Pengertian Suhu
Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah thermometer. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid.
Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 – 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 – 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.
Suhu memperlihatkan suatu drajat panas pada benda. Atau mudahnya, semakin tinggi suhu benda, maka semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukan energi yang dipunya oleh suatu benda. Pada setiap atom dalam benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan ataupun gerak di lokasi getaran. Makin tinggi energi atom-atom penyusun benda, maka semakin tinggi suhu benda tersebut. Suhu juga dapat disebut sebagai temperatur yang diukur dengan alat bernama termometer. Ada empat jenis termometer yang paling dikenal, yaitu Celcius, Fahrenheit, Reaumur serta Kelvin. Perbandingan antara satu macam termometer dengan yang lainnya mengikuti:
C:R:(F-32) = 5:4:9
K = C + 273.(derajat)
Sebab dari Kelvin ke derajat Celcius, Kelvin memulai dari 273 derajat, tidak dari-273 derajat. Serta derajat Celcius dimulai dari 0 derajat. Suhu Kelvin sama perbandingannya terhadap derajat Celcius yaitu 5:5, maka untuk mengubah suhu itu ke suhu yang lainnya, lebih baik memakai atau mengubahnya ke derajat Cecius terlebih dahulu, sebab bila kita memakai Kelvin akan lebih rumit untuk mengubahnya ke suhu yang lainnya.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Perubahan Kimia
Jenis Termometer Suhu
Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuat dari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda.
Raksa digunakan sebagai pengisi termometer karena raksa mempunyai keunggulan :
- raksa penghantar panas yang baik
- pemuaiannya teratur
- titik didihnya tinggi
- warnanya mengkilap
- tidak membasahi dinding
Sedangkan keunggulan alkhohol adalah :
- titik bekunya rendah
- harganya murah
- pemuaiannya 6 kali lebih besar dari pada raksa sehingga pengukuran mudah diamati
Macam Termometer Suhu sebagai berikut antara lain :
- Termometer Laboratorium
Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor. -
Termometer Klinis
Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C. -
Termometer Ruangan
Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C -
Termometer Digital
Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Pada termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca. -
Termokopel
Merupakan termometer yang menggunakan bahan bimetal sebagai alat pokoknya. Ketika terkena panas maka bimetal akan bengkok ke arah yang koefesiennya lebih kecil. Pemuaian ini kemudian dihubungkan dengan jarum dan menunjukkan angka tertentu. Angka yang ditunjukkan jarum ini menunjukkan suhu benda
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Fermentasi – Pengertian, Sifat, Faktor, Tujuan, Tahapan, Manfaat, Asam Laktat, Contoh
Faktor Mempengaruhi Suhu
Faktor-faktor yang mempengaruhi suhu di permukaan bumi adalah : lama penyinaran matahari, sudut datang sinar matahari, relief permukaan bumi, banyak sedikitnya awan, dan perbedaan letak lintang ( Murtianto, 2008).
Suhu permukaan laut dipengaruhi oleh panas matahari, arus permukaan, keadaan awan, upwelling, divergensi dan konvergensi terutama pada daerah muara dan sepanjang garis pantai. Faktor-faktor meteorologi juga berperan yaitu curah hujan, penguapan, kelembaban udara, suhu udara, kecepatan angin dan intensitas radiasi matahari. Variasi suhu musiman pada permukaan untuk daerah tropis sangat kecil, dimana variasi rata-rata musiman kurang dari 2oC yang terjadi di daerah khatulistiwa (Hela dan Laevastu, 1981).
Suhu yang paling tinggi berada di permukaan, sedangkan makin dalam perairan laut maka suhu akan semakin menurun. Penurunan suhu terjadi pada zona pynocline yakni antara 200 meter sampai 1000 meter. Semakin dalam akan terjadi perubahan suhu yang nyaris konstan. Zona dengan perubahan suhu yang besar disebut zona thermocline. Perubahan densitas pada setiap kedalaman disebut sebagai pynocline ( Wibisono, 2011).
