Materi Suhu

MARIA ASTUTI PANGGUT

X. Materi Suhu

Suhu termasuk suatu besaran pokok. Suhu didefinisikan sebagai derajat panas atau dinginnya suatu zat. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yan rendah. Pada hakikatnya, suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang dimiliki oleh molekul-molekul suatu zat (Supiyanto, 2006).

Termometer

Sifat termometrik zat adalah sifat fisis zat yang berubah karena dipanaskan. Misalnya perubahan volume zat cair, panjang logam, hambatan listrik logam, tekanan gas pada volume tetap, volume gas pada tekanan tetap, dan warna gas yang berpijar. Berdasarkan sifat termometrik zat dibuatlah suatu instrumen untuk mengukur suhu suatu zat yang disebut termometer.

Termometer yang digunakan memanfaatkan sifat termometrik zat yang berubah secara serentak terhadap suhu. Contoh yang paling umum adalah pemuaian volume raksa. Suatu tipe dari termometer kaca yang berisi raksa disebut termometer klinis. Raksa memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan zat cair lain, yaitu penghantar kalor yang sangat baik sehingga cepat menyerap kalor dan cepat memuai, pemuaiannya teratur sehingga dalam setiap kenaikan suhu yang sama kolom raksa dalam tabung naik dengan tinggi yang sama pula, memiliki gaya kohesi besar sehingga tidak membasahi kaca yang ditempati, dan warnanya putih seperti perak sehingga mudah dilihat. Sedangkan kerugian dari termometer berisi raksa adalah harganya sangat mahal, tidak dapat digunakan

untuk mengukur suhu yang sangat rendah, dan raksa termasuk zat beracun. Selain termometer yang berisi raksa, ada juga termometer yang berisi alkohol. Kelebihan dari termometer alkohol yaitu harganya murah dan untuk kenaikan suhu yang kecil ternyata alkohol mengalami perubahan volume yang besar sehingga lebih teliti. Sedangkan kerugiannya, alkohol membasahi dinding kaca.

Gambar 1.1 Termometer yang berisi alkohol

Selain termometer raksa dan termometer alkohol, termometer lainnya adalah:

1. Termometer hambatan

Termometer hambatan memanfaatkan perubahan hambatan listrik seutas kawat. Kawat yang digunakan biasanya platina.

2. Termometer bimetal

Termometer bimetal menggunakan prinsip perbedaan pemuaian dua logam berbeda jenis, dikeling bersama dan menyebabkan suatu petunjuk bergerak mengintari suatu piringan angka.

3. Termistor

Suatu komponen semikonduktor yang hambatan listriknya berkurang tajam ketika suhunya dinaikkan disebut termistor.

4. Pyrometer

Pyrometer biasanya digunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi dan bekerja dengan mengukur intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda yang sangat panas pada tekanan normal.

Pembuatan skala pada termometer memerlukan dua titik acuan. Titik acuan pertama yang disebut sebagai titik tetap bawah pada umumnya dinamakan titik beku air, yaitu suhu campuran antara es dan air pada tekanan normal. Titik acuan kedua yang disebut sebagai titik tetap atas dinamakan titik didih, yaitu suhu ketika air mendidih pada tekanan normal (Kanginan, 2007).

Kalibrasi suatu termometer adalah penetapkan skala sebuah termometer yang belum memiliki skala atau penetapan tanda untuk pembagian skala sebuah termometer. Cara mengkalibrasi sebuah termometer adalah :

a. Menentukan titik tetap atas b. Menentukan titik tetap bawah

c. Membagi jarak antara kedua titik tetap tersebut menjadi beberapa bagian yang sama.

Skala Pada Termometer

Gambar 1.2 Perbandingan skala pada termometer 1. Skala Celsius

Skala Celsius ditetapkan oleh Anders Celsius (1701- 1744) seorang astronom Swedia. Pada termometer Celsius, titik acuan bawah ditetapkan berdasarkan pada suhu es murni yang sedang melebur pada tekanan 1 atmosfer. Titik ini diberi tanda dengan angka 0^oC. Titik acuan atas ditetapkan berdasarkan suhu uap air yang sangat mendidih dan diberi angka 100^oC. Termometer Celsius dibagi dalam 100 skala, dimana tiap skala menyatakan satu derajat Celsius (Purwoko & Fendi H., 2008).

