Pengertian Suhu, Pengukuran Dan Konversi Suhu

Apa yang dimaksud dengan suhu ? Suhu sebuah benda adalah tingkat (derajat) panas suatu benda. Benda yang panas mempunyai derajat panas lebih tinggi daripada benda yang dingin. Hasil kegiatan penyelidikanmu menunjukkan bahwa indra perasa memang dapat merasakan tingkat panas benda. Akan tetapi, indra perasa bukan pengukur tingkat panas yang andal. Benda yang tingkat panasnya sama dirasakan berbeda oleh tangan kanan dan kirimu. Jadi, suhu benda yang diukur dengan indra perasa menghasilkan ukuran suhu kualitatif yang tidak dapat dipakai sebagai acuan. Suhu harus diukur secara kuantitatif dengan alat ukur suhu yang disebut thermometer

Jenis-Jenis Termometer

a.   Termometer Zat Cair

Jenis termometer yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah termometer yang pipa kacanya berisi cairan. Umumnya cairan akan memuai dengan laju berbeda untuk jangkauan suhu yang berbeda akan tetapi pengecualian pada raksa yang memiliki pemuaian yang teratur. Jenis-jenis termometer cairan, yaitu :

1)   Termometer laboratorium

Termometer laboratorium

Termometer laboratorium sering kamu jumpai di ruang laboratorium. Termometer ini bisa kamu gunakan untuk perlengkapan laboratorium. Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

Ciri-ciri termometer laboratorium antara lain:

a)  Digunakan untuk mengukur suhu dalam percobaan, penelitian atau pengukuran ilmiah lainnya,

b)  Menggunakan zat muai raksa,

c)  Skala ukurnya luas, hingga di bawah nol,

d)  Terdapat jenis termometer laboratorium yang tidak diberi skala sehingga dapat digunakan untuk praktek peneraan skala. 

Termometer suhu badan

2. Termometer suhu badan atau Termometer klinis

Termometer klinis yang biasa digunakan para dokter, perawat, dan orang tua untuk mengukur suhu tubuh manusia. Cairan yang digunakan untuk mengisi raksa. Skala pada termometer ini mencakup sedikit di atas dan di bawah suhu rata-rata tubuh manusia, yaitu 37oC. Oleh karena itu terendah manusia 35oC dan suhu tertinggi tidak lebih dari 42oC, angka-angka didesain antara 35oC sampai dengan 42oC. Jenis-jenis termometer klinis yang baru, yaitu : termometer klinis analog, digital, dan kristal cairan. Termometer analog, suhu yang diukur harus dibaca dari angka-angka skala yang tercetak disamping permukaan raksa dalam pipa kapiler. Termometer klinis digital, suhu tubuh langsung ditampilkan dalam bentuk angka. Termometer Kristal cairan, angka-angka pada skala termometer cairan dibuat dari zat-zat kimia yang berbeda menunjukkan suhu yang berbeda. Penggunaan termometer ini sangat mudah, tinggal ditempelkan di dahinya kemudian siswa membaca angka yang pada Kristalnya terbentuk bayangan.   

        

3)   Termometer dinding (termometer ruangan)

Termometer yang sering kita lihat di berbagai ruang. Termometer ini biasanya digabungkan dengan alat hiasan lain seperti, jam dinding, hiasan dinding dan lain-lain. Ciri-ciri termometer ruang adalah :

a)  Untuk mengukur suhu ruangan;

b)  Menggunakan zat muai logam (sebagian raksa);

c)  Ukuran tendon dibuat besar agar menjadi lebih peka terhadap perubahan suhu;

d)  Biasanya dipasang menggantung pada ruangan;

e)   Merupakan termometer maksimum.

4) Termometer maximum dan minimum six-Bellani

Prinsip kerjanya, ketika suhu udara turun alkohol di ruang A menyusut sehingga raksa di ruang B naik dan mendorong keping baja untuk menunjukkan angka minimum. Sebaliknya suhu udara naik alkohol di ruang A memuai dan mendesak raksa di ruang B turun dan raksa di ruang C naik untuk mendorong paku baja untuk menunjukkan angka maksimum. Kedua keping baja dapat turun karena ditahan oleh spiral. Untuk mengembalikan keeping baja pada posisi semula digunakan magnet tetap. Ciri-ciri termometer six-Bellani antara lain :

a)  Merupakan termometer khusus karena hanya digunakan untuk mengukur suhu tertinggi dan terendah di suatu tempat,

b)  Skala ukurnya antara -20oC sampai 50oC,

c)  Menggunakan zat muai alcohol dan raks dan dilengkapi pula keeping baja sebagai penunjuk skala,

d)  Dilengkapi magnet tetap untuk menarik keeping baja turun melekat pada raksa.

b.   Termometer Bimetal atau Termometer Zat Padat

Termometer Bimetal

Temometer ini mengandung sebuah keeping bimetal tipis berbentuk spiral. Prinsipnya, makin besar suhu makin melengkung untuk menunjukkan suhu yang lebih besar. Jika kendaraan bermotor melaju cepat, mesinnya cepat panas dan spidometer menunjukkan angka kelajuan yang besar. Jika kendaraan melaju pelan, mesin tidak cepat panas dan spidometer akan menunjukkan angka kelajuan yang kecil. Jenis termometer ini adalah termometer bimetal yang menggunakan logam sebagai bahan untuk menunjukkan adanya perubahan suhu dengan prinsip logam akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan.

