Suhu adalah suatu besaran yang
menyatakan tingkat derajat panas suatu benda. Untuk mengetahui dengan pasti
dingin atau panasnya suatu benda, kita memerlukan suatu besaran yang dapat
diukur dengan alat ukur. Sebagai contoh apa yang kamu rasakan ketika kita minum
es, maka air es akan terasa dingin. Lain halnya ketika kita merebus air, maka
lama kelamaan air yang direbus akan menjadi panas.
Bisakah kita mengukur suhu? Bisakah
tangan kita digunakan untuk mengukur panas atau dinginnya suatu benda dengan
tepat? Kita tentu memerlukan cara untuk membedakan derajat panas atau dingin
benda tersebut untuk itu kita perlu mengetahui cara untuk mengukur suhu secara
akurat.
Jenis-Jenis Termometer
Untuk mengukur suhu dengan tepat , kita menggunakan alat ukur suhu yaitu thermometer. Termometer dibuat berdasarkan prinsip perubahan volume. Thermometer yang tabungnya diisi dengan raksa kita sebut thermometer raksa. Thermometer raksa dengan skala Celcius adalah thermometer yang umum dijumpai dalam keseharian. Selain raksa terdapat pula termometer alkohol. Adapun perbedaan atau kelemahan dan kelebihan dari masing-masing thermometer yang dibuat dari Raksa atau alkohol adalah sebagai berikut:
a. Termometer Raksa
|
Keuntungan |
Kerugian |
|
1) Raksa
mudah dilihat karna 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 (-40oC
sampai dengan 350o C) 5) raksa
dapat panas secara merata sehingga menunjukkan suhu dengan cepat dan tepat. |
1) raksa
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
|
Keuntungan |
Kerugian |
|
1) Alcohol
lebih murah disbanding Raksa 2) Alcohol
lebih teliti karena untuk kenaikan suhu yang kecil, alcohol mengalami
perubahan volume yang lebih besar. 3) Alcohol
dapat mengukur suhu yang sangat dingin (seperti didaerah kutub yaitu – 112o
C) |
1)
Alcohol memiliki didih rendah yaitu
78oC, sehingga pemakainya terbatas. 2) Alcohol
tidak berwarna sehingga harus diberi warna terlebih dahulu agar terlihat. 3) Alcohol
membasahi dinding kaca. |
Jenis-jenis thermometer yang biasa digunakan dalam
kehidupan sehari-hari antara lain :
1. Termometer
Klinis
|
Thermometer klinis disebut juga thermometer demam.
Thermometer 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. thermometer klinis biasanya dijepit pada
ketiak, tapi ada pula yang nempel didahi, dan ditempel dimulut. Ketika
thermometer 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. |
 Gbr. Termometer Klinis Sumber
https://www.sridianti.com/wp-content/uploads/2014/01/bbb-400x148.jpg |
2. Termometer
Ruangan
|
Thermometer ruang dipasang pada tembok rumah atau
kantor. Thermometer ini mengukur suhu udara pada suatu saat. Skala
thermometer 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. |
Gbr. Termometer Ruangan Sumber https://cf.shopee.co.id/file/ 60339fb87c0441cd569454ce248c49b0 |
3. Termometer
Bimetal
|
Termometer ini untuk menunjukkan adanya perubahan suhu dengan prinsip
logam |
 Gbr. Thermometer Bimetal Sumber https://sc01.alicdn.com/kf/U76b7ae7a8bed48 12a759ccf08caaedc78.jpg_350x350.jpg |
4. Termometer
laboratorium
|
Thermometer
laboratorium dapat dijumpai dilaboratorium. Alat ini biasanya digunakan untuk
mengukur suhu air dingin atau air yang sedang dipanaskan. Thermometer laboratorium
menggunakan raksa atau alcohol sebagai penunjuk suhu. Raksa dimasukkan
kedalam pipa yang sangat kecil (pipa kapiler). Kemudian pipa dibungkus dengan
kaca yang tipis. Tujuannya agar panas dapat diserap dengan cepat oleh
thermometer. Suhu pada thermometer
laboratorium biasanya 0oC sampai 100oC. suhu 0oC menyatakan suhu es yang
sedang mencair, sedangkan suhu 100oC menyatakan suhu air sedang membeku. |
 Gbr. Termometer Laboratorium Sumber https://belapendidikan.com/jenis-jenis-termometer-beserta-fungsinya/ |
Skala Suhu
Dalam
pembuatan Skala thermometer, 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. Suhu
ketika benda mencair menyatakan titik tetap bawah, sedangkan suhu ketika kita
mendidih menyatakan titik tetap atas kemudian diantara titik tetap tersebut
dibuat skala-skala. Bilangan yang menyatakan titik tetap berbeda antara satu
ilmuan dengan ilmuan lainnya.
a. Skala Celcius
Celcius (1701-1744)
membuat titik tetap bawah ketika es mencair dan titik tetap atas ketika air
mendidih. Titik tetap bawah (suhu es mencair) ditetapkan sebagai suhu 0o.
