Suhu dan Perubahannya – Jenis-Jenis Termometer, Skala, dan Perubahan Akibat Suhu

Suhu dan Perubahannya, Jenis-Jenis Termometer, Skala Suhu, dan Perubahan Akibat Suhu - Indra manusia pada umumnya dapat merasakan suhu suatu benda, namun Indra perasa bukanlah salah satu alat ukur suhu yang tepat. Suhu merupakan derajat tingkat panas ataupun dinginnya suatu benda. Benda yang panas mempunyai derajat panas lebih tinggi daripada benda yang dingin. Pengukuran suhu yang tepat dapat menggunakan alat ukur yang disebut dengan termometer.

1. Jenis-Jenis Termometer

Menurut jenisnya, termometer dibagi menjadi 3 di antaranya:

a. Termometer Zat Cair

Secara umum benda-benda di alam akan memuai (ukurannya bertambah besar) jika suhunya naik. Kenyataan ini dimanfaatkan untuk membuat termometer dari zat cair. Perhatikan Gambar 4.2. Cairan terletak pada tabung kapiler dari kaca yang memiliki bagian penyimpan (reservoir/ labu).

 
Zat cair yang digunakan umumnya raksa atau alkohol jenis tertentu. Raksa memiliki keistimewaan, yaitu warnanya mengkilat dan cepat bereaksi terhadap perubahan suhu. Selain itu, raksa membeku pada suhu rendah (-38°C) dan mendidih pada suhu yang tinggi (lebih dari 350°C) sehingga dapat mengukur suhu pada rentang suhu yang lebar.

Namun, raksa sangat beracun sehingga berbahaya jika termometer pecah. Alkohol untuk pengisi termometer biasanya diberi pewarna biru atau  merah. Rentang suhu yang dapat diukur bergantung jenis alkohol yang digunakan misalnya, Toluen dengan rentang -90°C hingga 100°C dan Ethyl alcohol, dengan rentang -110°C hingga 100°C. Beberapa termometer menggunakan zat cair diantaranya :

1) Termometer laboratorium

Bentuknya panjang dengan skala dari -10°C sampai 110°C menggunakan raksa atau alkohol.

2) Termometer suhu badan

Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu badan manusia. Skala yang ditulis antara 35oC dan 42oC. Pipa di bagian bawah dekat labu dibuat sempit sehingga pengukuran lebih teliti akibat raksa tidak segera turun ke labu/ reservoir.

b. Termometer Bimetal

Perhatikan dua logam yang jenisnya berbeda dan dilekatkan menjadi satu pada Gambar 4.6.
 
Jika suhunya berubah bimetal akan melengkung. Karena logam yang satu memuai lebih panjang dibanding yang lain. Hal ini dimanfaatkan untuk membuat termometer.

c. Termometer Kristal Cair

Terdapat kristal cair yang warnanya dapat berubah jika suhu berubah. Kristal ini dikemas dalam plastik tipis, untuk mengukur suhu tubuh, suhu akuarium, dan sebagainya.

2. Skala Suhu

Pada saat ini dikenal beberapa skala suhu misalnya, Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin. Kelvin merupakan skala suhu dalam Standar Internasional (SI). Skala Kelvin menggunakan nol mutlak, tidak menggunakan “derajat”. Pada suhu nol Kelvin, tidak ada energi panas yang dimiliki benda. Perbedaan antara skala itu adalah angka pada titik tetap bawah dan titik tetap atas pada skala termometer tersebut.
 
Perbandingan Skala Suhu:
skala C : skala R : skala F : skala K = 100 :  80 :  180 :  100
skala C : skala    R : skala F : skala K    = 5 : 4    : 9 : 5           
Dengan memperhatikan titik tetap bawah (dibandingkan mulai dari nol semua), perbandingan angka suhunya:
tC :  tR :  (tF - 32) :  (tK    -273)    = 5 : 4    : 9 : 5
Perbandingan di atas dapat digunakan untuk menentukan konversi skala suhu. Sebagai contoh, konversi skala suhu dari Celcius ke Fahrenheit.
 
maka 
 

3. Perubahan Akibat Suhu

Salah satu perubahan yang terjadi pada benda jika suhunya berubah adalah ukuran benda itu juga berubah. Jika suhu benda naik secara umum ukuran benda bertambah. Peristiwa ini disebut dengan pemuaian.

a. Pemuaian Zat Padat

Pada  umumnya benda  atau  zat  padat  akan  memuai  atau  mengembang jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Pemuaian dan penyusutan itu terjadi pada semua bagian benda yaitu, panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Jika benda padat dipanaskan, suhunya akan naik. Pada suhu yang tinggi atom dan molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan memuai ke segala arah.

b. Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat

Jika suatu benda berbentuk lempengan dipanaskan, pemuaian terjadi pada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut pemuaian luas. Pemasangan pelat-pelat logam selalu memperhatikan terjadinya pemuaian luas. Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Selain itu, benda-benda yang berdimensi tiga (memiliki panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami muai ruang jika dipanaskan. Pemuaian ruang memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang.

c. Pemuaian Zat Cair dan Gas

Sebagaimana zat padat, zat cair juga dapat memuai jika dipanaskan. Bahkan pemuaian zat cair relatif lebih mudah atau lebih cepat teramati dibandingkan dengan pemuaian zat padat. Selain itu gas juga memuai jika dipanaskan. Sifat pemuaian gas harus diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika memompa ban sepeda jangan terlalu keras dan disesuai dengan kapasitas ukurannya.

_{Baca juga artikel terkait:}
Penjelasan Bedapotensial dan Hambatan
Penjelasan Tentang Induksi Elektromagnetik Induksi 
Penjelasan Energi dan Daya Listrik
Medan Magnet di Sekitar Arus Listrik
Penjelasan Rangkaian Listrik dan Hukum I Kirchoff