1. TEMPERATUR.

Temperatur adalah ukuran panas-dinginnya dari suatu benda. Panas-dinginnya suatu

benda berkaitan dengan energi termis yang terkandung dalam benda tersebut. Makin besar

energi termisnya, makin besar temperaturnya. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat

untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya

perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan

valid. Dalam kimia dan sains lainnya, istilah temperatur dan tekanan

standar (Inggris: standard temperature and pressure, disingkat STP) adalah sebuah

keadaan standar yang digunakan dalam pengukuran eksperimen. Standar ini digunakan agar

setiap data dalam percobaan yang berbeda-beda dapat dibandingkan. Standar yang paling

umum digunakan adalah standar IUPAC dan NIST. Terdapat juga variasi standar lainnya

yang ditetapkan oleh organisasi-organisasi lainnya. Standar IUPAC sekarang ini

adalah temperatur 0 °C (273,15 K, 32 °F) dan tekanan absolut 100 kPa(14,504 psi)[1],

sedangkan standar NIST adalah 20 °C (293,15 K, 68 °F) dan tekanan absolut 101,325 kPa

(14,696 psi).

Dalam bidang industri dan komersial, kondisi standar temperatur dan tekanan bisanya perlu

disebutkan untuk merujuk pada kondisi referensi standar untuk mengekspresikan volume

gas dan cairan dan kuantitas lainnya. Walapun begitu, kebanyakan publikasi teknis hanya

menyatakan "kondisi standar" tanpa penjelasan lebih lanjut, sehingga menimbulkan

kerancuan dan kesalahan.

1

2. JENIS-JENIS TERMOMETER

Termometer Digital

digunakan untuk mengetahui suhu objek benda atau tubuh. Cara menggunakan

Termometer digital, biasanya menggunakan termokopel sebagai sensornya untuk

membaca perubahan nilai tahanan. Secara sederhana termokopel berupa dua buah

kabel dari jenis logam yg berbeda yang ujungnya, hanya ujungnya saja, disatukan

(dilas). Titik penyatuan ini disebut hot junction. Prinsip kerjanya memanfaatkan

karakteristik hubungan antara tegangan (volt) dengan temperatur.

Skala Suhu 32oC – 42oC / 90oF – 107.6oF. kelebihan termometer ini yaitu pada

termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian

memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan

ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca.

Termometer Six-Bellani

2

digunakan untuk mengukur suhu maksimum dan minimum suatu tempat. Cara

menggunakannya yaitu ketika suhu udara turun,alkohol di ruang A (tengah) [lihat

gambar 2] menyusut sehingga raksa di ruang B naik dan mendorong keping baja

untuk  menunjukkan angka minimum.Sebaliknya jika suhu udara naik,alkohol

diruang A memuai dan mendesak raksa di ruang B turun,sedangkan raksa di ruang

C naik untuk mendorong paku baja menunjukkan angka maksimum.Untuk

mengembalikan keping baja pada posisi semula digunakan magnet tetap. Skala

suhu 20°C sampai dengan 50°C. Jenis zat muainya adalah Alkohol dan Raksa.

Kelebihannya yaitu dilengkapi magnet tetap untuk menarik keping baja turun

melekat pada raksa.

Termometer Ruang

digunakan untuk mengukur suhu suatu ruangan. Untuk mengukur suhu suatu

ruangan,biasanya thermometer ini di gabungkan dengan berbagai alat lain

misalnya : alat penunjuk waktu,hiasan dinding,dan lain sebagainya. Skala suhunya

-50 samapai dengan 50 derajat celsius. Jenis zat muainya yaitu logam(sebagian

3

raksa. Kelebihan termometer ini merupakan termometer maksimum. Ukuran

tandon dibuat besar agar menjadi lebih peka terhadap perubahan suhu.

Termometer Klinis

Termometer Klinis biasanya digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia. Mula-

mula,periksa terlebih dahulu apakah termometer sudah menunjukkan suhu dibawah

35°C.Jika belum,termometer kita kibas-kibaskan sehingga menunjukkan suhu

kurang dari 35°C.Selanjutnya,pasang thermometer itu di bawah ketiak atau lipatan

tubuh selama kira-kira 5 menit.Setelah itu,ambil thermometer dari tubuh dan baca

pada skala termometer.Skala yang ditunjukkan termometer menunjukkan suhu

tubuh pasien pada keadaan itu. Skala suhunya 35°C sampai dengan 42°C. Jenis zat

muai temometer ini adalah raksa atau alkohol. Tingkat ketelitiannya 0,1°C.

Kelebihan dari termometer ini yaitu mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya

yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran

tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Namun

kekurangannya yaitu termometer klinis harus dikibas-kibaskan terlebih dahulu

sebelum digunakan agar kembali ke posisi normal.

