MATERI FISIKA SEMESTER GENAP SUHU

 

KONSEP SUHU 

 

A.    Pengertian suhu

Suhu berfungsi untuk menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu zat. Dimensi suhu adalah 

 dengan satuan SI yang disebut kelvin (K). Suhu juga merupakan besaran pokok.

 

B.     Suhu dan pengukurannya

Perubahan suhu pada suatu benda dapat mengakibatkan perubahan besaran lain pada benda itu. Misalnya volume,tekanan, dn daya hantar listriknya. Sifat – sifat suatu besaran pada benda yang dipengaruhi suhu disebut sifat termometrik, sedangkan besaran – besaran itu disebut besaran – besaran termometrk.

Sifat – sifat termometrik yang dimiliki besaran pada suatu zat dapat digunakan sebagai petunjuk tinggi rendahnya suhu sekitarnya. Fakta tersebut digunakan dalam pembuatan alat pengukur suhu yang dikenal sebagai termometer.

Sifat termometrik berupa perubahan volume zat digunakan dalam termometer raksa dan termometer alkohol serta termometer bimetal. Sifat termometrik berupa perubahan daya hantar listrik suatu zat digunakan dalam termometer elektrik atau termometer digital. Zat yang digunakan dalam termometer sebagai petunjuk suhu disebut zat termometrik.

Prinsip dasar pembuatan termometer disebut pirometer (pyrometer). Pirometer dapat digunakan untuk mengukur suhu sangat tinggi dari kejauhan tanpa perlu menyentuh benda yang diukur suhunya.

1.      Cara Kerja Termometer

Termometer bekerja berdasarkan perubahan sifat pada zat termometrik yang digunakan dalam termometer terhadap perubahan suhu.

·     Cara Kerja Termometer fluida

ada dua tipe termometer fluida yang biasa digunakan, yaitu termometer raksa dan termometer alkohol, sesuai zat termometrik yang digunakan dalam termometer – termometer tersebut

 

Temometer raksa maupun temometer alkohol bekerja berdasarkan sifat termometrik yang sama yaitu perubahan volume akibat perubahan suhu.jika suhu naik, maka suhu tinggi kolom cairan raksa ataupun alkohol akan naik sebagai bertambahanya volume. Ujung atas kolom cairan akan sejajar dengan skala tertentu yang ssuai dengan nilai suhunya.

Termometer klinis adalah termometer yang biasa digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia. Zat termometrik yang digunakan biasanya berupa raksa.

·     Cara kerja Termometer Bimetal

Pada peralatan listrik tertentu yang menggunakan elemen pemanas, misalnya setrika, sistem bimetal ini digunakan sebagai pemutus dan penyambung arus listrik. Jika suhu elemen pemanas listrik melebihi nilai tertentu , maka lengkungan bahan bimetal akan memutus sakelar sehingga arus listrik terputus. Jika suhu elemen listrik kurang dari nilai tertentu, maka bimetal akan kembali ke posisi semula sehingga arus listrik kembali tersambung. Bimetal dengan prinsip ini disebut termostat.

 

 

·     Cara Kerja Pirometer Optik

Pirometer optik mendeteksi sinar inframerah yang diradiasikan benda bersuhu tinggi. Biasanya , alat ukur tersebut berbentuk pistol. Dengan Pirometer digital, nilai suhu yang diukur akan langsung muncul di layar

 

 

a.      Kalibrasi Termometer

Pada termometer alkohol dan termometer air raksa perubahan terjadi berdasarkan sifat pemuaian bahannya ketika temperature berubah. Kalibrasi termometer adalah proses membuat skala pada sebuah termometer. Berikut ini beberapa langkah melakukan kalibrasi termometer :

1)     Siapkan termometer, baik termometer air raksa dan juga termometer alkohol.

2)     Siapkan es dan air secukupnya.

3)     Siapkan sebuah pemanas air yang bisa digunakan untuk memanaskan air hingga mendidih.

4)     Didihkan air lalu masukkan termometer ke dalam wadah yang berisi air yang sedang dipanaskan. Ketika air semakin panas atau suhu air meningkat, permukaan air raksa atau alkohol bergerak keatas. Setelah air mendidih, permukaan atas alkohol atau air raksa berhenti bergerak. Ini adalah temperatur titik didih air atau titik uap. Tandai ujung kolom air raksa atau alkohol tersebut. Pastikan angka pada termometer menunjukkan 100^o C.

 

5)     Masukkan es dan air ke dalam sebuah wadah (air dan es mempunyai massa yang sama). Setelah itu, masukkan termometer ke dalam wadah yang berisi air dan es.