Rumus-rumus yang digunakan adalah:

t

_C

= ( t

_F

– 32 )

t

C

= T – 273

t

C

= t

R

2. Skala Reamur

Reamur adalah seorang berkebangsaan Prancis pada tahun 1731 menetapkan termometer dengan skala Reamur. Reamur menetapkan titik lebur es pada angka

Contoh Soal :

Tentukan suhu dalam skala Celsius jika pengukuran suhu dengan termometer Reamur menunjukkan angka 20^oR!

Penyelesaian

Diketahui : tR = 20^oC Ditanya : t_C= … ?

Jawab :

Untuk menentukan suhu dalam skala Celsius, gunakan rumus mengenai perbandingan suhu antara Celsius dan Reamur.

t

_C

= t

_R

t

_C

= (20)

t

C

=

25^oC

0^oR. Adapun titik didih air pada angka 80^oR. Setiap satu skala menyatakan satu derajat Reamur (Purwoko & Fendi H., 2008).

Rumus-rumus yang digunakan adalah:

t

R

= t

C

t

R

= (t

F

– 32)

t

_R

= (T – 273)

Contoh Soal :

Suhu tubuh Ani yang sedang sakit mencapai 42^oC. Berapa suhu tubuh Ani jika diukur dalam skala Reamur?

Penyelesaian:

Diketahui : t_C = 42^oC Ditanya : tR = … ?

Jawab :

Untuk menyelesaikannya, gunakan rumus tentang perbandingan suhu antara Reamur dan Celsius.

t

R

= t

C

t

R

=

(42)

t

_R

=

33,6^oR

3. Skala Fahrenheit

Termometer dengan skala Fahrenheit ditetapkan oleh Gabriel Fahrenheit (1686- 1736). Fahrenheit menetapkan titik lebur es pada angka 32^o dan titik didih air diberi angka 212^o. Antara kedua titik tetap dibagi menjadi 180 skala. Setiap satu skala menyatakan satu derajat Fahrenheit (Purwoko & Fendi H., 2008).

Rumus yang digunakan:

t

F

= t

C

+ 32

t

_F

= (T – 273) + 32

t

F

= t

R

+ 32

Contoh Soal :

Pada siang hari, suhu dalam sebuah kamar menunjukkan angka 35^oC. Berapa suhu kamar tersebut jika diukur dalam skala Fahrenheit?

Penyelesaian:

Diketahui : tC = 35^oC Ditanya : t_F= … ?

Jawab :

Untuk mencari suhu kamar dalam skala Fahrenheit, gunakan persamaan tentang perbandingan antara Celsius dan Fahrenheit.

4. Skala Kelvin

Termometer dengan skala Kelvin ditetapkan oleh William Thomson yang lebih dikenal sebagai Lord Kelvin. Pada termometer skala Kelvin, titik lebur es ditetapkan pada angka 273 dan titik didih air 373. Antara titik tetap dibagi 100 skala Kelvin tidak ada suhu yang bernilai negatif, sehingga disebut suhu mutlak atau skala termodinamik, dan sekaligus Kelvin digunakan sebagai satuan SI untuk besaran suhu (Purwoko & Fendi H., 2008).

Rumus-rumus yang digunakan adalah :

T = t

C

+ 273

T = (t

F

– 32) + 273

T = t

_R

+ 273

t

_F

= t

_C + 32

t

F

=

(35) + 32

t

F

=

63 + 32

t

F

=

95^oF

Contoh Soal :

Suhu di sebuah ruangan menunjukkan angka 60^oF. Tentukan suhu ruangan tersebut jika dinyatakan dalam Kelvin!

Penyelesaian:

Diketahui : t_F = 60^oC

Ditanya : T = … ?

Jawab :

Suhu ruangan tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan tentang perbadingan antara Fahrenheit dan Kelvin :

T = (tF – 32) + 273 = (60 – 32) + 273

= (28) + 273 = 15,6 + 273 = 288,6 K

LAMPIRAN VI Lembar Kegiatan Siswa Siklus I Pertemuan I