Termometer X yang telah ditera pada tekanan 1 atm menunjukkan angka -30 pada titik beku air dan 90

A. SUHU

Jika kita membahas tentang suhu suatu benda, tentu terkait erat dengan panas atau dinginnya benda tersebut. Dengan alat perasa, kita dapat membe- dakan benda yang panas, hangat atau dingin. Benda yang panas kita katakan suhunya lebih tinggi dari benda yang hangat atau benda yang dingin. Benda yang hangat suhunya lebih tinggi dari benda yang dingin. Dengan alat perasa kita hanya dapat membedakan suhu suatu benda secara kualitatif. Akan tetapi di dalam fisika kita akan me- nyatakan panas, hangat, dingin dan sebagainya secara eksak yaitu secara kuantitatif dengan angka-angka. Secara sederhana suhu didefinisikan sebagai derajad panas dinginnya suatu benda. Ada beberapa sifat benda yang berubah apabila benda itu dipanaskan, antara lain adalah warnanya, volumnya, tekanannya dan daya hantar listriknya. Sifat-sifat benda yang berubah karena dipanaskan disebut sifat termometrik. Suhu termasuk besaran pokok dalam fisika yang dalam S.I. bersatuan Kelvin. Alat Ukur Suhu Untuk menyatakan suhu suatu benda secara kuantitatif diperlukan alat ukur yang disebut termometer. Ada beberapa jenis termometer dengan meng- gunakan konsep perubahan-perubahan sifat karena pemanasan. Pada termo- meter raksa dan termometer alkohol menggunakan sifat perubahan volum karena pemanasan. Ada beberapa termometer yang menggunakan sifat perubahan volum karena pemanasan, antara lain: Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Masing-masing termometer tersebut mempunyai ketentuan- ketentuan tertentu dalam menetapkan nilai titik didih air dan titik beku air pada tekanan 1 atm, seperti terlihat pada gambar 4.1 berikut. Gambar 4.1 Beberapa macam termometer o o 32 o 273 o 373 o 212 o 80 o 100 o titik didih air titik beku air C R F K Suhu dan Kalor 94 Di unduh dari : Bukupaket.com Dari ketentuan tersebut diperoleh perbandingan skala dari keempat termo- meter tersebut sebagai berikut: Hubungan antara termometer Celcius dan Kelvin secara khusus dapat dinyatakan: atau Secara umum hubungan termometer yang satu dengan yang lain adalah sebagai berikut: Gambar 4.2 Perbandingan skala termometer secara umum Contoh Soal 4.1 1. Suhu sebuah benda 80 o C nyatakan suhu benda tersebut dalam derajat Reamur dan derajat Fahrenheit. Penyelesaian: Diketahui: t = 80 o C Ditanya: a o R = ...? b o F = ...? Jawab : a C: R = 5: 4 b C: F – 32 = 5: 9 80: R = 5: 4 80: F – 32 = 5: 9 5 R = 320 5F – 32 = 720 R = 64 o R 5F – 160 = 720 Jadi 80 o C = 64 o R 5F = 880 F = 176 Jadi 80 o C = 176 o F t X t t X t X t Y t t Y t Y a x a b a y a b − − = − − t a X t X t b X X Y t a Y t Y t b Y tK = t – 273 o C t o C = t + 273 K C : R : F – 32 : K – 273 = 5 : 4 : 9 : 5 Fisika SMAMA Kelas X 95 Di unduh dari : Bukupaket.com 2. Termometer Celcius dan Reamur digunakan untuk mengukur suhu suatu benda ternyata jumlah skala yang ditunjukkan oleh kedua termometer = 90 o . Berapa o C dan o R suhu benda tersebut? Penyelesaian: Diketahui: C + R = 90 o Ditanya: t dalam o C dan o R Jawab : C + R = 90 R = 90-C C: R = 5 : 4 C: 90 – C = 4C 450 – 5C = 4C 450 = 9C C = 50 R = 90 – C R = 90 – 50 = 40 Jadi suhu benda tersebut: 50 o C dan 40 o R 3. Sebuah termometer x setelah ditera dengan termometer Celcius di dapat 40 o C = 80 o x dan 20 o C = 50 o x. Jika suhu sebuah benda 80 o C, maka berapa o x suhu benda tersebut? Penyelesaian: Diketahui: 40 o C = 80 o x 20 o C = 50 o x Ditanya: 80 o C = ... o x Jawab : Jadi 80 o C = 140 o x 80 40 80 20 80 50 40 60 80 50 4 50 6 80 4 200 6 480 2 280 140 − − = − − = − − − = − − = − = = tx tx tx tx tx tx tx tx tx tx 80 o C t X X 40 o 20 o 80 o 50 o Suhu dan Kalor 96 Di unduh dari : Bukupaket.com Percobaan 4.1: Pengukuran suhu Ukurlah suhu udara di ruangan di mana Anda belajar dan hasilnya masukkan dalam tabel. Ukurlah suhu badan Anda dengan meletakkan termometer ke dalam ketiak Anda dan hasilnya masukkan dalam tabel. Diskusi a. Apakah yang harus Anda perhatikan sebelum Anda melakukan pengukuran suhu? b. Sebutkan kelebihan menggunakan termometer raksa c. Sebutkan kelebihan menggunakan termometer alkohol d. Bagaimanakah cara mengukur suhu suatu benda yang sangat tinggi, misalnya suhu dari biji-biji logam dalam tungku peleburan? e. Bagaimanakah cara memperkirakan suhu dari bintang-bintang di angkasa? Uji Pemahaman 4.1 Kerjakan soal berikut 1. Dasar apakah yang digunakan untuk Mengukur Suhu? 2. Mengapa untuk memperkirakan suhu bintang-bintang di langit dapat berdasar warna cahaya bintang tersebut? 3. 40 o C = . . . . . . . . . . o R = . . . . . . . . . . o F = . . . . . . . . . . o K 4. 323 o K = . . . . . . . . . . o C = . . . . . . . . . . o R = . . . . . . . . . . o F 5. Pada suhu berapa derajat Celcius dan berapa derajat Reamur skala suhu keduanya berselisih 20 o ? 6. Pada suhu berapa o C dan berapa o F skala suhu keduanya sama? 7. Termometer X menyatakan air membeku pada suhu 10 o X dan air men- didih pada suhu 160 o X. Berapa skala pada termometer X pada saat suhu dalam derajat Celcius = 40 o C? 8. Sebuah termometer A, menunjukkan skala 20 o A pada saat es sedang mencair dan 100 o A pada saat air sedang mendidih. Bila termometer ini menunjukkan skala 60 o A, maka berapakah skala yang ditunjukkan oleh Termometer: a. Celcius c. Fahrenheit b. Reamur d. Kelvin 9. Apa yang harus diperhatikan jika Anda merancang sebuah termome- ter? 10. Disebut apakah skala Kelvin? Fisika SMAMA Kelas X 97 Di unduh dari : Bukupaket.com

