Suhu dan pengukurannya.

Pembelajaran Tatap Muka (PTM) sudah dimulai. Sekarang kita belajar tentang Suhu ya

 guys....materinya ngga susah2 amat koq ! Silahkan baca dulu ulasan di bawah ini , oke...

Suhu dan pengukurannya.

Suhu adalah ukuran derajat panas atau dingin suatu benda.

Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut termometer.

Hubungan suhu pada skala-skala Celcius (C), Reamur (R), Fahrenheit (F), dan

 Kelvin (K):

Gbr. Hubungan Suhu Skala-Skala Celcius, Reamur, Fahrenheit, Kelvin

Acuan ini ditentukan pada tekanan 1 atm = 76 cm Hg

 Jadi: t^oC = 4/5 t^oR = ( 9/5t+ 32 )^oF = ( t + 273 )^oK

Suhu merupakan besaran pokok dalam fisika. Konsep suhu ini ,tidak cukup

 diwakili oleh perasaan saja , meskipun konsep ini berasal dari insting rasa pada

 tubuh kita. Kita bisa merasakan dinginnya es, hangatnya cahaya matahari pagi,

 atau hal lain yang berhubungan dengan suhu, namun perasaan itu tidak bisa kita

 ukur secara kuantitatif dengan menggunakan angka, dengan insting saja kita tidak

 mungkin mengukur suhu secara cermat. Sementara itu, ada beberapa sifat zat

 yang berubah, apabila zat tadi kita panaskan. Perubahan tersebut bisa saja

 volumenya, warnanya , tekanannya, atau hambatan listriknya. Sifat-sifat zat yang

berubah ketika dipanaskan disebut sifat termometrik zat tersebut. Sifat termometrik

 ini dapat dimanfaatkan sebagai dasar pengukuran suhu. Suhu diukur melalui

 pengukuran sifat-sifat tadi. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut

termometer. Termometer yang terdiri dari pembuluh kaca yang berisi air raksa atau

 alkohol ,sering kita gunakan sehari-hari. Dalam termometer semacam ini, tinggi

 kolom air raksa atau alkohol digunakan untuk menyatakan suhu.

Untuk menyatakan tinggi rendahnya suhu, kita memerlukan titik acuan dan skala.

 Pada tahun 1954 , para ahli telah menetapkan, titik lebur es dan titik didih air pada

 tekanan 76 cm Hg dipilih sebagai titik acuan baku, dimana suhu pada titik lebur es

 diberi nilai 0^oC, sedangkan suhu pada titik didih air diberi 100^oC.

            Biasanya untuk pengukuran yang kita lakukan sehari-hari, sudah lazim

 orang menggunakan perubahan volume zat sebagai patokan, misalkan kita ambil

 volume zat cair dalam suatu tabung , maka pada saat zat cair tersebut kita

 panaskan, volumenya akan bertambah, tapi kalau zat cair tadi kita dinginkan ,

 akan menyusut. Keadaan ini identik dengan penggunaan perubahan sifat zat cair

 pada termometer raksa atau termometer alkohol.

Air raksa

Air raksa adalah salah satu dari elemen yang mengisi cairan pada tabung termometer. Ketika kamu memegang cairan ini, gunakanlah sarung tangan karet khusus, karena bahan raksa ini  amat berbahaya dan dapat menembus kulit. 

 

Termometer ruangan atau kamar.

Termometer alkohol yang berwarna merah menunjukkan suhu ruangan sebesar 6° C (atau sekitar  43° F). Dalam termometer, fluida yang  dapat mengembang seperti alkohol atau air raksa diletakkan di dalam batang gelas yang tertutup. Sesuai dengan pemuaian cairan di dalamnya, keadaan tersebut dapat digunakan sebagai alat ukur melalui kalibrasi yang diberikan oleh suhu benda. Skala termometer dapat diletakkan pada termometer Celsius ataupun Fahrenheit, atau kedua termometer digabungkan bersama-sama.

