SUHU DAN PENGUKURAN

A. PENDAHULUAN Apa yang akan dirasakan oleh jarimu jika Memegang dahi temannya, ibu kamu, adik kamu. Dan jika jari kamu dimasukkan ke dalam air es? Ya, air es akan terasa dingin. Dingin boleh dikatakan sebagai salah satu ukuran dari suhu suatu benda. Kemudian Ketika tangan kita dicelupkan ke dalam air yang baru direbus, beberapa saat kemudian tangan kita akan merasakan panas. Benda yang dingin mempunyai suhu yang lebih rendah dari benda yang panas. Dari pernyataan ini suhu dapat difenisikan sebagai derajat/tingkatan panas suatu benda atau kuantitas panas suatu benda. Sehingga Derajat panas suatu benda dapat di artikan dengan Suhu
B. PENGERTIAN SUHU
Dari pernyataan di atas kita dapat ambil kesimpulan bahwa suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Namun 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 yaitu namanya Termometer.
C. PENGUKURAN SUHU
Kalau kita mempelajari pengukuran suhu berarti harus ada alat yang di gunakan untuk mengukur suhu tersebut. Nah berikut adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu berdasarkan sifat zat fisiknya ;
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 0^o C – 100^o C

4.    perubahan volume air sangat kecil ketika suhu dinaikkan

5.    air penghantar panas yang kurang jelek sehingga dibutuhkan waktu yang lama.

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 0,0001^oC. Jangkauan pengukuran sangat lebar, yaitu –250^oC sampai dengan 1760^oC. 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 1500^oC. Termometer gas helium pada tekanan rendah mampu mengukur suhu hingga –250^oC.

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

D. 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 35^oC dan 42^oC.

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 –50^oC sampai 50^oC

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

E. 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. Fahrenheit
Pada tahun 1714, seorang ilmuwan Jerman yang bernama Daniel George Fahrenheit membuat termometer yang mula-mula diisi alkohol dan kemudian diganti dengan raksa. Sebagai titik tetap pertama ia menggunakan campuran es dan garam dapur yang diberi angka 0⁰F (suhu terendah yang ia ketahui) dan titik tetap kedua ia menggunakan tubuh manusia dan diberi angka 96⁰C.
Berdasarkan definisi modern, skala termometer Fahrenheit adalah skala dengan temperatur air mendidih ditetapkan sebagai 212 derajat dan temperatur es melebur sebagai 32 derajat.
Pada jaman dulu termometer ini banyak digunakan di Eropa dan Amerika Serikat, tetapi pada saat ini negara-negara di Eropa sudah banyak beralih ke termometer Celcius sedangkan Amerika Serikat masih tetap menggunakannya.
2. Celcius
Sekitar 20 tahun setelah Fahrenheit membuat termometer, seorang profesor dari Swedia yang bernama Ander Celsius juga membuat termometer. Termometer ini menggunakan titik tetap bawah adalah suhu es sedang mencair sebagai 0⁰C dan titik tetap atas adalah suhu air sedang mendidih sebagai 100⁰C masing-masing pada tekanan standar. Skala antar kedua temperatur ini dibagi dalam 100 derajat.Termometer ini banyak digunakan oleh negara-negara di dunia, termasuk Indonesia.
C. Kelvin
Pada dasarnya skala kelvin sama dengan skala celcius (seperseratus). Hanya saja skala kelvin dimulai dari suhu nol mutlak (0 K) yang besarnya sama dengan -273,15⁰C. Sehingga untuk suhu es mencair sama dengan 273,15 K dan air mendidih sama dengan 373,15 K.
F. 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