B. KALOR

Loading Preview

Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.

Pengukuran Suhu. Suhu adalah ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. Ketika tangan kita dicelupkan ke dalam air yang baru direbus, beberapa saat kemudian tangan kita akan merasakan panas. Demikian pula saat tangan kita memegang es, ternyata tangan kita merasa dingin. Dalam kehidupan sehari-hari panas atau dingin biasa digunakan untuk menjelaskan derajat suhu suatu benda. Suatu benda dikatakan panas, berarti benda tersebut memiliki suhu yang tinggi. Demikian pula suatu benda dikatakan dingin, berarti benda tersebut bersuhu rendah. Perasaan kita tidak dapat menyatakan suhu suatu benda dengan tepat, juga karena jangkauan perasaan kita terbatas. Oleh karena itu manusia menciptakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mengukur suhu dan besarnya suhu dapat dilihat dari angka yang ditunjukkan.

Termometer

Alat yang digunakan untuk mengukur suhu benda dengan tepat dan menyatakannya dengan angka disebut termometer. Sebuah termometer biasanya terdiri dari sebuah pipa kaca beronggayang berisi zat cair (alkohol atau air raksa), dan bagian atas cairan adalah ruang hampa udara. Termometer dibuat berdasarkan prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau didinginkan. Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan, sedangkan apabila didinginkan volume zat cair akan berkurang. Naik atau turunnya zat cair tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan suhu suatu benda. zat cair sebagai bahan pengisi termometer ada dua macam, yaitu air raksa dan alkohol. Nah, ternyata zat cair tersebut memiliki beberapa keuntungan dan kerugian.

a. Termometer air raksa.

Berikut ini beberapa keuntungan air raksa sebagai pengisi termometer, antara lain :

• Air raksa tidak membasahi dinding pipa kapiler, sehingga pengukurannya menjadi teliti.
• Air raksa mudah dilihat karena mengkilat.
• Air raksa cepat mengambil panas dari suatu benda yang sedang diukur.
• Jangkauan suhu air raksa cukup lebar, karena air raksa membeku pada suhu – 40°C dan mendidih pada suhu 360° C.
• Volume air raksa berubah secara teratur.