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Perubahan Wujud Zat Oleh Kalor
Alat Ukur Suhu
Termometer Laboratorium
Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka air raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skalanya bertambah(semakin tinggu suhu makan semakin naik pula skala air raksanya). Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dinding dibuat dari bahan yang konduktor (bahan yang dapat menghantarkan energy listrik maupun energy kalor, baik berupa zat padat, cair atau gas dengan baik).
Termometer Klinis
Termometer Ruangan
Termometer Digital
Termokopel
Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor yang berbeda dan digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”.
Secara kualitatif, kita bisa melihat bahwa suhu merupakan sensasi dingin atau hangatnya suatu benda yang dirasakan saat menyentuhnya, dengan ini kita bisa mengetahuinya dengan memakai termometer. Suhu bisa diukur dengan memakai termometer yang berisi air raksa atau alkohol. kata termometer tersebut diambil dari dua kata yakni “thermo” yang artinya “panas” dan meter yang artinya “mengukur”.
Tipe termometer
Beberapa tipe termometer antara lain:
- termometer alkohol
- termometer basal
- termometer merkuri
- termometer oral
- termometer Galileo
- termometer infra merah
- termometer cairan kristal
- termistor
- Termometer yang sering dipakai
Termometer yang biasanya dipakai sebagai berikut:
1. Termometer bulb (air raksa atau alkohol)
- Memakai bulb (gelembung besar) pada ujung bawag tempat untuk penampung cairan, serta tabung sempit (lubang kaliper) sebagai penekan perubahan volume atau tempat pemuaian cairan.
- Pada prinsipnya suatu cairan volumenya berubah sesuai dengan temperatur. Cairan yang disisikan terkadang alkohol yang berwarna namun juga dapat cairan metalik yang disebut merkuri, kedua-duanya dapat memuai jika dipanaskan serta menyusut jika didinginkan.
- Ada nomor disepanjang tuba gelas yang menjadi tanda besaran temperatur.
- Keutungannya yaitu tidak mudah terkontaminasi bahan kimia, tidak memerlukan alat bantu, relatif murah, dan kelemahannya yaitu mudah pecah, mudah terkontaminasi cairan (alkohol atau merkuri), kontaminasi gelas/kaca, dan prosedur pengukuran yang rumit (pencelupan).
2. Termometer spring
- Memakai coil (plat pipih) yang terbuat dari bahan logam yang sensitif terhadap panas, di ujung spering ada pointer.
- Jika udara panas, coil (logam) mengembang sehingga pointer bergerak naik, sedangkan jika udara dingin logam mengekerut pointer bergerak turun.
- Pemakaian termometer spring haruslah selalu lelindungi pipa kapiler serta ujung sensor (probe) terhadap gesekan atau benturan.
3. Termometer nonkontak
Termometer inframerah dapat mendeteksi temperatur dengan optik selama objek diamati, radiasi energi sinar inframerah diukur, serta diberikan sebagai suhu, dengan mengerahui jumlah energi inframerah yang dipancarkan objek serta emisinya, temperatur objek bisa kita bedakan.
4. Termometer elektronik
Dua jenis yang dipakai dipengolahan, yaitu thermocouple dan resistance thermometer. Biasanya, industri memakai nominal resistan 100 ohm pada 0 °C sehingga disebut sebagai sensor Pt-100. Pt merupakan simbol untuk platinum, sensivitas standar sensor 100 ohm merupakan nominal 0.385 ohm/0 °C, RTDs dengan sensivitas 0.375 serta 0.392 ohm/0 °C juga ada.
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Larutan Garam
Satuan Suhu
Rumus dari Celcius ke Kelvin = Celcius + 273°= ? Mengacu pada SI, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celsius, Fahrenheit, dan Reamur.
