SUHU DAN PERUBAHANNYA

KELAS  VII

BAB IV

1. SUHU DAN PERUBAHANNYA
2. PEMUAIAN

(Ada 2 materi yang harus dipelajari)

   A. Pengertian Suhu   

Suhu atau temperatur adalah derajat panas atau dinginnya suatu benda. Dengan besaran ini, derajat panas dapat dinyatakan dengan pasti.

Pada kelompok besaran, suhu termasuk salah satu besaran pokok, yang dinyatakan dalam satuan Kelvin (K), bukan derajat kelvin (⁰K). Meskipun di Indonesia untuk menyatakan besaran suhu digunakan satuan derajat celcius (⁰C) tetapi secara internasional besaran suhu dinyatakan dengan satuan Kelvin.

  B. Alat Ukur Suhu   

Derajat panas atau dinginnya suatu benda harus dapat diukur untuk menghasilkan data kuantitatif (data berupa angka) yang akurat.

Apakah kita bisa menghasilkan data yang benar jika kita akan mengukur derajat panas suatu benda hanya dengan menyentuh atau memegangnya?

Lakukan kegiatan berikut.

Sumber : Buku Siswa IPA Kelas 7 Semester gasal

Hasil kegiatan penyelidikanmu menunjukkan bahwa indra perasa memang dapat merasakan tingkat panas benda. Akan tetapi, indra perasa bukan pengukur tingkat panas yang handal.

Dengan pertimbangan tersebut, maka dibuat alat yang digunakan untuk mengukur suhu dengan teliti. Selain itu juga dapat dipakai untuk mengukur suhu yang rendah maupun suhu yang tinggi. 

Alat ukur tersebut dinamakan termometer. Termometer berasal dari bahasa Yunani, yaitu thermos artinya panas, dan meter artinya mengukur. Jadi, thermometer merupakan alat untuk mengukur suhu dan menyatakannya dengan angka. Termometer biasanya berbentuk sebuah pipa kaca sempit tertutup yang diisi dengan zat cair, seperti air raksa. Namun ada juga termometer yang terbuat dari bahan lain.

Termometer dibuat berdasarkan sifat termometrik suatu zat, yaitu sifat – sifat benda yang dapat berubah akibat perubahan suhu pada benda tersebut.

Sifat – sifat termometrik suatu benda antara lain sebagai berikut:

a.   perubahan wujud

b.   perubahan volume

c.   perubahan daya hantar listrik

d.   perubahan warna

Selanjutnya, zat cair yang diisikan ke dalam termometer harus memenuhi syarat sebagai berikut:

a. Mempunyai pemuaian yang teratur

b. Mudah dilihat

c. Tidak membasahi dinding

Berdasarkan zat cair pengisinya, termometer dikelompokkan menjadi 2 (dua) yaitu termometer air raksa dan termometer alkohol. 

a.     Termometer Raksa

Keuntungan:

1. Warnanya mengkilap seperti perak sehingga mudah dilihat
2. Perubahan volumenya teratur pada saat terjadinya perubahan suhu
3. Tidak membasahi dinding kaca
4. Jangkauan suhunya cukup lebar (-40ºC sampai dengan 350 ºC), sehingga dapat digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi.
5. Mudah menyesuaikan dengan suhu benda yang diukur.

Kerugian:

1. Harganya mahal
2. Raksa tidak dapat mengukur suhu yang sangat rendah (titik bekunya  -40ºC)
3. Raksa merupakan zat beracun, sehingga berbahaya jika tabungnya pecah  

a.     Termometer Alkohol

Keuntungan:

1. Untuk menaikkan suhu kecil, alkohol mengalami perubahan volume  lebih besar sehingga dapat mengukur suhu dengan teliti
2. Dapat mengukur suhu yang sangat rendah  ( batas ukur   – 110⁰C sampai 100⁰C untuk ethyl alcohol).
3. Pemuaian teratur
4. Memiliki koefisien muai yang besar

Kerugian:

1. Titik didih rendah (100 ºC) sehingga tidak bisa mengukur pada suhu yang tinggi
2. Tidak berwarna, sehingga perlu diberi warna agar mudah dilihat
3. Kalor jenisnya tinggi, sehingga membutuhkan energi besar untuk menaikkan suhu
4. Membasahi dinding kaca

Sebagai zat cair, air tidak dapat digunakan untuk mengisi termometer karena

1. Jangkauan suhu air terbatas, mulai dari 0°C sampai dengan 100°C;
2. Air tidak berwarna sehingga sulit untuk dilihat;
3. Air membasahi dinding kaca;
4. Air mengalami perubahan volume yang sangat kecil ketika dipanaskan;
5. Perubahan suhu air memerlukan waktu lama sehingga mengurangi ketelitian pembacaan membuat termometer

Membuat  skala termometer

Untuk  membuat termometer dibutuhkan dua titik tetap yaitu:

1. titik tetap atas : ditentukan berdasarkan suhu air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atmoster (76 cmHg)
2. titik tetap bawah :  ditentukan berdasarkan suhu es yang sedang mencair pada tekanan 1 atmoster (76 cmHg)

Macam-macam termometer berdasarkan pembuatnya:

1. Termometer Celcius (C)
2. Termometer Reamur (R)
3. Termometer Fahrenheit (F)

Dan ditambah satu lagi yaitu skala Kelvin (K). Perlu diketahui bahwa Kelvin tidak membuat termometer, tetapi hanya membuat skala sehingga tidak ada termometer kelvin.