Pada mulanya termometer bersentuhan dengan udara sehingga termometer lebih panas dari es. Setelah dimasukkan ke dalam wadah, panjang kolom alkohol atau air raksa akan berkurang karena campuran air dan es lebih dingin. Biarkan hingga panjang kolom alkohol atau air raksa tidak berubah (permukaan atas alkohol atau air raksa tidak bergerak), ini berarti campuran es batu dan air telah berada dalam kesetimbangan termal. Tandai posisi kolom alkohol atau air raksa tersebut (tandai bagian ujung atas kolom air raksa). Ini adalah suhu titik lebur es atau titik beku air. Pastikan angka pada termometer menunjukkan 0^o C.

 

Termometer raksa atau termometer alkohol, biasanya bersifat terbatas. Termometer tersebut tidak bisa digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah (lebih rendah dari 0^oC) atau suhu yang sangat tinggi (lebih tinggi dari 100^oC).

 

b.      Beberapa Skala Termometer

ada beberapa skala termometer seperti celcius,reamur.fahrenheit,dan kelvin.

·        Termometer Celcius

Adalah termometer yang menggunakan skla atausatuan derajat celcius(^oC ), Skala ini ditemukan oleh  ANDERS CELSIUS. Pada skala celcius, es mencair pada suhu 0^oC dan air mendidih pada suhu 100^oC untuk tekana udara sebesar 1 atm. Jarak antara titik lebur es dan tititk didih air adalah 100 skla Celsius

 

·        Termometer Fahrenheit

Adalah termometer yang menggunakan skla fahrenheit. Skala ini ditemukan oleh GABRIEL DANIEL FAHRENHEIT, sesorang ilmuan jerman. Pada skala fahrenheit, es mencair pada suhu 32^oF  dan air mendidih pada suhu 212  ^o F untuk tekanan udara sebesar 1 atm. Jarak antara titik lebur es dan titik didih air adalah 180 skala fahrenheit

 

·        Termometer Reamur

Adalah termometer yang menggunakan skala reamur. Pada skala reamur air mendididh pada suhu 0^oFdan air mendidih pada suhu 80^oF untuk tekana udara 1 atm. Jarak antara titik lebur es dan tititk didih air adalah 80 skala reamur

 

·        Termometer Kelvin

Adalah termometer yang menggunakan skala Kelvin. Skala ini ditemukan oleh WILLIAM THOMSON KELVIN , seorang ilmuan Inggris. Pada skala Kelvin,es mencair pada suhu 273 K dan air mendidih pada suhu 373K untuk tekanan udara sebesar 1 atm.jarak antara titik lebur es dan titik didih air adalah 100 skala Kelvin

Faktor	Celcius	Fahrenheit	Reamur	Kelvin
Titik tetap bawah	0oC	32oF	0oR	273 K
Titik tetap atas	100oC	212oF	80oR	373 K
Jarak antara titik tetap bawah dan titik tetap atas	100 skala	180 skala	80 skala	100 skala

 

c.      Konversi Skala Termometer

Skala termometer yang dipakai negara Amerika Serikat dan beberapa negara lain dalah skala Fahrenheit, sedangkan di Indonesia adalah skala Celcius.

·        Konversi skala Celcius – Reamur

T_c = 5/4 T_R  atau T_R= 4/5T_C

 

·        Konversi skala Celcius – Fahrenheit

T_C = 5/9(T_F – 32 ) atau T_F = 9/5T_C + 32

 

·        Konversi Skala Celcius – kelvin

T_C = T_K – 273 atau T_K = T_C + 273

 

·        Konversi Skala Reamur – Fahrenheit

T_R = 4/9(T_F – 32) atau T_F = 9/4T_R +32

 

·        Konversi skala Reamur – Kelvin

T_R = 4/5(T_K – 273 ) atau T_K = 5/4 T_R + 273

 

·        Konversi skala Fahrenheit – Kelvin

T_F = 9/5(T_K – 273 ) atau T_K = 5/9(T_F – 32)+273

CONTOH SOAL :

1. Ubahlah 20 °C ke dalam skala Fahrenheit, Reamur dan Kelvin

Jawab :

a. (20°C x 9/5) + 32  = 36 +32 = 68 °F

b. 4/5 x 20°C = 16 °R

c. 20°C + 273 = 293 K

2. Jika dalam skala kelvin menunjukan 293 K, angka ini akan sesuai dengan skala Fahreinheit sebesar?

Jadi, angka dalam skala Fahreinheit sebesar 68 ºF.

3.Sebuah benda suhunya 50 ºC. Jika alat ukur temperatur diganti dengan skala Fahreinheit, nilai temperatur menjadi?

Jadi, angka dalam skala Fahreinheit sebesar 122 ºF.

LATIHAN SOAL :

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScdJVswWGVnq1D5HMcGFSh7zXKFxkg0mpxQFpZTbBctHvvP2w/viewform