11/28/2012
Pengertian dan Pengukuran Suhu-
Anda akan merasakan panas jika berada dekat dengan api yang menyala.
Begitu pula jika Anda memanaskan sebuah logam pada api yang menyala,
Anda akan merasakan logam tersebut menjadi panas dan mungkin Anda tidak
sanggup memegangnya. Mengapa dapat terjadi perpindahan panas, sedangkan
Anda tidak menyentuh sumber panasnya tersebut? Kejadian ini dapat juga
disebut sebagai perpindahan kalor yang memiliki arti dapat menghantarkan
dan menyerap energi. Perubahan wujud zat sering terjadi pada kehidupan
sehari-hari dan mungkin sering Anda jumpai. Ketika sebuah es dipanaskan,
es tersebut akan berubah wujudnya menjadi air. Begitu pula jika air
didinginkan pada sebuah lemari es, air tersebut akan berubah wujudnya
menjadi es. Tahukah Anda, mengapa dapat terjadi perubahan wujud seperti
itu?
A. PENGERTIAN SUHU
Jika kita membahas tentang suhu suatu
benda, tentu terkait erat dengan panas atau dinginnya benda tersebut.
Dengan alat perasa, kita dapat membedakan benda yang panas, hangat atau
dingin. Benda yang panas kita katakan suhunya lebih tinggi dari benda
yang hangat atau benda yang dingin. Benda yang hangat suhunya lebih
tinggi dari benda yang dingin. Dengan alat perasa kita hanya dapat
membedakan suhu suatu benda secara kualitatif. Akan tetapi di dalam
fisika kita akan menyatakan panas, hangat, dingin dan sebagainya secara
eksak yaitu secara kuantitatif (dengan angka-angka). Sangatlah sulit
untuk memberikan definisi temperatur berdasarkan konsep yang umum
digunakan, seperti pada besaran lain. Secara sederhana suhu
didefinisikan sebagai derajad panas dinginnya suatu benda. Namun
demikian, Anda dapat menggunakan adanya kesepadanan (equality) perubahan temperatur terhadap perubahan sifat lain dari suatu benda. Temperatur dapat didefinisikan sebagai sifat fisik suatu benda untuk menentukan apakah keduanya berada dalam kesetimbangan termal.
Dua buah benda akan berada dalam kesetimbangan termal jika keduanya
memiliki temperatur yang sama. Ada beberapa sifat benda yang berubah
apabila benda itu dipanaskan, antara lain adalah warnanya, volumnya,
tekanannya dan daya hantar listriknya. Sifat-sifat benda yang berubah
karena dipanaskan disebut sifat termometrik. Suhu termasuk besaran pokok dalam fisika yang dalam S.I. bersatuan Kelvin.
B. Alat Ukur Suhu
Apabila dua benda berada dalam
kesetimbangan termal dengan benda ketiga maka keduanya berada dalam
kesetimbangan termal. Pernyataan seperti ini dikenal sebagai hukum ke
nol termodinamika, yang sering mendasari pengukuran temperatur. Materi
mengenai termodinamika akan Anda pelajari lebih mendalam di Kelas XI.
Berdasarkan prinsip ini, jika Anda ingin mengetahui apakah dua benda
memiliki temperatur yang sama maka kedua benda tersebut tidak perlu
disentuh dan diamati perubahan sifatnya terhadap waktu, yang perlu
dilakukan adalah mengamati apakah kedua benda tersebut, masing-masing
berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga? Benda ketiga
tersebut adalah termometer. Benda apapun yang memiliki
sedikitnya satu sifat yang berubah terhadap perubahan temperatur dapat
digunakan sebagai termometer. Sifat semacam ini disebut sebagai sifat termometrik (thermometric property). Senyawa yang memiliki sifat termometrik disebut senyawa termometrik.
Temperatur zat yang diukur sama besarnya dengan skala yang ditunjukkan
oleh termometer saat terjadi kesetimbangan termal antara zat dengan
termometer. Jadi, temperatur yang ditunjukkan oleh termometer sama
dengan temperatur zat yang diukur. 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 temperatur 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, dan
- 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 temperatur 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.