Untuk pengukuran yang membutuhkan ketelitian tinggi,biasanya digunakan

 perubahan tekanan pada gas dengan volume tetap. Artinya, jika kamu

 memanaskan gas ,sementara volumenya dibuat tetap,tekanan gas itu akan

 bertambah besar. Termometer semacam ini disebut termometer gas.

            Bagaimanakah kita dapat menetapkan suhu dengan angka yang benar?

 Kita harus menggunakan perubahan sifat termometrik zat tadi sambil menetapkan

 titik acuan sebagai patokan suhu. Titik acuan ini harus tidak berubah-ubah, dan

 dapat diproduksi ulang dengan ketelitian yang sama. Titik acuan ini boleh kita

 sebut sebagai titik tetap. Sehingga kita membutuhkan dua titik tetap pada

 pengukuran besaran suhu, titik-titik tersebut adalah titik tetap bawah dan titik tetap

 atas. Untuk percobaan fisika sehari-hari, yang tidak membutuhkan suhu yang

 terlalu tinggi, kita dapat menggunakan titik lebur es sebagai titik tetap bawah, dan

titik didih air sebagai titik tetap atas. Pada tekanan 1 atmosfer, titik lebur es

 dianggap sebagai suhu 0^o, dan titik didih air dianggap sebagai suhu 100^o.

Untuk tekanan yang berbeda ,maka suhu air pada titik didihnya akan berubah,

 sehingga para ahli mematok tekanan 1 atmosfer sebagai acuan, agar menjadi

 praktis. Cara menetapkan titik lebur es dan titik didih air sebagai batas skala suhu

 seperti ini, kita namakan skala Celsius, sesuai dengan penemunya.

 

Anders Celsius adalah seorang astronom Swedia ,yang menetapkan skala suhu pada termometer Celsius.

Perubahan suhu pada termometer dinyatakan dalam derajat, sehingga 1 derajat sama dengan 1/100 perubahan suhu, dimulai dari suhu es yang melebur sampai suhu air yang mendidih ,pada tekanan 1 atmosfer. Untuk memahami pengertian pembagian skala pada termometer Celsius ini, marilah kita melakukan kegiatan penyelidikan sederhana berikut ini.

Kegiatan penyelidikan

Lakukan percobaan ini pada tempat yang bertekanan 1 atmosfer (bila memungkinkan ,sekitar daerah pantai).

Sediakan 2 buah termometer tanpa skala, 2 gelas kimia,pembakar bunsen, air dan es batu secukupnya. Untuk menera termometer dengan skala Celsius, celupkanlah termometer kedalam gelas yang berisi es dan air,biarkanlah untuk waktu tertentu, sampai tinggi permukaan zat cair dalam pipa termometer tetap posisinya. Beri tanda posisi ini dengan spidol, tanda itu menunjukkan angka 0^oC (perhatikan gambar.a). Lalu celupkanlah termometer tersebut ke dalam uap air di atas permukaan air yang sedang mendidih, sehingga air raksa dalam termometer ikut memuai. Bila raksa sudah pada posisi yang tetap, berarti keseimbangan termal antara termometer dan uap air telah tercapai ,tandai posisi ini dengan angka 100^oC. Bagilah bagian termometer dari 0 sampai 100 tadi menjadi 100 skala. Inilah yang dimaksud dengan termometer Celsius. Presentasikan hasil kegiatan ini dalam kelas. Simpanlah hasilnya dalam porto folio. Bila sekolah Anda terletak di daerah pegunungan, mengapa Anda akan memperoleh pembagian skala kurang dari 100 ? Diskusikan hal ini dengan guru dan teman Anda.

Untuk kegiatan-kegiatan khusus, terkadang para ahli menggunakan termometer yang berskala Kelvin,

 yang biasa disebut skala termodinamik atau skala mutlak, sehingga suhunya disebut juga suhu

 mutlak. Pada termometer Kelvin es yang sedang mencair mempunyai nilai suhu 273,16 K, dan uap air

 yang sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer bersuhu 373,16 K. Pada kegiatan penyelidikan yang

 tidak memerlukan ketelitian tinggi,biasanya angka-angka tersebut dibulatkan menjadi 273 K dan 373

 K. Selain itu , ada termometer lain yang juga sering digunakan ,yaitu termometer Fahrenheit yang

 mempunyai batas titik tetap skala dari 32^o sampai 212^o, dan termometer Reamur dengan batas titik

 tetap skalanya 0^o sampai 80^o.

