Kita tidak dapat menyentuh benda-benda yang sangat panas, tangan kita dapat terbakar.Kita juga tidak dapat menyentuh benda-benda yang terlalu dingin dalam waktu yang agak lama, karena hal itu dapat merusak jaringan kulit tangan kita.Di samping itu kita sering tidak mampu membedakan suhu-suhu yang selisihnya hanya sedikit.Perasaan kita juga dipengaruhi oleh suhu badan kita.Untuk keperluan-keperluan bersahaja, perasaan dapat kita gunakan untuk menetapkan keadaan suhu sesuatu.Misalnya dengan meraba badan seseorang kita sering dapat mengatakan bahwa orang itu sedang demam, namun dalam ilmu pengetahuan diperlukan pengukuran yang lebih teliti.
1. Suhu dan Cara Pengukurannya
Untuk mengukur suhu dengan cara yang dapat dipercaya diperlukan sesuatu yang sifatnya berubah bila suhunya berubah, dan sifat itu dapat diukur. Ada beberapa sifat benda yang berubah kalau suhu benda itu berubah.Perubahan-perubahan sifat ini dapat digunakan sebagai alat untuk pengukur suhu suatu benda. Alat pengukur suhu disebut termometer.
Di laboratorium sekolah, laboratorium klinis dan rumah sakit banyak menggunakan termometer yang berisi raksa atau alkohol. Raksa dipilih sebagai bahan pembuat termometer dengan alasan :
- Suhu raksa cepat sesuai dengan benda yang diukur, karena raksa cepat memuai dan cepat juga menyusut sehingga perubahan-perubahan suhu segera dapat diketahui.
- Titik bekunya rendah (-39°C) dan titik didihnya tinggi (357°C), karena itu daerah ukur suhunya cukup lebar.
- Dalam pipa kaca raksa mudah dilihat karena mengkilap.
- Pemuaiannya teratur.
- Raksa tidak membasahi/melekat dinding kaca. Bila menyusut seluruh raksa akan turun tidak ada yang tertinggal menempel pada dinding kaca, dengan demikian pengukurannya lebih teliti.
Termometer alkohol dapat mengukur suhu lebih rendah daripada yang dapat diukur termometer raksa sebab alkohol membeku pada suhu yang lebih rendah dari titik beku suhu raksa (titik beku alkohol = -112°C).
Akan tetapi, termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi, misalnya suhu air mendidih. Hal ini disebabkan titik didih alkohol hanya 78°C, lebih rendah daripada titik didih air.
2. Suhu Celcius, Fahrenheit, dan Kelvin
Termometer yang sekarang masih digunakan ialah termometer berskala Celcius, Fahrenheit, dan Kelvin; sedangkan skala Reamur tidak digunakan lagi.Suhu benda dapat dinyatakan dalam derajat Celcius (°C), derajat Fahrenheit (°F), dan Kelvin (K). Satuan suhu yang dipakai sebagai sistem internasional (SI) adalah Kelvin (K).
Gambar di atas adalah diagram termometer Celcius (C), termometer Kelvin (K), dan termometer Fahrenheit (F). Pada diagram terlihat jelas bahwa :
a. Titik lebur es = 0°C = 273K = 32°F
Berarti 0°C = 273 K = 32°F
b. Titik didih air = 100°C = 373K = 212°F
Berarti 100°C = 373 K = 212°F
c. Dihitung dari titik lebur es sampai ke titik didih air, jumlah skala masing-masing termometer adalah :
C = 100 skala
K = 100 skala
F = 180 skala
Berarti perbandingan panjang skala
Akan tetapi, termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang tinggi, misalnya suhu air mendidih. Hal ini disebabkan titik didih alkohol hanya 78°C, lebih rendah daripada titik didih air.
2. Suhu Celcius, Fahrenheit, dan Kelvin
Termometer yang sekarang masih digunakan ialah termometer berskala Celcius, Fahrenheit, dan Kelvin; sedangkan skala Reamur tidak digunakan lagi.Suhu benda dapat dinyatakan dalam derajat Celcius (°C), derajat Fahrenheit (°F), dan Kelvin (K). Satuan suhu yang dipakai sebagai sistem internasional (SI) adalah Kelvin (K).
a. Titik lebur es = 0°C = 273K = 32°F
Berarti 0°C = 273 K = 32°F
b. Titik didih air = 100°C = 373K = 212°F
Berarti 100°C = 373 K = 212°F
c. Dihitung dari titik lebur es sampai ke titik didih air, jumlah skala masing-masing termometer adalah :
C = 100 skala
K = 100 skala
F = 180 skala
Berarti perbandingan panjang skala
C : K : F = 100 : 100 : 180 atau C : K : F = 5 : 5 : 9Bagaimana melakukan konversi antara satuan suhu satu dengan yang lain? Marilah kita perhatikan rumus berikut :
1) Mengubah Suhu dari Skala C Menjadi Skala K dan F
t°C = (t +273)
t°C = (t +273)
| t°C = ( | 9 t | + 32) |
| 5 |
2) Mengubah Suhu dari Skala F Menjadi Skala C dan K
| t°F = | 5 | x (t - 32)°C |
| 9 |
| t°F = { | 5 | x (t - 32)°C+273} K |
| 9 |
t K = (t - 273) °C
t K = { | 9 | x (t - 293) + 32} °F |
| 5 |
Dari pengalaman sehari-hari kita ketahui bahwa es yang dipanasi akan berubah wujud menjadi air. Bila pemanasan berlangsung terus akan berubah menjadi uap air. Kalau digambarkan hubungan antara penambahan kalor dengan perubahan wujud es menjadi uap air dipaparkan pada gambar di bawah ini
Garis I menggambarkan es mengalami kenaikan suhu dari -10°C (baca : 10°C di bawah nol) menjadi 0°C diperlukan energi panas Q1 sesuai dengan persamaan.
Q1 = m . c . Δt
Q = kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu es (joule, kkal, kal)
m = massa es (kg, gr)
c = kalor jenis es (joule/kg°C, kkal/kg°C)
Δt = perubahan suhu es (°C)
Garis II mengambarkan es pada suhu 0°C diubah menjadi air 0°C. Selama terjadi perubahan wujud tidak ada kenaikan suhu.
ΔQ = m . L
ΔQ = Q2 – Q1 = kalor yang dibutuhkan untuk perubahan wujud es menjadi air (joule, kal)
m = massa es (kg)
L = kalor lebur es (joule/kg, kal/kg)
Garis III menggambarkan air 0°C mengalami kenaikan suhu menjadi 100°C diperlukan energi Q3 – Q2 .
ΔQ = m . c . Δt
ΔQ = kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air dari 0°C menjadi 100°C
m = massa es
c = kalor jenis air
Δ t = perubahan suhu air
Garis IV menggambarkan air pada suhu 100oC diubah menjadi uap air 100°C. Selama terjadi perubahan wujud tidak terjadi kenaikan suhu.
ΔQ = m . U
Δ Q = Q4 – Q3 = kalor yang dibutuhkan untuk perubahan wujud air menjadi uap air.
m = massa air
U = kalor uap air
Tidak ada komentar:
Posting Komentar