Suhu dan Pengukurannya

Materi yang akan dibahas adalah Suhu dan Pengukurannya. Pada pembahasan ini akan dipaparkan bagaimana cara mengukur suhu, pengertian suhu dan perbandingan suhu berdasrkan macam-macam satuan suhu.

Ketika tangan kita dicelupkan ke dalam air yang baru direbus, beberapa saat kemudian tangan kita akan merasakan panas. Demikian pula saat tangan kita memegang es, ternyata tangan kita merasa dingin. Dalam kehidupan sehari-hari panas atau dingin biasa digunakan untuk menjelaskan derajat suhu suatu benda. Suatu benda dikatakan panas, berarti benda tersebut memiliki suhu yang tinggi. Demikian pula suatu benda dikatakan dingin, berarti benda tersebut bersuhu rendah.

Konsep.

Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda.

Alat yang digunakan untuk mengukur suhu benda dengan tepat dan menyatakannya dengan angka disebut termometer. Sebuah termometer biasanya terdiri dari sebuah pipa kaca berongga yang berisi zat cair (alkohol atau air raksa), dan bagian atas cairan adalah ruang hampa udara.

Termometer dibuat berdasarkan prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau didinginkan. Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan, sedangkan apabila didinginkan volume zat cair akan berkurang. Naik atau turunnya zat cair tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan suhu suatu benda.

Untuk lebih memahami prinsip kerja termometer, lakukan demonstrasi berikut ini! Panaskan air berwarna di dalam tabung sampai mendidih seperti ditunjukkan pada gambar di atas! Amati dengan teliti air berwarna tersebut. Apakah yang terjadi? Tentu tidak lama kemudian kamu akan melihat bahwa zat cair dalam pipa kaca naik mencapai titik tertentu. Perubahan volume zat cair dalam pipa dapat digunakan untuk mengukur volume. Seperti kita ketahui bahwa zat cair sebagai bahan pengisi thermometer ada dua macam, yaitu air raksa dan alkohol. Nah, ternyata zat cair tersebut memiliki beberapa keuntungan dan kerugian.

a. Termometer air raksa.

Berikut ini beberapa keuntungan air raksa sebagai pengisi termometer, antara lain :

1) Air raksa tidak membasahi dinding pipa kapiler, sehingga pengukurannya menjadi teliti.

2) Air raksa mudah dilihat karena mengkilat.

3) Air raksa cepat mengambil panas dari suatu benda yang sedang diukur.

4) Jangkauan suhu air raksa cukup lebar, karena air raksa membeku pada suhu – 40 ⁰C dan mendidih pada suhu 360 ⁰ C.

5) Volume air raksa berubah secara teratur.

Selain beberapa keuntungan, ternyata air raksa juga memiliki beberapa kerugian, antara lain:

1) Air raksa harganya mahal.

2) Air raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah.

3) Air raksa termasuk zat beracun sehingga berbahaya apabila tabungnya pecah.

b. Termometer alkohol

Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

1) Alkohol harganya murah.

2) Alkohol lebih teliti, sebab untuk kenaikan suhu yang kecil ternyata alkohol mengalami perubahan volume yang besar.

3) Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat rendah, sebab titik beku alkohol –130⁰C.

Kerugian menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

1) Membasahi dinding kaca.

2) Titik didihnya rendah (78 ⁰C)

3) Alkohol tidak berwarna, sehingga perlu memberi pewarna dahulu agar dapat dilihat.

Mengapa air tidak dipakai untuk mengisi tabung termometer? Alasannya karena air membasahi dinding kaca, jangkauan suhunya terbatas, perubahan volumenya kecil, penghantar panas yang jelek. Termometer air raksa banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya untuk mengukur panas badanmu digunakan thermometer demam. Sedangkan untuk mengukur suhu suatu ruangan digunakan termometer dinding.

Jenis-jenis termometer, antara lain :

a. Termometer zat cair dalam gelas

Termometer ini biasanya digunakan untuk mengukur temperatur pada daerah batas pengukuran yang dipengaruhi oleh jenis zat termometrik yang berupa cairan dalam pipa kapiler.Prinsip yang dipakai adalah zat cair memuai apabila dipanaskan.

b. Termokopel

Termokopel terdiri dari dua jenis logam yang dihubungkan dan membentuk rangkaian tertutup. Besarnya aliran listrik pada kawat berubah sesuai dengan perubahan suhu. Keun-tungan termokopel terletak pada kecepatan mencapai keseimbangan suhu dengan sistem yang akan diukur.

c. Termometer hambatan listrik

Dasar kerja termometer ini adalah hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam tersebut naik.

d. Termometer gas volume tetap

Termometer ini terdiri dari bola yang berisi gas yang dihubungkan dengan tabung manometer. Prinsip kerjanya adalah perubahan tekanan suatu gas akibat perubahan suhu bila volumenya tetap.

3. Perbandingan Skala Termometer

Supaya suhu suatu benda dapat diukur dengan menggunakan termometer hingga diketahui nilainya, maka dinding kaca thermometer diberi skala dengan cara menandai titik-titik tertentu pada kaca. Setelah itu masing-masing titik tersebut diberi angka untuk menunjukkan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Langkah yang dipakai untuk menentukan skala suhu thermometer menurut Celsius, sebagai berikut:

a. Titik tetap bawah skala Celsius (0⁰) menggunakan suhu air yang sedang membeku (es).

b. Titik tetap atas (100⁰ ) menggunakan suhu air yang sedang mendidih pada tekanan udara normal yaitu 1 atm.

c. Bagi jarak antara kedua titik tetap atas dan titik tetap bawah menjadi bagian yang sama (100 bagian). Hal ini menunjukkan bahwa jarak antara dua garis berurutan sama dengan 1⁰C.

Di bawah ini ditunjukkan perbandingan empat skala suhu, yaitu skala suhu Celsius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin

Skala Termometer

Perbandingan skala antara temometer Celcius, thermometer Reaumur, dan termometer Fahrenheit adalah

C : R : F = 100 : 80 : 180

C : R : F = 5 : 4 : 9

Dengan membandingkan perubahan suhu dan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan sebagai berikut.

Tx - Xb		Ty - Yb
-----------	=	----------
Xa - Xb		Ya - Yb

Keterangan:

Xa = titik tetap atas termometer X

Xb = titik tetap bawah termometer X

Tx = suhu pada termometer X

Ya = titik tetap atas termometer Y

Yb = titik tetap bawah termometer Y

Ty = suhu pada termometer Y