C. Skala pada Beberapa 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. Berikut rentang temperatur yang dimiliki setiap skala.
a. Termometer skala Celsius
Memiliki titik didih air 100°C dan titik
bekunya 0°C. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 0°C – 100°C
dan dibagi dalam 100 skala.
b. Temometer skala Reamur
Memiliki titik didih air 80°R dan titik
bekunya 0°R. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 0°R – 80°R dan
dibagi dalam 80 skala.
c. Termometer skala Fahrenheit
Memiliki titik didih air 212°F dan titik
bekunya 32°F. Rentang temperaturnya berada pada temperatur 32°F – 212°F
dan dibagi dalam 180 skala.
d. Termometer skala Kelvin
Memiliki titik didih air 373,15 K dan
titik bekunya 273,15 K. Rentang temperaturnya berada pada temperatur
273,15 K – 373,15 K dan dibagi dalam 100 skala.
Jadi, jika diperhatikan pembagian skala tersebut, satu skala dalam derajat Celsius sama dengan satu skala dalam derajat Kelvin, sementara satu skala Celsius kurang dari satu skala Reamur dan satu skala Celsius lebih dari satu skala Fahrenheit. Secara matematis perbandingan keempat skala tersebut, yaitu sebagai berikut.
Gambar 7.2 Perbandingan empat skala termometer.
Contoh Soal
1. Misalkan Ucok membuat sebuah
termometer yang disebut dengan termometer X. Pada termometer ini air
membeku pada 0°X dan air mendidih pada 150°X. Bagaimanakah hubungan
termometer ini dengan termometer dalam skala Celsius?
Jawab
Pada termometer X, rentang
temperatur yang dimilikinya, yakni dari 0°X – 150°X sehingga skala pada
termometer ini dibagi dalam 150 skala. Perbandingan antara termometer X
dan termometer Celsius, yakni
( C – 0)/ 100 =( X – 0 / )150
ToC = (100/150)ToX = (2/3)ToX
Jadi, hubungan antara termometer ini dengan termometer Celsius adalah ToC = (100/150)ToX = (2/3)ToX
2. Suhu sebuah benda 80oC nyatakan suhu benda tersebut dalam derajat Reamur dan derajat Fahrenheit.
Penyelesaian:
Diketahui: t = 80oC
Ditanya: a) oR = …?
b) oF = …?
Jawab :
| a) C: R = 5: 4
80: R = 5: 4 5 R = 320 R = 64oR Jadi 80oC = 64oR |
b) C: (F – 32) = 5: 9
80: (F – 32) = 5: 9 5(F – 32) = 720 5F – 160 = 720 5F = 880 F = 176 Jadi 80oC = 176oF |
3. Termometer Celcius dan Reamur
digunakan untuk mengukur suhu suatu benda ternyata jumlah skala yang
ditunjukkan oleh kedua termometer = 90o. Berapa oC dan oR suhu benda tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui: C + R = 90o
Ditanya: t dalam oC dan oR
Jawab :
C + R = 90
R = 90-C
C: R = 5 : 4
C: (90 – C) = 4C
450 – 5C = 4C
450 = 9C
C = 50
R = 90 – C
R = 90 – 50 = 40
Jadi suhu benda tersebut: 50oC dan 40oR
3. Sebuah termometer x setelah ditera dengan termometer Celcius di dapat 40oC = 80ox dan 20oC = 50ox. Jika suhu sebuah benda 80oC, maka berapa ox suhu benda tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui: 40oC = 80ox
20oC = 50ox
Ditanya: 80oC = … ox
Jawab :
(80-40)/(80-20) = (tx – 80)/(tx – 50)
40/60= (tx – 80)/(tx – 50)
4tx – 200 = 6tx – 480
2tx = 280
tx = 140
Jadi 80 oC = 140 ox
Posted in: Kimia,pendidikan
0 komentar:
Posting Komentar