Selain beberapa keuntungan, ternyata air raksa juga memiliki beberapa kerugian, antara lain:

• Air raksa harganya mahal.
• Air raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah.
• Air raksa termasuk zat beracun sehingga berbahaya apabila tabungnya pecah.

b. Termometer alkohol

Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

• Alkohol harganya murah.
• Alkohol lebih teliti, sebab untuk kenaikan suhu yang kecil ternyata alkohol mengalami perubahan volume yang besar.
• Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat rendah, sebab titik beku alkohol –130°C.

Kerugian menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

• Membasahi dinding kaca.
• Titik didihnya rendah (78°C)
• Alkohol tidak berwarna, sehingga perlu memberi pewarna dahulu agar dapat dilihat.

Termometer air raksa banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya untuk mengukur panas badanmu digunakan termometer demam. Sedangkan untuk mengukur suhu suatu ruangan digunakan termometer dinding. Jenis-jenis termometer, antara lain :

• Termometer zat cair dalam gelas, Termometer ini biasanya digunakan untuk mengukur temperatur pada daerah batas pengukuran yang dipengaruhi oleh jenis zat termometrik yang berupa cairan dalam pipa kapiler. Prinsip yang dipakai adalah zat cair memuai apabila dipanaskan.
• Termokopel, Termokopel terdiri dari dua jenis logam yang dihubungkan dan membentuk rangkaiantertutup. Besarnya aliran listrik pada kawat berubah sesuai dengan perubahan suhu. Keuntungan termokopel terletak pada kecepatanmencapai keseimbangan suhu dengan sistem yang akan diukur.
• Termometer hambatan listrik, Dasar kerja termometer ini adalah hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam tersebut naik.
• Termometer gas volume tetap, Termometer ini terdiri dari bola yang berisi gas yang dihubungkan dengan tabungmanometer. Prinsip kerjanya adalah perubahan tekanan suatu gas akibat perubahan suhu bila volumenya tetap.

3. Perbandingan Skala Termometer

Supaya suhu suatu benda dapat diukur dengan menggunakan termometer hingga diketahui nilainya, maka dinding kaca termometer diberi skala dengan cara menandai titik-titik tertentu pada kaca. Setelah itu masing-masing titik tersebut diberi angka untuk menunjukkan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Langkah yang dipakai untuk menentukan skala suhu termometer menurut Celsius, sebagai berikut:

• Titik tetap bawah skala Celsius (0°) menggunakan suhu air yang sedang membeku (es).
• Titik tetap atas (100°) menggunakan suhu air yang sedang mendidih pada tekanan udara normal yaitu 1 atm.
• Bagi jarak antara kedua titik tetap atas dan titik tetap bawah menjadi bagian yang sama (100 bagian). Hal ini menunjukkan bahwa jarak antara dua garis berurutan sama dengan 1°C

Di bawah ini ditunjukkan perbandingan empat skala suhu, yaitu skala suhu Celsius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin.

Termometer Celsius

• Dibuat oleh Anders Celsius dari Swedia pada tahun 1701 - 1744.
• Titik tetap atas menggunakan air yang sedang mendidih (100°C).
• Titik tetap bawah menggunakan air yang membeku atau es yang sedang mencair (00 C).
• Perbandingan skalanya 100.

Termometer Reamur

• Dibuat oleh Reamur dari Perancis pada tahun 1731.
• Titik tetap atas menggunakan air yang mendidih (80°R).
• Titik tetap bawah menggunakan es yang mencair (0°R).
• Perbandingan skalanya 80.

Termometer Fahrenheit

• Dibuat oleh Daniel Gabriel Fahrenheit dari Jerman pada tahun 1986 - 1736
• Titik tetap atas menggunakan air mendidih (212°F).
• Titik tetap bawah menggunakan es mencair (0°F).
• Perbandingan skalanya 180.

Termometer Kelvin

• Dibuat oleh Kelvin dari Inggris pada tahun 1848-1954
• Titik tetap atas menggunakan air mendidih (373 K).
• Titik tetap bawah menggunakan es mencair (273 K).
• Perbandingan skalanya 100.

Hubungan antara Celsius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin sebagai berikut :

C : R : (F – 32) : K

5 : 4 : 9 : 5

Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

Page 2