Materi Ringkas Tentang Termometer Alat Ukur Suhu

Materi Ringkas Tentang Termometer

Kalian tentunya pernah mandi menggunakan air hangat, bukan? Untuk mendapatkan air hangat tersebut kita mencampur air dingin dengan air panas. Ketika tangan kita menyentuh air yang dingin, maka kita mengatakan suhu air tersebut dingin. Ketika tangan kita menyentuh air yang panas maka kita katakan suhu air tersebut panas. Ukuran derajat panas dan dingin suatu benda tersebut dinyatakan dengan besaran suhu. Jadi, suhu adalah suatu besaran untuk menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda.

Termometer sebagai Alat Ukur Suhu

Suhu termasuk besaran pokok. Alat untuk untuk mengukur besarnya suhu suatu benda adalah termometer.Termometer yang umum digunakan adalah termometer zat cair dengan pengisi pipa kapilernya adalah raksa atau alkohol. Pertimbangan dipilihnya raksa sebagai pengisi pipa kapiler termometer adalah sebagai berikut:

raksa merupakan penghantar panas yang baik

raksa tidak membasahi dinding kaca,

kalor jenis raksa rendah akibatnya dengan perubahan panas yang kecil cukup dapat mengubah suhunya,

jangkauan ukur raksa lebar karena titik bekunya -39 ºC dan titik didihnya 357ºC.

Skala Pada Termometer

Untuk menentukan skala termometer, maka di pilih dua titik tetap, yaitu titik tetap atas dan titik tetap bawah. Pemilihan titik tetap atas dan titik tetap bawah didasarkan pada kenyataan bahwa suhu benda ketika mengalami perubahan adalah tetap. Skala pada termometer yang telah dikenal ada 4, yaitu skala Celsius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin.

Skala Celsius dan Reamur

Apa yang dimaksud dengan skala Celsius dan Reamur ? Sebelum menjawab pertanyaan tersebut, kita akan melakukan percobaan sebagai berikut :
Dua buah termometer raksa yang belum diberi skala ( A dan B) di masukkan ke dalam campuran air dan es . Berikan angka nol pada posisi permukaan air raksa. Kemudian masukkan kedua termometer pada air mendidih. Beri angka 100 pada termometer A dan angka 80 pada termometer B pada posisi permukaan air raksa. Selanjutnya bagi jarak antara 0 sampai 100 pada termometer A dan bagi jarak 0 sampai 80 untuk termometer B. Termometer A disebut termometer Celsius dan termometer B disebut termometer Reamur.

Pengukuran suhu yang sangat rendah biasanya menggunakan termometer alkohol. Alkohol memiliki titik beku yang sangat rendah, yaitu -114ºC. Namun demikian, termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu benda yang tinggi sebab titik didihnya hanya 78ºC. Pada pembuatan termometer terlebih dahulu ditetapkan titik tetap atas dan titik tetap bawah. Titik tetap termometer tersebut diukur pada tekanan 1 atmosfer. Di antara kedua titik tetap tersebut dibuat skala suhu. Penetapan titik tetap bawah adalah suhu ketika es melebur dan penetapan titik tetap atas adalah suhu saat air mendidih.

Berikut ini adalah penetapan titik tetap pada skala termometer.

1. Termometer Celcius.

Titik tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap atas diberi angka 100. Diantara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi 100 skala.

2. Termometer Reaumur.

Titik tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap atas diberi angka 80. Di antara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi menjadi 80 skala.

3. Termometer Fahrenheit.

Titik tetap bawah diberi angka 32 dan titik tetap atas diberi angka 212. Suhu es yang dicampur dengan garam ditetapkan sebagai 0ºF. Di antara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi 180 skala.

4. Termometer Kelvin.

Pada termometer Kelvin, titik terbawah diberi angka nol. Titik ini disebut suhu mutlak, yaitu suhu terkecil yang dimiliki benda ketika energi total partikel benda tersebut nol. Kelvin menetapkan suhu es melebur dengan angka 273 dan suhu air mendidih dengan angka 373. Rentang titik tetap bawah dan titik tetap atas termometer Kelvin dibagi 100 skala.