Perhatikan gambar berikut:

Gambar  :  Perbandingan Skala

Berdasarkan gambar di atas dapat dibuat perbandingan skala sebagai berikut:

   C  :  R  :   (F - 32)  =  100  :  80  :  180   

   C  :  R  :   (F - 32)  =    5     :  4   :    9     

Untuk skala kelvin perbandingannya sama dengan Celcius yaitu 100 sehingga untuk mengubah atau mengkonversi suhu ke kelvin suhu tersebut harus dinyatakan dalam celcius lebih dulu

Dengan menggunakan perbandingan skala ini dibuatlah persamaan atau rumus termometer sebagai berikut:

 a. Hubungan C dengan R

b. Hubungan C dengan F

c. Hubungan R dengan F

d. Hubungan C dengan K

Berikut ini adalah contoh penggunaan persamaan di atas untuk mengerjakan soal.

Termometer Anonim (Termometer fiktif)

Maksudnya adalah termometer yang sebenarnya tidak ada dalam kenyataan, tetapi ketika mengerjakan soal kadang termometer ini ditampilkan.

Untuk menyelesaikan soal yang berkaitan dengan termometer ini maka kita harus mengetahui batas ukur termometer tersebut untuk membuat perbandingan skala.

Perhatikan contoh berikut!

Seorang profesor membuat termometer Z. Titik tetap bawahnya diberi angka 4 dan titik tetap atasnya 124. Jika termometer Celcius menunjuk 45⁰ berapa suhu yang ditunjukkan termometer professor?

SOLUSI

Artinya ketika termometer celcius menunjukkan suhu 45⁰, termometer profesor tersebut menunjukkan suhu 58⁰.

   C. Jenis-jenis Termometer   

1. Termometer Zat Cair

Seperti di atas telah disebutkan bahwa salah satu jenis termometer adalah termometer yang terbuat dari pipa kapiler yang di dalamnya diisi zat cair (air raksa atau alkohol).

Termometer ini dapat menunjukkan suhu tertentu karena zat cair yang diisikan memuai.

Contoh termometer zat cair adalah :

a. Termometer Laboratorium

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

Gambar : Termometer Laboratorium berisi alkohol

Gambar : Termometer Laboratorium berisi raksa

b. Termometer suhu badan

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

Gambar : Termometer suhu badan

2. Termometer Bimetal

Termometer ini memanfaatkan cara kerja bimetal yaitu jika dipanaskan akan melengkung ke arah keping logam yang koefisien muai panjangnya lebih kecil.

Termometer bimetal digunakan untuk mengukur suhu oven kompor, termostat, pemanggang, dan circuit breakers . 

Circuit breakers adalah saklar elektrik yang berfungsi otomatis untuk mencegah kerusakan terjadi pada rangkaian  listrik dikarenakan adanya hubungan singkat / konslet, beban berlebihan / overload, dan gangguan ke tanah / ground fault.

Gambar : Termometer Bimetal

Gambar : Circuit breakers

3. Termometer Kristal Cair

Terdapat kristal cair yang warnanya dapat berubah jika suhu berubah. Kristal ini dikemas dalam plastik tipis, 

Termometer ini paling unik dan berbeda dari jenis jenis termometer lainnya.

Misalnya jika digunakan untuk mengukur suhu badan maka cara menggunakannya adalah dengan menempelkannya ke dahi.

Saat ditempelkan ke dahi, indikator akan bergerak dan menunjukkan suhu tubuh seseorang.

Meski biasanya digunakan sebagai termometer klinis, termometer ini juga bisa digunakan untuk mengukur suhu ruangan, suhu air mandi bayi, suhu lemari pendingin, suhu akuarium dan sebagainya.

Gambar : Termometer Kristal Cair

4. Termometer Inframerah/termometer optik/pyrometer

Termometer optik adalah termometer yang fungsinya berdasarkan spektrum cahaya seperti perubahan warna logam yang diakibatkan pada perubahan suhu.

Termometer optik atau juga pirometer sering digunakan dalam mengukur suhu yang sangat tinggi sekiar 1000°C keatas. Cara kerja termometer optik ini mengukur suhu tetapi tidak menyentuh benda secara langsung.

Contohnya mengukur suhu bintang atau mengukur pada suhu tungku pengecoran logam. Pada spektrum berwarna biru artinya lebih panas daripada spektrum yang berwarna merah. Selain itu juga bisa digunakan untuk mengukur suhu tubuh tanpa menyentuhkan ke bagian tubuh. hanya dengan mengarahkan ke bagian tubuh tertentu pada jarak tertentu.

Saat ini (pada masa pandemi covid-19) dikenal dengan sebutan thermogun.

Gambar : Termometer inframerah/optik/pyrometer/thermo gun

Dilanjutkan materi ke-2 

PEMUAIAN

 Sumber

1. http://materiipaandipa.blogspot.com/2016/10/bab-4-suhu-dan-perubahannya.html
2. Buku Siswa IPA Kelas 7 semester gasal
3. https://wirahadie.com/suhu-dan-perubahannya/
4. https://www.dunia-mulyadi.com/2016/02/ringkasan-materi-suhu-dan-perubahan.html
5. https://pendidikan.co.id/pengertian-suhu-perubahan-alat-ukur-jenis-dan-rumus/