 |
| Kenali Suhu |
Kenali Suhu
A. Bagaimana Mengetahui Suhu Benda?
Kopi menjadi salah produk komoditas favorit dari Indonesia. Saat ini semakin banyak orang Indonesia dan luar negeri menggemari kopi asal Indonesia. Pada proses pembuatan minuman kopi diawali dengan memasak air sampai mendidih. Kemudian air mendidih tadi dituangkan ke dalam gelas yang telah berisi bubuk kopi lalu diaduk. Maka segelas kopi siap dinikmati. Coba rasakan dengan jari tangan kanan anda ketika air belum dimasak, akan terasa dingin. Dan rasakan juga dengan jari tangan kiri anda pada air panas dan akan terasa panas. Panas dan dingin tersebut dikatakan sebagai salah satu ukuran dari suhu suatu benda. Benda yang dingin mempunyai suhu yang lebih rendah dari benda yang panas. Sehingga dapat dinyatakan bahwa suhu merupakan derajat/tingkatan panas suatu benda atau kuantitas panas suatu benda. Suhu merupakan salah satu besaran pokok dengan satuan derajat Kelvin.
B. Alat Pengukur Suhu
Derajat suhu suatu benda tidak hanya dinyatakan secara kualitatif saja namun harus dengan secara kuantitatif. Hal ini disebabkan oleh perasaan kita yang tidak dapat menyatakan suhu suatu dengan tepat. Sehingga perlu alat yang digunakan untuk mengukur suhu dan besarnya dapat terlihat dari angka yang ditampilkan. Alat itu disebut dengan termometer.
Terdapat beberapa jenis termometer yaitu
1. Jenis-Jenis Termometer
a. Termometer Zat Cair
Zat cair atau alkohol dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat termometer. Beberapa termometer yang menggunakan zat cair akan dibahas berikut ini.
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 35°C dan 42° C.
b. Termometer dengan bahan zat padat
1) Termometer bimetal
Termometer bimetal merupakan termometer yang menggunakan logam sebagai bahan untuk menunjukkan adanya perubahan suhu dengan prinsip logam akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan.
2) Termokopel
Termometer yang terdiri dari dua jenis logam yang dihubungkan dan membentuk rangkaian tertutup. Pengukuran suhu berdasarkan pada perubahan besarnya aliran listrik pada kawat.
2. Skala Suhu
Skala suhu digunakan untuk memberikan tampilan nilai yang terukur pada suhu. Saat ini, dikenal beberapa skala suhu, misalnya Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin. Kelvin merupakan skala suhu dalam SI. 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
- 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.
Dengan cara yang sama, rumuskan konversi skala suhu yang lain, misalnya dari Celcius ke Reamur, dan dari Fahrenheit ke Kelvin.
Contoh Penerapan
1. Tentukan 45°C = .... °F
Dengan menggunakan persamaan perbandingan suhu diperoleh
2. Tentukan 25°C = .... °R
Dengan menggunakan persamaan perbandingan suhu diperoleh
3. Tentukan 78°C = ... °K
Dengan menggunakan persamaan perbandingan suhu diperoleh
Jika kita melihat kereta api melintas. Kita dapat melihat rel sebagai jalannya. Rel kereta api terlihat terpasang agak renggang, kenapa?
Pada siang hari sambungan rel akan nampak menyatu antara bagian satu dengan lainnya. Dan pada malam hari sambungan tersebut kembali nampak renggang. Hal itu sangat berkaitan dengan sifat pemuaian dan penyusutan zat. Peristiwa pemuaian dan penyusutan terjadi pada zat padat, zat cair, dan gas. Jika suhu benda naik, secara umum ukuran benda bertambah. Peristiwa ini disebut pemuaian.
1. Pemuaian Zat Padat
Pada umumnya benda atau zat padat akan memuai atau mengembang bila di panaskan dan menyusut bila di dinginkan. Mari kita perhatikan pemasangan kabel listrik. Pemasangan kabel listrik dibuat kendor atau agak kencang. Hal ini untuk memberi ruang jika terjadi pemuaian pada siang hari yang mengalami pemanasan.
Jika benda mengalami pemuaian dan penyusutan maka panjang, lebar, dan tebal benda tersebut akan mengalami perubahan.
a. Pemuaian Panjang zat padat
Tiap bahan suatu benda memiliki koefisien mulai panjang yang berbeda-beda. Sebagai contoh, pada muai panjang kaca koefisien muai panjangnya 9 x 10-6/°C berarti jika 1 meter kaca suhunya bertambah 1°C maka panjangnya bertambah 0,000009 meter. Tabel di bawah menunjukkan koefisien muai panjang beberapa bahan.
| Jenis Bahan | Koefisien Muai Panjang |
|---|---|
| Baja | 0,000011 |
| Tembaga | 0,00017 |
| Kuningan | 0,00019 |
| Alumunium | 0,000025 |
| Kaca Biasa | 0,000009 |
| Kaca Pyrex | 0,000003 |
Penggunaan Matematika
Contoh soal:
Pagar pak Ali terbuat dari aluminium. Jika panjang aluminiumnya pada suhu 30°C adalah 100 cm. Dengan koefisien muai panjang aluminium adalah 0,000025/°C, hitunglah panjang aluminium pagar pak Ali jika pada suhu 80°C!
Diketahui
- Lc = 100 cm
- α = 0,000025/°C
- Δt = 50°C
Pertanyaan:
Berapa panjang aluminium pada suhu 80°C atau L1’
Jawab:
Persamaan pemuaian
Lt
= Lo
+ Lo
(α x Δt)
= 100 + 100 (0,000025 x 50)
= 100,125 cm
Jadi, panjang aluminium pada suhu 80°C adalah 100,125 cm.
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. Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Jika koefisien muai panjang kaca biasa sebesar 0,000009/°C maka kaca biasa memiliki koefisien muai luas sebesar 0,000018/°C.
Begitu juga pada pemuaian ruang memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang. Jika balok baja dipanaskan akan memuai dengan koefisien muai sebesar 0,000033/°C.
2. Pemuaian Zat Cair
Zat cair juga memuai jika dipanaskan. Zat cair mengalami muai volume Karena sifat zat cair yang dapat menempati benda sesuai bentuknya.
3. Pemuaian Zat Gas
Gas juga memuai jika dipanaskan. Zat gas akan mengalami muai volume jika dipanaskan. Misalnya dalam kehidupan sehari-hari ketika memompa ban sepeda sebaiknya jangan terlalu keras, seharusnya sesuai ukuran.