            Untuk memudahkan penyelesaian soal, kamu dapat menghafalkan perbandingan skala

 termometer sebagai berikut :

C : R : F : K  =  5x  :  4x  :  (9x  + 32)  :  (5x + 273)            

dimana x menunjukkan 1 skala pada termometer.

 

Contoh  Soal :

1. Gas hidrogen dalam tabung mempunyai suhu 263^oK. Berapakah suhu gas tersebut ,bila dinyatakan dalam ^oC , ^oR , dan ^oF  ?

      Solusinya : 

      Yang diketahui adalah termometer Kelvin,maka kita gunakan skala Kelvin untuk mencari nilai x ,sbb :

      (5x  + 273)  =  263   →     5x  =  263  -  273

                                                5x  =  - 10

                                                x    =  - 10/5   =  - 2^o

      Untuk termometer Celsius, gunakan skala Celsius ,  sbb :

      ^oC  =  5 x  =  5 (-2^o)  =  - 10^oC

      Untuk termometer Reamur, gunakan skala Reamur, sbb :

       ^oR  =  4 x  =  4 (-2^o)  =  - 8^o R

      Dan untuk termometer Fahrenheit, gunakan skala Fahrenheit, sbb :

      ^oF  =  (9x  +  32)  =  (9 X -2^o) +  32^o  =  -18^o  + 32^o  =  14^o F

 

 

2.   Termometer A digunakan untuk mengukur suhu air yang membeku, ternyata angkanya menunjukkan   -10^o, lalu termometer A digunakan pula untuk mengukur air yang mendidih, ternyata angkanya menunjukkan 140^o. Berapakah perbandingan skala termometer A terhadap skala termometer Celsius ? Jika termometer Celsius menunjukkan angka 60^oC, berapakah angka yang ditunjukkan oleh termometer A ?

      Solusinya :

      100 skala C  =  150 skala A

      1 skala C   =      (150/100 )    skala A,   maka

      C  :  A  = 1  :  (150/100)  =  100  :  150  =   2  :  3

      Jika termometer Celsius menunjukkan angka 60^oC, maka :

  60^o C  = (  3/2   .  60 )  - 10  =  90  -  10  =  80^o A

 

3. Pada angka berapakah, termometer Fahrenheit  akan sama nilainya dengan termometer Reamur ?

      Solusinya :

      ^oF       =       ^oR

      9x + 32     =        4x

      9x – 4x     =  - 32

      5x    =   - 32

      x   =  -32 / 5  =  - 6,4^o  , jadi suhu sebesar – 6,4^o F  akan sama dengan – 6,4^oR.

 

Cek Kompetensi :

1. Genggamlah sebongkah kecil es, lalu sentuhlah gelas berisi air panas di gelas, rasakan sensasinya.  Perkirakan , dasar apakah yang digunakan untuk mengukur suhu ?
2. Berapa Fahrenheit ,suhu 35^oC ?  Dan berapa Fahrenheit,  suhu sebesar 100^oC ?
3. Berapa Celsius ,suhu 20^oK ?  Dan berapa Celsius, suhu sebesar 300^oK ?
4. Jika pengukuran suhu dalam suatu ruang menunjukkan angka 27^oC, berapakah nilai tersebut bila dalam skala Kelvin ?
5. Ambillah sebuah termometer ruang (termometer Celsius)  dari laboratorium fisika di sekolahmu, lalu ukurlah suhu di laboratoriummu, konversikan ke dalam skala Fahrenheit suhu tersebut!

Temperature depends on the average kinetic energy of the molecules of a substance, and according to kinetic theory, energy may exist in rotational, vibrational, and translational motions of the particles of a substance. Temperature, however, depends only on the translational molecular motion. Theoretically, the molecules of a substance would exhibit no activity at the temperature termed absolute zero.