Materi Fisika : Suhu dan Termometer

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Termasuk besaran skalar dan satuan SI nya adalah Kelvin (K). Alat untuk mengukur suhu adalah termometer. 

Zat cair yang umum digunakan dalam termometer adalah air raksa. Hal ini dikarenakan air raksa memiliki keunggulan dibandingkan zat cair lainnya. Keunggulan air raksa dari zat cair lainnya, yaitu : 

• dapat menyerap panas suatu benda yang akan diukur sehingga temperature air raksa sama dengan temperatur benda yang diukur
• dapat digunakan untuk mengukur temperatur yang rendah hingga temperatur yang lebih tinggi karena air raksa memiliki titik beku pada temperatur –39°C dan titik didihnya pada temperatur 357°C
• tidak membasahi dinding tabung sehingga pengukurannya menjadi lebih teliti
• pemuaian air raksa teratur atau linear terhadap kenaikan temperatur, kecuali pada temperatur yang sangat tinggi
• mudah dilihat karena air raksa dapat memantulkan cahaya. 

Selain air raksa, dapat juga digunakan alkohol untuk mengisi tabung termometer. Akan tetapi, alkohol tidak dapat mengukur temperatur yang tinggi karena titik didihnya 78°C, namun alkohol dapat mengukur temperature yang lebih rendah karena titik bekunya pada temperatur –144°C. Jadi, termometer yang berisi alkohol baik untuk mengukur temperatur yang rendah, tetapi tidak dapat mengukur temperatur yang lebih tinggi. 

Jenis Termometer

Ada beberapa jenis termometer yang digunakan untuk mengukur suhu dengan prinsip yang berbeda. Berikut adalah beberapa macam termometer yang umum:

1. Termometer Cairan:

• Contoh: Termometer raksa atau termometer alkohol.
• Prinsip: Perubahan volume cairan (raksa atau alkohol) dengan perubahan suhu. Cairan naik atau turun dalam tabung sesuai dengan perubahan suhu.

2. Termometer Gas:

• Contoh: Termometer gas konstan volume.
• Prinsip: Mengukur tekanan gas pada volume tetap. Ketika suhu naik, tekanan gas juga naik.

3. Termometer Bimetal:

• Contoh: Termometer rumah tangga.
• Prinsip: Menggunakan dua logam yang berbeda yang dililit bersama. Ketika suhu berubah, logam mengalami perubahan dimensi yang dapat diukur.

4. Termometer Inframerah:

• Contoh: Termometer inframerah tanpa sentuhan.
• Prinsip: Mendeteksi radiasi inframerah dari objek untuk menentukan suhu. Tidak memerlukan kontak langsung dengan objek.

5. Termometer Termodinamika Gas:

• Contoh: Termometer gas ideal.
• Prinsip: Memanfaatkan sifat-sifat gas ideal untuk mengukur suhu. Teori kinetik gas digunakan untuk mengonversi tekanan gas menjadi suhu.

6. Termometer Thermocouple:

• Contoh: Digunakan dalam industri dan laboratorium.
• Prinsip: Memanfaatkan efek termoelektrik, di mana perbedaan suhu antara dua jenis logam menghasilkan tegangan listrik yang dapat diukur.

7. Termometer Pyrometer:

• Contoh: Pyrometer optik.
• Prinsip: Mengukur radiasi elektromagnetik dari objek untuk menentukan suhu. Dapat digunakan untuk mengukur suhu benda-benda yang sangat panas.

8. Termometer Thermistor:

• Contoh: Termistor semikonduktor.
• Prinsip: Mengukur resistansi semikonduktor yang berubah dengan suhu. Nilai resistansi digunakan untuk menentukan suhu.

9. Termometer Digital:

• Contoh: Termometer elektronik.
• Prinsip: Menggunakan sensor elektronik dan konverter analog-digital untuk mengukur dan menampilkan suhu secara digital.

Setiap jenis termometer memiliki keunggulan dan kelemahan tertentu, dan pilihan termometer tergantung pada aplikasi spesifik dan kondisi pengukuran suhu.

Skala Termometer 

Ketika mengukur temperatur dengan menggunakan termometer, terdapat beberapa skala yang digunakan, di antaranya skala Celsius, skala Reamur, skala Fahrenheit, dan skala Kelvin. Keempat skala tersebut memiliki perbedaan dalam pengukuran suhunya.

Secara umum hubungan antara dua termometer dapat dipahami gambat berikut:

Contoh Soal dan pembahasan

1. Titik leleh zat adalah pada suhu 194^oF. Jika dinyatakan dalam satuan ^oC dan K, berapakah titik leleh zat tersebut?

Pembahasan:

2. Sebuah termometer X menunjukkan bahwa air membeku pada suhu 20^oX dan mendidih pada suhu 100^oX. Jika suhu benda 30^oC pada termometer Celcius, berapakah suhu benda jika diukur dengan termometer X?

Pembahasan:

100 - 30       100 - x

_______ = _______
100 - 0        100 - 20

70       =  100 - x

____        ____

100            80

7.8 = 100 - x

56 = 100 - x

x = 100 - 56

x = 44

Sumber: BSE Aip S, Sri Handayani