Perbandingan skala antara temometer Celcius, termometer Reaumur, dan termometer Fahrenheit adalah:

C : R : F = 100 : 80 : 180

C : R : F = 5 : 4 : 9

Menentukan Skala Suatu Termometer

Kita dapat menentukan sendiri skala suatu termometer. Skala termometer yang kita buat dapat dikonversikan ke skala termometer yang lain apabila pada saat menentukan titik tetap kedua termometer berada dalam keadaan yang sama. Misalnya, kita akan menentukan skala termometer X dan Y. Termometer X dengan titik tetap bawah Xb dan titik tetap atas Xa. Termometer Y dengan titik tetap bawah Yb dan titik tetap atas Ya. Titik tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer di atas adalah suhu saat es melebur dan suhu saat air mendidih pada tekanan 1 atmosfer.

Dengan membandingkan perubahan suhu dan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan sebagai berikut.

Keterangan:

Xa = titik tetap atas termometer X

Xb = titik tetap bawah termometer X

Tx = suhu pada termometer X

Ya = titik tetap atas termometer Y

Yb = titik tetap bawah termometer Y

Contoh Soal :
1. Gunakan termometer Celcius untuk mengukur suhu benda. Misalkan air di dalam kaleng yang sedang di masak. Pengukuran dilakukan dua kali. Anggap angka yang diperoleh pada pengukuran pertama dan kedua secara berturut-turut adalah 50 dan 70. ituliskan : T1 = 50 derajat C dan T2 = 70 derajat C. Jika menggunakan angka Reamur, berapa yang diperoleh :

Jawab :
Pengukuran pertama dapat langsung dilihat bahwa angka 50 pada termometer Celsius sejajar dengan angka 40 pada termometer Reamur karena keduanya erletak ditengah-tengah skala masing-masinng termometer.

Pengukuran Kedua

Termometer Celcius menunjukkan 70 dan sejajar dengan angka TR pada termometer Reamur.Untuk mengetahui nilai TR kita menggunakan perbandingan berikut :
TR :TC = 80 : 100   = 4 : 5
TR / 70   = 4   :   5
5 TR      = 70 x 4
TR = 56.

SKala Fahrenheit
Angka nol pada skala Fahreheit menunjukkan suhu campuran garam dan es lebih dingin daripada campuran air dan es. Jika dimasukkan ke dalam air dan es termometer skala Fahrenheit menunjukkan angka 32. Titik tetap atasnya adalah pada suhu air mendidih yang diberi angka 212. Jika dibandingkan dengan uda skala termometer lainnya, diperoleh perbandingan sebagai berikut :

Contoh Soal :
1. Berapa angka yang ditunjukkan termometer Fahrenheit ketika termometer Celcius menunjukkan angka 70 ?
Jawab :
( TF -32 ) : TC   =   180   :   100   =    9 : 5
(TF - 32) : 70 = 9 : 5
5 x (TF - 32)       = 70 x 9
    TF - 32    = 126
    TF     =   158

2. Termometer Celcius dan Fahrenhait menunjukkan angka yang sama pada suhu berapa ?

Jawab :

Diketahui: ∆ C = 5

∆ F = 9

X^oC = (9/5 X + 32 )^oF

X = 9/5 X + 32

X – 9/5X = 32

- 4/5X = 32

- X = 160/4 = 40^o

X = - 40^o

Jadi skala Celcius akan sama dengan skala Fahrenhait pada suhu - 40^o.

Rumus untuk Celsius, Reamur dan Fahrenheit sebagai berikut :

Contoh soal:

1. Di daerah pegunungan di pagi hari suhu mencapai 40°R , berapakah suhu tersebut jika dirubah menjadi celcius dan fahrenheit?
Jawab :
Diketahui: Treamur : 20°R
Ditanya: T celcius dan T fahrenheit ?
Jawab:
TC = TC/TR x TR
= 5/4 x 40°
= 50°C
TF = TF/TR x TR + 32°
= 9/4 x 40° + 32°
= 90° + 32°
=154° F

2. Air yang sedang dimasak selama 8 menit kemudian dicelupkan sebuah termometer yang kemudian menunjukkan angka 280 °F , apabila thermometer tersebut diganti dengan thermometer berskala celcius dan reamur, berapa angka yang ditunjukkan thermometer tersebut?
Jawab :
Diketahui : TF = 280°F
Ditanya : TC dan TR?
Jawab:
TC = TC/TF x (TF-32°)
= 5/9 x (280°-32°)
= 5/9 x 248°
= 137,8°C

TR = TR/TF x (TF-32°)
= 4/9 x (280°-32°)
= 4/9 x 248°
=110,2°R

Skala Kelvin
Skala Kelvin sama dengan skala Celcius, hanya titik bawah dan titik atasnya berbeda yaitu 273 dan 373. Jadi
Tc : (TK - 273) = 100 : 100 = 1 : 1
atau TK = Tc + 273