Selasa, 25 September 2012

Suhu dan Pengukuran


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:
  1. Menentukan Titik Tetap Bawah
  2. Menentukan Titik Tetap Atas
  3. Membuat Pembagian Skala
  4. 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.
Dengan demikian, diperoleh



Tidak ada komentar:

Posting Komentar