BAB 3 SUHU DAN KALOR
B. Suhu
1. Pengertian Suhu
Suhu merupakan suatu besaran yang menyatakan derajat panas dinginnya suatu
benda. Sebagai contoh apa yang kamu rasakan ketika minum es, merebus air pada panci yang lama kelamaan akan menjadi panas, sejuknya hembusan angin ketika terik matahari menyinari duni ?. Indera peraba hanya bisa merasakan tingkatan dingin, sejuk, hangat, dan panas tetapi tidak bisa mengukur besaran suhu tersebut dengan pasti.
2. Alat Pengukur Suhu
Gambar 1. Macam – macam Termometer
Untuk mengetahui dengan pasti derajat panas dinginnya suatu benda, diperlukan alat ukur yang dapat mengukurnya secara pasti, yaitu dengan menggunakan termometer, baik thermometer yang menggunakan sistem pembacaan secara manual maupun digital (lihat gambar 1 di atas) .
Termometer dibuat berdasarkan prinsip perubahan volume. Termometer yang tabungnya diisi dengan raksa disebut termometer raksa. Termometer raksa dengan skala Celcius adalah termometer yang umum dijumpai dalam kehidupan sehari - hari. Selain raksa terdapat pula termometer alkohol. Adapun kelebihan dan kekurangan dari masing-masing termometer yang dibuat dari raksa atau alkohol adalah sebagai berikut:
a. Termometer Raksa Kelebihan :
1) Raksa mudah dilihat karena mengkilat.
2) Volume raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu. 3) Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut.
4) Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan-pekerjaan laboratorium (-40o C sampai dengan 350o C)
5) Raksa dapat mengalami pemanasan secara merata sehingga menunjukkan perubahan suhu dengan cepat dan tepat.
Kekurangan
1) Raksa harganya reatif mahal.
2) Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah ( seperti dikutub Utara dan Selatan)
3) Raksa termasuk zat berbahaya sehingga ketika pecah akan membahayakan kulit. b. Termometer Alkohol
Kelebihan:
1) Alkohol lebih murah dibanding Raksa
2) Alkohol lebih teliti karena untuk kenaikan suhu yang kecil, alkohol mengalami perubahan volume yang lebih besar.
3) Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat dingin (seperti di daerah kutub yaitu – 112o C)
Kekurangan :
1) Alkohol memiliki didih rendah yaitu 78oC, sehingga pemakainya terbatas.
2) Alkohol tidak berwarna sehingga harus diberi warna terlebih dahulu agar terlihat. 3) Alkohol membasahi dinding kaca.
3. Macam-MacamTermometer
Ada beberapa termometer yang dikenal, yaitu termometer laboratorium, termometer ruang, termometer klinis, dan termometer Six-Bellani.
a. Termometer Laboratorium
Termometer laboratorium dapat dijumpai dilaboratorium. Alat ini biasanya digunakan untuk mengukur suhu air dingin atau air yang sedang dipanaskan. Termometer laboratorium menggunakan raksa atau alkohol sebagai penunjuk suhu. Suhu pada termometer laboratorium biasanya 0oC sampai 100oC. suhu 0oC menyatakan suhu es yang sedang mencair, sedangkan suhu 100oC menyatakan suhu air sedang mendidih
. Gambar 2. Termometer Laboratorium
b. Termometer Ruang
Gambar 3. Termometer Digital pada Ruangan Mesin Penetas Telur
Termometer ruang dipasang pada tembok rumah, kantor atau ruangan – ruangan lain. Termometer ini mengukur suhu udara pada suatu saat. Skala termometer ruang adalah -50oC sampai 50oC. Mengapa menggunakan skala seperti itu? Karena suhu udara dibeberapa tempat bisa dibawah 0oC misalnya di Eropa. Sementara pada sisi lain suhu udara tidak pernah melebihi 50oC.
c. Termometer Klinis
Gambar 4. Termometer Klinis
Termometer klinis disebut juga termometer demam. Termometer ini biasanya digunakan oleh dokter untuk mengukur suhu badan. Pada keadaan sehat suhu tubuh kita sekitar 30oC namun pada keadaan demam suhu tubuh kita melebihi suhu tersebut. Suhu tubuh kita pada saat demam dapat melebihi 40oC. skala suhu pada thermometer klinis hanya 35oC sampai 43oC. Hal ini sesuai dengan keadaan suhu tubuh kita. Suhu tubuh kita tidak mungkin dibawah 35oC dan melebihi 45oC. Termometer klinis biasanya dijepit pada ketiak, tapi ada pula yang nempel didahi, dan ditempel dimulut. Ketika termometer dijepit suhu tubuh kita membuat raksa naik dipipa kapiler. Raksa akan berhenti bila suhu raksa sudah sama dengan suhu tubuh kita dan kita tinggal membaca berapa suhu yang ditunjukkan oleh raksa.
d. Termometer Six-Bellani
Gambar 5. Termometer Six- Belani untuk Ruangan
Termometer Six-bellani disebut juga termometer maxsimum minimum. Termometer ini dapat mencatat suhu tertinggi dan terendah pada jangka waktu tertentu.
3. Penetapan Skala pada Termometer
Dalam pembuatan termometer, Mula-mula ditetapkan dua patokan suhu yang
selanjutnya disebut titik tetap. Titik tetap merupakan suhu ketika benda mengalami perubahan wujud, misalnya saat benda mencair dan mendidih.
a. Titik Tetap Bawah (TTB), yaitu titik ketinggian cairan pengisi termometer dipakai untuk mengukur suhu es yang sedang mencair pada tekanan 1 atm
b. Titik Tetap Atas (TTA), yaitu titik ketinggian kolom cairan pengisi termometer dipakai untuk mengukur suhu air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atm
Dua kondisi ini dipilih dengan alasan suhu air ketika berbentuk es yamg mencair dan air mendidih adalah tetap. Kedua titik tetap tersebut dapat dillihat pada gambar 6 di bawah
Gambar 6. Dua Titik Tetap pada Termometer Skala Celsius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin
Daerah di antara kedua titik tetap tersebut disebut dengan skala termometer yang digunakan pada skala Celsius, Reamur, Fahrenheit, dan Kevin seperti pada Tabel 1 di bawah :
Tabel 1. Angka Tetapan Skala Termometer
Perbandingan skala pada Tabel 1 di atas dapat digunakan untuk mengubah derajat satu skala menjadi derajat skala yang lain dengan menggunakan persamaan :
3. Kalibrasi Termometer
Hubungan antara skala termometer, pemuaian zat cair yang satu dengan yang
lainnya diberikan :
Gambar 7. Konversi antar skala thermometer
=
dengan X = suhu yang ditunjukkan termometer X Y = suhu yang ditunjukkan termometer Y
Contoh Soal :
1. Sebuah termometer menunjukkan suhu 40 oC. Hitunglah suhu termometer tersebut jika dinyatakan dalam. : a. skala Fahrenheit c. skala Kelvin
b. skala Reamur
☛ Solusi : a. 40 oC = ( x 40 ) + 32 = 72 + 32 = 104 oC
b. 40 oC = ( x 40) = 32 oR
c. 40 oC = ( 40 + 273) = 313 K
X F 2. Pada termometer X titik beku air 40 oX dan titik didih air 240 oX . Bila 240 212 suatu benda diukur dengan termometer Fahrenheit suhunya 122 oF ? 122 Hitunglah besar suhu tersebut bila diukur dengan termometer X ! 40 32 ☛ Solusi : ( ) = ( ) ( ) = ( ) ( ) = ( ) ➽ x = 140o