Materi Suhu

 SUHU

" suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer ".

Jenis Termometer     
Alat untuk mengukur suhu adalah termometer yang memanfaatkan sifat termometrik zat untuk mengukur suhu. Sifat termometrik zat adalah sifat fisis zat yang berubah jika dipanaskan. 
Termometer yang paling umum digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer yang terbuat dari kaca dan diisi dengan zat cair. Yang tergolong termometer zat cair di antaranya:

a. Termometer raksa 
 Termometer yang pipa kacanya diisi dengan raksa disebut termometer raksa seperti pada gambar 2.1 .

 Gambar 2.1: Termometer Air raksa

 Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan laboratoriun (-40⁰Celcius s/d 350⁰Celcius). 

b. Termometer alkohol
 Termometer yang pipa kacanya diisi dengan alkohol disebut termometer alkohol seperti pada gambar 2.2.

 Gambar 2.2: Termometer Alkohol

Jangkauan suhu alkohol tidak selebar jangkauan air raksa, alkohol mempunyai titik beku sangat rendah yaitu -115⁰C  dan titik didihnya yaitu 78⁰C.
Perbandingan penggunaan air raksa dan alkohol terlihat pada tabel 2.1 berikut ini:

No.	Air Raksa	Alkohol
1.	Warna Raksa mengkilat seperti perak.	Alkohol tidak berwarna
2.	Tidak membasahi dinding thermometer.	Membasahi dinding termometer.
3.	Memiliki titik didih yang tinggi (357oC) sehingga dapat digunakan untuk mengukur suhu tinggi.	Titik didih alkohol sangat rendah (78oC) sehingga pemakaiannya menjadi terbatas.
4.	Kalor jenisnya kecil  yaitu 140 J/kg K sehingga perubahan suhunya besar.	Kalor jenisnya besar yaitu 2400 J/kg K sehingga  perubahan suhunya kecil.
5.	Titik beku raksa yaitu -39oC,  sehingga tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu rendah.	Titik beku alkohol sangat rendah (-115oC) sehingga termometer alkohol dapat digunakan untuk mengukur suhu rendah.

 Tabel 2.1: Perbandingan Penggunaan Air Raksa dan Alkohol.

Ketika mengukur temperatur dengan menggunakan termometer, terdapat beberapa skala yang digunakan, di antaranya skala Celcius, skala Kelvin, skala Fahreinheit, dan skala Reamur. Keempat skala tersebut memiliki perbedaan dalam pengukuran suhunya. Berikut rentang temperatur yang dimiliki setiap skala.

 1. Skala Celcius 

Skala suhu Celcius ditetapkan sebagai berikut.

• Suhu es murni yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai suhu 0⁰ C
• Suhu air murni yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai suhu 100⁰ C

Jadi, ketika kita memanaskan es yang sedang melebur sehingga menjadi air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer kita menaikan suhu sebesar 100⁰ C


2.  Skala Kelvin

Jika suhu zat terus didinginkan maka zat tersebut akan berubah wujud dari gas menjadi cair, lalu berubah menjadi padat. Jika diturunkan terus menerus maka getaran atom-atom dalam zat makin lambat. Ketika diturunkan lagi maka atom-atom zat tidak bergerak lagi. Untuk semua zat yang ada di alam semesta didapatkan bahwa suhu ketika semua partikel tidak bergerak lagi sama dengan -273⁰ C. 

Skal suhu Kelvin ditetapkan sebagai berikut. 

• Suhu ketika partikel-partikel zat di alam semesta tidak bergerak lagi dipilih sebagai titik acuan bawah. Suhu titik acuan bawah ini diambil sebagai nol derajat mutlak atau nol Kelvin.
• Besar kenaikan suhu untuk tiap kenaikan skala kelvin sama dengan besar kenaikan suhu untuk tiap kenaikan skala celcius. 