Prinsip kerjanya, keping bimetal dibentuk spiral dan tipis. Ujung spiral bimetal ditahan, atau tidak bergerak dan ujung lainnya menempel pada gir penunjuk. Semakin besar suhu, keping bimetal semakin melengkung dan menyebabkan jarum penunjuk bergerak ke kanan ke angka yang lebih besar. Jika suhu turun, jarum penunjuk bergerak ke kiri ke arah angka yang lebih kecil. Skala yang dibuat biasa dibentuk lingkaran

Selain Termometer Bimetal, ada juga jenis lainnya yang termasuk Termometer Zat Padat yakni Termometer platina dan Termometer resistor

-.   Termometer platina

Termometer yang bekerja berdasarkan pada perubahan tahanan yang terjadi pada sensor termometer karena pengaruh suhumedia/benda yang diukur suhunya. Termometer ini lebih teliti dan stabil dibandingkan termokopel dan lebih kuat serta rentang ukur suhu lebih lebar daripada termistor. Media termometriknya adalah kawat platina. Sifat fisika yang digunakan perubahan tahanan kawat platina sebagai fungsi suhu. Besaran yang diukur adalah tahnan listrik, rentang ukurnya -200 ~ 850 0C. Pada kenyataannya, konsep mengukur suhu menggunakan resistensi lebih mudah dikerjakan dari pada pengukuran suhu dengan termokopel. Pertama, karena pengukurannya absolut, tidak diperlukan adanya sambungan atau sambungan dingin sebagai referensi yang diperlukan. Kedua, cukup kawat tembaga yang digunakan diantara sensor dan peralatan lainnya karena tidak ada kebutuhan khusus dalam hal ini.

Pengukuran dan Kalibrasi Termometer Digital dengan RTD (Resistance Termometer Devices):

Prinsip kerjanya adalah ketika suhu naik, hambatan listrik platina naik. Hambatan listrik diukur dengan teliti oleh sebuah rangkaian jembatan. Keuntungannya, jangkauan suhunya lebar (-250oC sampai dengan 1500oC, teliti dan peka. Kerugiannya, suhu tidak dapat dibaca secara langsung, pembacaannya lambat sehingga tidak sesuai untuk mengukur suhu yang berubah-ubah.

 -.  Termometer resistor

Untuk mengukur suhu yang tinggi tidak mungkin menggunakan termometer zat cair. Termometer logam adalah termometer yang paling tepat digunakan dalam industri untuk mengukur suhu diatas 1.0000 C. Salah satu termometer yang dibuat berdasarkan perubahan hambatannya adalah termometer hambatan platina. Hambatan listrik pada seutas kawat logam akan bertambah jika dipanaskan. Sifat termometrik ini dimanfaatkan untuk mengukur suhu pada termometer hambatan.

Cara kerja termometer ini adalah dengan menyentuhkan kawat penghantar ke sasaran, misalnya lelehan besi yang panas pada pengolahan besi atau baja. Panas tersebut direspon oleh tahanan, kemudian energi listrik yang bersangkutan diubah menjadi energi gerak yang bisa menunjukkan angka tertentu pada skala suhu.

c.   Termometer Kristal Cair

Termometer Kristal Cair

Termometer kristal cair atau juga disebut termometer kening (forehead thermometer) adalah salah satu hasil kemajuan teknologi dalam pengukuran suhu badan manusia. Terlihat menarik karena hanya berupa lembaran yang ditempelkan di kening orang yang akan diukur suhu badannya. Termometer Kristal cair menggunakan zat kristal cair yang bersifat cair dan padat sebagai indikator suhu. Selain itu termometer ini dapat berubah warna akibat faktor suhu, tekanan, aliran listrik, medan magnet, dan persentuhan bahan kimia. Apabila termometer ditempelkan pada kening orang yang diukur suhu tubuhnya salah satu kolom berubah warna dan artinya suhu tubuh orang tersebut sama seperti angka yang tertera pada kolom. Termometer ini sangat praktis, aman dan cepat sehingga banyak digunakan oleh para medis. Selain mengatur suhu badan, terdapat juga termometer kristal cair yang mengukur suhu ruangan, suhu air mandi bayi, suhu hewan reptile, dan suhu lemari es. 

