SUHU DAN KALOR

suhu dan termometer

A. SUHU

Air akan mulai membeku pada suhu 0° Celsius (di gambar ini suhu udara -17° C)

Suhu adalah satu ukuran panas atau dingin suatu benda. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.

B.1.1 ALAT UKUR SUHU

Suhu adalah satu ukuran panas atau dingin suatu benda. Secara kualitatif saat kita menyentuh permukaan air yang mendidih, kita menyebutnya panas dan saat kita menyentuh balok es, kita menyebutnya dingin. Tetapi tidak ada satu kepastian berapa suhu dari benda-benda tersebut. Oleh karena itu diciptakan sebuah alat yang dapat menunjukkan nilai suhu suatu benda secara kuantitatif. Alat itu disebut termometer.

B.1.2 MACAM- MACAM TERMOMETER

Ada banyak sekali macam termometer berdasarkan bentuk, prinsip kerja dan kegunaan. Macam – macam termometer tersebut antara lain :

• Termometer bulp (raksa• Thermocouple (termokopel)• Infrared radiation thermometer (termometer infra merah)• Bi-metal/ mechanical thermometer (termometer bimetal)• Floating (Galileo) thermometer (termometer galileo)• Electrical resistance thermometer (Thermistor)• Thermometer backman• Silicon bandgap (dioda) sensor

B.1.2.1 Termometer Bulp (raksa dan alkohol)

Termometer Raksa

Termometer yang pipa kacanya diisi dengan raksa disebut termometer raksa. Termometer raksa dengan skala celcius adalah termometer yang umum dijumpai dalam keseharian.

* Keuntungan1.Raksa mudah dilihat karena mengkilap.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 laboratoriun (-40

derajat Celcius s/d 350 derajat Celcius)5.Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu cepat dan tepat.

* Kerugian1.Raksa mahal2.Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah (misalnya

suhu di kutub utara dan kutub selatan)3.Raksa termasuk zat berbahaya (sering digunakan “air keras”) sehingga termometer

raksa berbahaya jika tabungnya pecah.

* Keuntungan

1. Alkohol lebih murah dibandingkan raksa2. Alkohol terliti, karena untuk kenaikana suhu yang kecil, alkohol mengalami perubahan volum yang besar.3. Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat dingin (misalnya suhu di daerah kutub) karena titik beku alkohol sangat rendah yaitu -112 derajat celcius.

* Kerugian1. Alkohol memiliki titik didih rendah yaitu 78 derajat Celcius sehingga pemakaiannya terbatas (antara lain tidak dapat mengukur suhu air ketika mendidih.2. Alkohol tidak berwarna, sehingga harus diberi warna terlebih dahulu agar mudah dilihat .3. Alkohol membasahi (melekat) pada dinding kaca.

Termometer Alkohol

B.1.2.2 Termokopel

Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

Sensor suhu ruangan dalam ° Celsius

Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang luas, hingga 1800 K. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana perbedaan suhu yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya rentang suhu 0--100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor dan RTD lebih cocok. Contoh Penggunaan Termokopel yang umum antara lain :

1. Industri besi dan baja

2. Pengaman pada alat-alat pemanas

3. Untuk termopile sensor radiasi

4. Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile.

Penggunaan Termokopel

Termometer Infra Merah menawarkan kemampuan untuk mendeteksi temperatur secara optik – selama objek diamati, radiasi energi sinar infra merah diukur, dan disajikan sebagai suhu. Mereka menawarkan metode pengukuran suhu yang cepat dan akurat dengan objek dari kejauhan dan tanpa disentuh – situasi ideal dimana objek bergerak cepat, jauh letaknya, sangat panas, berada di lingkungan yang bahaya, dan/atau adanya kebutuhan menghindari kontaminasi objek (seperti makanan/alat medis/obat-obatan/produk atau test, dll.).

B.1.2.3 Termometer Inframerah

Beberapa kondisi umum adalah objek yang akan diukur dalam kondisi bergerak; objek dikelilingi medan elektromagnet, seperti pada pemanasan induksi; objek berada pada hampa udara atau atmosfir buatan; atau pada aplikasi di mana dibutuhkan respon yang cepat.

Termometers Infrared dapat digunakan untuk beberapa fungsi pengamatan temperatur. Beberapa contoh, antara lain:

• Mendeteksi awan untuk sistem operasi teleskop jarak jauh.• Memeriksa peralatan mekanika atau kotak sakering listrik atau saluran hotspot• Memeriksa suhu pemanas atau oven, untuk tujuan kontrol dan kalibrasi• Mendeteksi titik api/menunjukkan diagnosa pada produksi papan rangkaian

listrik• Memeriksa titik api bagi pemadam kebakaran• Mendeteksi suhu tubuh makhluk hidup, seperti manusia, hewan, dll• Memonitor proses pendinginan atau pemanasan material, untuk penelitian dan

pengembangan atau quality control pada manufaktur

Penggunaan Termometer Infra Merah

B.1.2.4 Termometer Bimetal

Termometer Bimetal Mekanik adalah sebuah termometer yang terbuat dari dau buah kepingan logam yang memiliki koefisien muai berbeda yang dikeling (dipelat) menjadi satu. Kata bimetal sendiri memiliki arti yaitu bi berarti dua sedangkan kata metal berarti logam, sehingga bimetal berarti "dua logam".

Keping Bimetal sengaja dibuat memiliki dua buah keping logam karena kepingan ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu. Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien muainya lebih tinggi, sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keofisien muainya lebih rendah. Logam dengan koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat memanjang sehingga kepingan akan membengkok (melengkung) sebab logam yang satunya lagi tidak ikut memanjang. Biasanya keping bimetal ini terbuat dari logam yang koefisien muainya jauh berbeda, seperti besi dan tembaga. Pada termometer, keping bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena jika kepingan menerima rangsanag berupa suhu, maka keping akan langsung melengkung karena pemuaian panjang pada logam.

Termometer galileo adalah termometer yang memanfaatkan daya apung benda terhdap fluida. BIasanya diisi dengan air raksa atau alkohol.

B.1.2.6 Silicon bandgap (dioda) sensor

B.1.2.5 Termometer Galileo

Sensor suhu berlebih terhadap diodida

B.1.2.5 Electrical resistance thermometer (Thermistor)

Termistor adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Prinsip dasar dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).

C. Rumus Konversi/Merubah Suhu Celcius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin - Perubahan Derajat Temperatur Panas Satuan Skala Suhu Fisika

Di dunia terdapat banyak standar satuan hitungan skala suhu, namun yang akan kita bahas lebih lanjut rumusnya hanya yang paling banyak dipakai saja yaitu :

1. Celcius atau Selsius2. Fahrenheit atau Farenheit3. Reamur atau Rheamur4. Kelvin (standar SI satuan internasional)5. Rankine6. Delisle7. Newton8. Romer

A. Rumus merubah celcius ke kelvin yaitu, ° C + 273,15 = ° K

B. Rumus merubah celcius ke rheamur yaitu, ° C x 0,8 = ° R

C. Rumus merubah reamur ke celcius, ° R x 1,25 = ° C

D. Rumus merubah celcius ke fahrenheit, (° C x 1,8) + 32 = ° F

E. Rumus merubah fahrenheit ke celcius, (° F - 32) / 1,8 = ° C

F. Rumus merubah rheamur ke farenheit, (° R x 2,25) + 32 = ° F