, biasanya dibulatkan menjadi –273oC,
partikel-partikel tidak bergerak sama sekali. Suhu –273oC merupakan suhu paling
rendah yang dapat dimiliki benda. Oleh karena itu, suhu –273oC dinamakan suhu nol mutlak.
Seperti telah
diuraikan di atas, –273oC sama dengan 0o K atau 0oC
= 273 K. Oleh karena itu, pada skala Kelvin titik lebur es 0oC
diberi angka 273 K dan titik didih air 100oC diberi angka 373 K.
Jadi,
0oC
= 273 K dan 100oC = 373 K.
Dengan demikian,
3. Termometer
Skala Fahrenheit
Dalam termometer skala Fahrenheit,
yang biasa digunakan di Amerika Serikat, suhu titik lebur es 32oF
dan suhu titik didih air 212oF. Jadi, antara titik lebur es dan
titik didih air dibagi menjadi 180 bagian yang sama. Pada skala Celsius antara
titik lebur es dan titik didih air dibagi menjadi 100 bagian yang sama. Jadi,
perbandingan skala suhu Celsius tC
dan tF adalah
Artinya,
perubahan suhu sebesar satu derajat Celsius sama dengan perubahan sebesar 
derajat
Fahrenheit. Untuk mengubah suhu dari Fahrenheit ke Celsius (atau sebaliknya) harus
diperhatikan bahwa pada saat termometer skala Celsius menunjukkan angka 0oC
skala Fahrenheit menunjukkan angka 32oF.
derajat
Fahrenheit. Untuk mengubah suhu dari Fahrenheit ke Celsius (atau sebaliknya) harus
diperhatikan bahwa pada saat termometer skala Celsius menunjukkan angka 0oC
skala Fahrenheit menunjukkan angka 32oF.
Dengan demikian,
diperoleh