- Daftar Rumus Skala Suhu
Ada kesalahan dalam peletakan rumus atau rumus yang bisa dipakai pada perubahan celcius ke fahrenheit adalah C x 1,8 + 32 dan dari fahrenheit ke celcius (F – 32)/1,8
Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Satuan Besaran Pokok dan Turunan
Perubahan Akibat Suhu
Apa yang terjadi pada benda jika suhunya berubah? Salah satu perubahan yang terjadi pada benda adalah ukuran benda itu berubah. Jika suhu benda naik, secara umum ukuran benda bertambah. Peristwa ini disebut pemuaian.
Pemuaian Zat Padat
Zat padat dapat mengalami pemuaian. Gejala ini memang sulit untuk diamati secara langsung, tetapi seringkali kamu dapat melihat pengaruhnya. misalnya, saat kamu menuangkan air panas ke dalam gelas, tiba-tiba gelas itu retak. Retaknya gelas ini karena terjadinya pemuaian yang tidak merata pada gelas itu. Kamu akan pelajari lebih dalam tentang pemuaian pada zat padat.
1. Pemuaian Panjang Zat Padat
Pada umumnya, benda atau zat padat akan memuai atau mengembang jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Pemuaian dan penyusutan itu terjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Jika benda padat dipanaskan, suhunya akan naik. Pada suhu yang tinggi, atom dan molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan memuai ke segala arah. Para perancang bangunan, jembatan, dan jalan raya harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan bahan karena perubahan suhu. Jembatan umumnya dibuat dari besi baja yang saling disambungkan satu dengan lainnya. Untuk itu, agar sambungan besi baja tidak melengkung karena memuai akibat terik panas matahari atau menyusut di malam hari, sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan lainnya. Harus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan itu.
Bimetal dibuat berdasarkan sifat pemuaian zat padat. Bimetal antara lain dimanfaatkan pada termostat. Prinsip kerja termostat sebagai berikut. Jika udara di ruangan dingin, keping bimetal akan menyusut, membengkok ke kiri, dan menyentuh logam biasa sehingga kedua ujungnya saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan rangkaian tertutup dan menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat. Jika untuk mengontrol ruangan berpendingin, cara kerjanya serupa. Saat ruangan mulai panas, termostat bengkok dan menghubungkan rangkaian listrik sehingga pendingin kembali bekerja.
Hasil percobaanmu menunjukkan jika panjang logam mula-mula sama, untuk logam yang berbeda ternyata pertambahan panjang karena pemuaiannya juga berbeda. Besaran yang menentukan pemuaian panjang zat padat adalah koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat padat adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang zat itu jika suhunya dinaikkan 1oC .
2. Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat
Jika suatu benda berbentuk lempengan dipanaskan, pemuaian terjadi pada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut pemuaian luas. Pemasangan pelat-pelat logam selalu memperhatikan terjadinya pemuaian luas. Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Bagaimanakah pemuaian yang dialami oleh kelereng dan balok besi jika kedua benda tersebut dipanaskan? Benda-benda yang berdimensi tiga (memiliki panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami muai ruang jika dipanaskan. Pemuaian ruang memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang. Balok baja jika dipanaskan akan memuai dengan koefisien muai sebesar 0,000033/o Pernahkah kamu menjumpai daun pintu tidak dapat ditutupkan pada bingkai pintunya? Kaca jendela tidak dapat masuk ke dalam bingkainya? Hal itu terjadi karena pemasangan daun pintu dan kaca jendela terlalu rapat dengan bingkainya sehingga ketika terjadi pemuaian atau penyusutan tidak tersedia lagi rongga yang cukup.
Pemuaian Zat Cair dan Gas
Sebagaimana zat padat, zat cair juga memuai jika dipanaskan. Bahkan, pemuaian zat cair relatif lebih mudah atau lebih cepat teramati dibandingkan dengan pemuaian zat padat. Gas juga memuai jika dipanaskan. Sifat pemuaian gas harus diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika memompa ban sepeda jangan terlalu keras, seharusnya sesuai ukuran.