Dengan demikian hubungan antara skala kelvin dan celcius adalah 

Skala Kelvin = Skala celcius + 273  

• Suhu es murni melebur pada tekanan satu atmosfer adalah 0⁰ C dan sama dengan 0 + 273 = 273 K
• Suhu air murni mendidih pada tekanan satu atmosfer adalah 100⁰ C dan sama dengan 100 + 273 = 373 K

Skala Kelvin ditetapkan sebagai skala suhu dalam satuan SI


3. Skala Ramur

Skala suhu Reamur ditetapkan sebagai berikut.

• Suhu es murni yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai suhu 0 derajat.
• Suhu air murni yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer diterapkan sebagai suhu 80 derajat.

Jadi ketika kita memanaskan es yang sedang melebur sehingga menjadi air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer (udara terbuka) maka kita menaikkan suhu sebesar 80 derajat skala Reamur atau 80⁰ R.

4. Skala Fahrenheit

 Penetapan skala suhu Fahrenheit sedikit berbeda dengan penetapan skala Celcius dan Reamur. Skala suhu Fahrenheit ditetapkan sebagai berikut

• Suhu es murni yang sedang melebur pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai suhu 32 derajat
• Suhu air murni yang sedang mendidih pada tekanan satu atmosfer ditetapkan sebagai suhu 212 derajat

Jadi, ketika kita memanaskan es yang sedang melebur sehingga menjadi air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atmosfer maka kita menaikkan suhu sebesar (212-32) = 180⁰ F

Konversi Antar Skala Suhu 

Berapa Kelvinkah 10⁰ Fahrenheit ? Berapa Reamurkah -100⁰ Cecius ? Pertanyaan semacam ini akan sering kita jumpai. Beberapa negara menggunakan skala Fahrenheit sedangkan kita di Indonesia umumnya menggunakan skala Celcius. Pada bagian ini kita akan belajar cara mengkonversi suhu dalam berbagai skala di atas. Untuk memudahkan pemahaman tentang teknik konversi suhu, lihat Gambar 2.3 berikut.

Gambar 2.3. Ilustrasi untuk memudahkan konversi suhu dalam berbagai skala.

A. Konversi antara skala Celcius dan Reamur

Lihat dua pita yang sebelah atas pada gambar 2.3 perhatikan batas kiri dan kanan pita sebagai titik acuan bawah dan titik acuan atas. Perhatikan pula suatu suhu yang dinyatakan oleh garis di tengah pita. Ini adalah suhu benda yang sama. Namun nilainya berbeda ketika diungkapkan dalam skala berbeda. Jika diungkapkan dalam skala reamur, nilainya  t_c , jika diungkapkan dalam skala celcius, nilainya  t_c , dan seterusnya. Kita gunakan aturan perbandingan matematika yang sederhana berikut ini.         

atau

B. Konversi celcius dan fahrenheit

Perhatikan pita kedua danketiga pada Gambar 2.3 perhatikan pula suatu suhu yang dinyatakan oleh garis di tengah pita tersebut. Kita gunakan aturan perbandingan matematika yang sederhana berikut.

atau

C. Konversi reamur dan fahrenheit

Perhatikan pita pertamadan ketigapada Gambar 2.3 perhatikan pula suhu yang dinyatakan oleh garis di tengah pita tersebut. kita gunakan aturan perbandingan matematika yang sederhana berikut.

atau

D. Konversi celcius dan kelvin

Perhatikan pita kedua dan keempat pada Gambar 2.3 perhatikan pula suatu suhu yang dinyatakan oleh garis di tengah pita. Kita gunakan aturan perbandingan matematika yang sederhana berikut.

atau 

Kalian dapat melakukan konversi antar satuan yang lain lagi, seperti antara reamur dan kelvin dan antara fahrenheit dan kelvin.

Contoh Soal :

Nyatakan suhu pada Gambar berikut dalam satuan reamur, fahrenheit, dan kelvin ?

Jawab

Pada gambar di atas suhu dinyatakan dalam satuan celcius, yaitu  t_c = 36,6⁰ C. Dengan menggunakan persamaan konversi antara celcius dan reamur kita proleh suhu dalam skala reamur

Dengan menggunakan persamaan konversi antara celcius dan fahrenheit kita proleh suhu dalam skala fahrenheit

Dengan menggunakan persamaan konversi antara celcius dan kelvin kita proleh suhu dalam skala kelvin