Konversi Suhu Dari Celcius ke Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin

Suhu atau biasa disebut juga dengan temperatur merupakan derajat panas atau dingin dari suatu benda. Suhu suatu benda tergantung pada energi kinetik (gerak) dari molekul-molekul benda yang ada di dalamnya

Suhu suatu benda biasanya dinyatakan dalam satuan derajat Celcius. Dan, untuk mengukur suhu kita dapat menggunakan alat yang disebut termometer.

Ada beberapa skala satuan suhu, misalnya Celcius (C), Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K). Diantara skala satuan suhu tersebut, skala Celcius merupakan skala yang paling banyak dipakai di berbagai negara di seluruh dunia, kecuali negara-negara yang berbahasa Inggris, mereka umumnya menggunakan skala Fahrenheit.

Satuan Celcius ditetapkan oleh seorang ilmuwan Swedia bernama Celcius yang melakukan pengukuran dengan mengambil es yang sedang mencair sebagai titik bawah yang disebut 0 derajat Celcius, sedangkan titik atasnya adalah suhu air yang sedang mendidih pada tekanan 76 cmHg yang disebut 100 derajat Celcius. Dari skala Celcius tersebut, suhu suatu benda dapat dinyatakan (dikonversi) ke dalam skala lainnya dengan rumus (formula) tertentu yang sudah ditetapkan.

·          Termometer skala Celcius

Merupakan termometer yang menggunakan skala Celcius (C).

Titik didih air: 100 derajat Celcius (100 C)

Titik beku: 0 derajat Celcius (0 C)

Dari 0 derajat Celcius sampai 100 derajar Celcius dibagi dalam 100 skala.

·          Termometer skala Reamur

Merupakan termometer yang menggunakan skala Reamur (R).

Titik didih air: 80 derajat Reamur (80 R)

Titik bekunya: 0 derajat Reamur (0 R)

Dari 0 derajat Reamur sampai 80 derajar Reamur dibagi dalam 80 skala.

·          Termometer skala Fahrenheit

Merupakan termometer yang menggunakan skala Fahrenheit (F).

Titik didih air: 212 derajat Fahrenheit (212 F)

Titik bekunya: 32 derajat Fahrenheit (32 F)

Dari 32 derajat Fahrenheit sampai 212 derajar Fahrenheit dibagi dalam 180 skala.

·          Termometer skala Kelvin

Merupakan termometer yang menggunakan skala Kelvin (K).

Titik didih air: 373 Kelvin (373 K)

Titik bekunya: 273 Kelvin (273 K)

Dari 273 Kelvin sampai 373 Kelvin dibagi dalam 100 skala.

Konversi Suhu

Konversi suhu merupakan cara untuk menyatakan suhu suatu benda dari satu skala ke dalam skala lainnya. Jadi, suhu suatu benda dalam Celcius dapat dikonversi (diubah) ke dalam skala lainnya yaitu Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin. Untuk mengonversi (mengubah) suhu dari satu skala ke skala lain, dapat menggunakan rumus atau formula tertentu yang sudah ditetapkan.

·          Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R)

Rumusnya adalah :

R = (4/5) C

R = suhu dalam skala Reamur

C = suhu dalam skala Celcius

Contoh: Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi ke dalam skala Reamur (R) adalah:

R = (4/5) C

R = (4/5) 100 = 80 R

Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 80 dalam skala Reamur (R).

·          Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Fahrenheit (F)

Rumusnya adalah:

F = (9/5) C + 32

F = suhu dalam skala Fahrenheit

C = suhu dalam skala Celcius

Contoh: Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi ke dalam skala Fahrenheit (F) adalah:

F = (9/5) C + 32

F = (9/5) 100 + 32 = 212 F

Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 212 dalam skala Fahrenheit (F).

·          Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Kelvin (K)

Rumusnya adalah:

K = C + 273

K = suhu dalam Kelvin

C = suhu dalam Celcius

Contoh: Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi ke dalam Kelvin (K) adalah:

K = C + 273

K = 100 + 273 = 373 K

Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 373 dalam skala Kelvin (K).

Tak hanya dari skala Celcius (C), konversi juga dapat dilakukan dari skala lainnya yaitu Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K).

Secara ringkas, rumus untuk mengkonversi suhu dari skala satu ke skala lainnya adalah:

·          Konversi suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K) adalah:

R = (4/5) C

F = (9/5) C + 32

K = C + 273

·          Konversi suhu dari Reamur (R) ke Celcius (C), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K) adalah:

C = (5/4) R

F = (9/4) R + 32

K = C + 273 = (5/4) R + 273

·          Konversi suhu dari Fahrenheit (F) ke Celcius (C), Reamur (R), dan Kelvin (K) adalah:

C = 5/9 (F-32)

R = 4/9 (F-32)

K = 5/9 (F-32) + 273

·          Konversi suhu dari Kelvin (K) ke Celcius (C), Reamur (R), Fahrenheit (F) adalah:

C = K – 273

R = 4/5 (K-273)

F = 9/5 (K-273) + 32