Sementara titik tetap atas ( suhu air mendidih) ditetapkan sebagai suhu 100o.
Kemudian jarak antara titik tetap atas dan titik tetap bawah dibagi menjadi 100ᵒ yang sama panjang. Dengan demikian skala Celcius
memiliki rentang suhu antara 0oC sampai 100oC. skala suhu
seperti ini digunakan dibanyak Negara termasuk di Indonesia.
b. Skala Fahrenheit
Fahrenheit
(1686-1736) memilih suhu campuran es dan garam ketika membeku sebagai titik
tetap bawah. Titik tetap ini menyatakan 0o. Sementara titik tetap
atas dipasang bilangan 212o, yaitu titik didih campuran tersebut.
Berarti skala Fahrenheit memiliki rentang suhu antara 0oF sampai 212 oF.
kemudian jarak antara titik tetap atas dan titik tetap bawah dibagi menjadi 180o
yang sama panjang. Skala yang dibuat oleh Fahrenheit digunakan dibeberapa
Negara termasuk Inggris dan Amerika Serikat.
c. Skala Reamur
Reamur memilih
titik 0o untuk es yang mencair dan 80o untuk air
mendidih. Berarti skala reamur memiliki rentang suhu antara 0 oR
sampai 80 oR. kemudian jarak
anatara dua titik tetap tersebut menjadi 80o yang sama.
d. Skala Kelvin
Lord
Kelvin (1824-1907) menyusun skala suhu dengan menggunakan ukuran derajat yang
sama besar dengan derajat Celcius. Namun Kelvin menyatakan bahwa titik beku es
adalah -273oK, sedangkan titik didih air adalah 373oC. dengan demikian 0oC sama
dengan suhu -273oK sedangkan suhu 100oC sama dengan suhu 373oK. Suhu -273oK
disebut titik nol mutlak.
Gbr. Perbandingan Skala
Termometer
Untuk menghitung nilai
suhu yang ditunjukkan oleh skala thermometer buatanmu, menggunakan persamaan
berikut :
 |
Keterangan: ta : titik tetap atas termometer Acuan tb : titik tetap bawah termometer acuan tc : titik tetap atas termometer buatan td : titik tetap bawah termometer buatan tx : skala yang diketahui ty : skala yang ditanyakan |
Pemuaian Pada Zat Padat, zat Cair, dan Gas
Pemuaian
adalah perubahan ukuran suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang,
lebar,luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor). Pemuaian
tiap-tiap benda akan berbeda, tergantung pada suhu di sekitar dan koefisien
muai atau daya muai dari benda tersebut. Pada umumnya setiap zat mengalami
pemuaian (penambahan panjang, luas, atau volume) ketika suhunya naik dan
mengalami penyusutan ketika suhunya turun.
1. Pemuaian Zat Padat
Pemuaian
zat padat merupakan peristiwa bertambah panjang, lebar, atau volume suatu benda
padat karena pengaruh panas (kalor). Contoh pemuaian zat padat seperti pemuaian
rel kereta yang telah disebutkan tadi. Jenis-jenis pemuaian zat padat dibagi
menjadi 3 yaitu :
a. Pemuaian Panjang
Pemuaian
panjang adalah pertambahan panjang benda akibat pengaruh suhu (1 dimensi). Coba
amati kabel listrik yang terlihat lebih kendor di siang hari jika dibanding
pada pagi hari, itulah contoh dari muai pemuaian panjang. Besarnya pemuaian zar
tergantung pada konstanta muai panjang zat dan nilai konstanta tersebut akan
berbeda-beda untuk tiap zatnya. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian
panjang berbagai jenis zat padat adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu
benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan
tergantung dari jenis benda. Rumus pemuaian panjang sebagai berikut :
berikut :
|
ΔL= Lo. α. ΔT L = Lo + ΔL
L = Lo (1 + α.ΔT) Keterangan : ΔL =besarnya pemuaian
panjang(m) Lo = panjang mula-mula
(m) α = konstanta pemuaian
(/0C ) ΔT = selisih suhu (0C) L = Lo + ΔL L = Lo (1 + α.ΔT) L = panjang setelah
dipanaskan (m) Lo = panjang
mula-mula(m) |
b. Pemuaian Luas
Contoh
pemuaian luas adalah pada pemanasan lempeng tipis logam. Lempeng tipis logam
akan mengalami penambahan luas setelah dipanaskan. Kemampuan suatu benda untuk
mengalami pemuaian luas sangat ditentukan oleh koefisien muai luas dilambangkan
dengan β, Dengan nilai β = 2α.
|
Rumus : ΔA = Ao.β.ΔT A = Ao + ΔA A = A0 (1+β.ΔT) Ao = Luas Sebelum dipanaskan(m2
) A = luas setelah pemanasan(m2 ) ΔA = penambahan luas (m2 ) β = koefisien muai luas (/0C) ΔT = selisih suhu (kenaikan suhu) (0C) |
c. Pemuaian Volume
Pemuaian volume sama juga dengan pertambahan atau pemuaian panjang secara 3 dimensi.Karena itu muai volume sama juga dengan tiga kali muai panjang. Pemuaian volume suatu zat tergantung pada koefisien muai volumenya γ (gamma) dimana γ = 3α
|
ΔV = Vo.γ.ΔT V= Vo + ΔV V= Vo(1+γ.ΔT) V = Volume akhir (m3) ΔV = Penambahan volume (m3) Vo = Volume awal (m3) ΔT = Kenaikan suhu (oC) γ = Koefisien muai volume
(/0C) |
2. Pemuaian Zat Cair
Pada zat cair pemuaian yang terjadi hanya pemuaian volume, tidak ada pemuaian panjang dan luas. Ini terkait dengan sifat dar zat cair sendiri yang bentuknya berubah-ubah sesuai dengan bentuk wadah yang ditempatinya. Misalnya mengisi penuh sebuah panci dengan air kemudia panaskan, beberapa saat kemudian akan ada air yang tumpah dari panci tersebut, itulah salah satu contoh pemuaian zat cair. Masih banyak lagi contoh-contoh pemuaian zat cair yang bisa temukan.Rumus pemuaian zat cair secara matematis rumus pemuaian zat cair sama dengan rumus pemuaian volume pada pemuaian zat padat. Besarnya pemuaian zat cair ditentukan dari koefisien muai volumenya b.
ΔV = Vo . b . ΔT
Dengan
b =
koefisien muai volume zat cair. Nilai b
ini berbeda dengan γ atau koefisien muai volume zat padat.
ΔV =
penambahan volume yang terjadi (L)
ΔT = selisih suhu
3. Pemuaian Gas
Gas juga
megalamai pemuaian layaknya pada pemuaian zat cair dan zat padat.Khusus untuk
pemuaian zat ini agak berbeda dengan pemuaian zat padat dan pemuaian zat cair.
Ada satu variabel yang sangat menentukan pemuaia zat gas yaitu tekanan. Sobat
muengkin pernah melihat balon yang kepanasan tiba-tiba meletus, itu salah satu
contoh sederhana pemuaian gas.
Pemuaian
pada gas adalah pemuaian volume yang dirumuskan sebagai
V
= Vo (1 + γ ΔT)
γ adalah
koefisien muai volume. Nilai γ sama untuk semua gas, yaitu 1/273 ºC^-1
Pemuaian
gas dibedakan tiga macam, yaitu:
a.
pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal),
b.
pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan
c.
pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).
a. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)
Pemuaian
gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang tertutup yang
suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap.
Dirumuskan sebagai:
PV
= Tetap
atau
P1V1
=P2V2
Keterangan:
P
= tekanan gas (atm)
V
= volume gas (L)
b. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar)
Pemuaian
gas pada tekanan tetap berlaku hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang
tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu
mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai:
Keterangan:
V
= volume (L)
T
= suhu (K)
c. Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)
Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Hukum Gay Lussac dirumuskan sebagai
Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh persamaan:
Keterangan:
P
= tekanan (atm)
V
= volume (L)
T
= suhu (K)
4. Contoh Pemuaian dalam kehidupan sehari-hari
 Pemasangan kabel listrik dibuat kendor |
|
 Pemasangan rel kereta Api diberi Celah antar Rel |
|
Pemuaian Gas pada Balon Udara |
Untuk memperdalam pemahamanmu, yuk pelajari video dan konten web Rumah Belajar berikut!