Termometer Laboratorium

4

Termometer Laboratorium digunakan untuk perlengkapan praktikum di

laboratorium. Cara mrnggunakannya ukur suhu objek benda yang akan

diukur(misalnya: cairan), Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol

akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap

suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap

perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan

bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor. Jenis zat muai termometer

ini adalah cairan raksa atau alkohol. Kelebihannya skala ukurnya luas hingga di

bawah nol.

Termometer Bimetal

Termometer bimetal mekanik adalah sebuah termometer yang terbuat dari dau buah

kepingan logam yang memiliki koefisien muai berbeda yang dikeling (dipelat)

menjadi satu. Kata bimetal sendiri memiliki arti yaitu bi berarti dua sedangkan kata

metal berarti logam, sehingga bimetal berarti “dua logam”. Cara kerjanya yaitu

Keping Bimetal sengaja dibuat memiliki dua buah keping logam karena kepingan

ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu. Prinsipnya, apabila suhu berubah

menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien

muainya lebih rendah, sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan

melengkung ke arah logam yang keofisien muainya lebih tinggi. Logam dengan

koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat memanjang sehingga kepingan

akan membengkok (melengkung) sebab logam yang satunya lagi tidak ikut

memanjang. Biasanya keping bimetal ini terbuat dari logam yang koefisien muainya

jauh berbeda, seperti besi dan tembaga.

Pada termometer, keping bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena

jika kepingan menerima rangsangan berupa suhu, maka keping akan langsung

melengkung karena pemuaian panjang pada logam.

5

Selain itu, saat ini terdapat beberapa jenis termometer, diantaranya :

1.      Termometer Cairan

Jenis termometer yang paling banyak kita jumpai dalam keseharian adalah

termometer yang pipa kacanya berisi cairan, misalnya termometer air raksa.

Umumnya cairan akan memuai dengan laju yang berbeda untuk jangkauan suhu yang

berbeda. Pengecualian adalah pada raksa, yang memiliki pemuaian yang teratur.

Termometer raksa

Termometer yang pipa kacanya diisi dengan raksa disebut termometer

raksa. Termometer raksa dengan skala celcius adalah termometer yang umum

dijumpai dalam keseharian.

Raksa dalam pipa termometer akan memuai jika dipanaskan. Pemuaian mendorong

kolom cairan ( raksa ) keluar dari pentolan pipa menuju ke pipa kapiler.Mengapa

pipa kapiler memiliki lubang yang kecil? Ini agar termometer peka, karena

pemuaian volum raksa yang kecil saja akan menimbulkan perubahan yang besar

pada panjang kolom raksa. Mengapa pentolan pipa termometer dibuat dari kaca

tipis? Ini agar kalor segera dapat dihantarkan secara konduksi oleh pentolan kepada

cairan didalamnya.

Pipa termometer dibungkus oleh tangkai kaca berdinding tebal. Tangkai kaca ini

bertindak sebagai suatu lensa pembesar yang memungkinkan suhu dibaca dengan

mudah.

Apakah keuntungan dan kerugian menggunakan raksa sebagai cairan pipa

termometer? Keuntungan menggunakan raksa sebagai zat cair pengisi pipa

termometer dibandingkan dengan zat cair lainnya adalah :

·      Raksa mudah dilhat karena mengkilap,

·      Volum raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu,

·      Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut,

·      Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan – pekerjaan

laboratorium ( -40°C sampai dengan 350°C),

6

·      Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu dengan cepat

dan tepat.

Keuntungan menggunakan  raksa sebagai cairan pengisi pipa termometer adalah :

·      Raksa mahal

·      Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah

( misalnya suhu di kutub utara atau kutub selatan ),

·         Raksa termasuk zat berbahaya ( sering dinamakan “air keras”) sehingga

termometer raksa berbahaya jika tabungnya pecah.

b.      Termometer alkohol

Keuntungan menggunakan alkohol sebagai cairan pengisi pipa termometer adalah :

·         Alkohol lebih murah dibandingkan dengan raksa,

·         Alkohol teliti, karena untuk kenaikkan suhu yang kecil, alkohol mengalami

perubahan volum yang lebih besar

·         Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat dingin ( misal suhu di daerah kutub)

karena titik beku alkohol sangat rendah, yaitu - 112°C.

Kerugian menggunakan alkohol sebagai cairan pengisi pipa termometer adalah :

·         Alkohol memiliki titik didih rendah, yaitu 78°C, sehingga pemakaiannya terbatas

( antara lain tidak dapat mengukur suhu air ketika mendidih ),

·         Alkohol tidak berwarna, sehingga harus diberi warna terlebih dahulu agar mudah

terlihat,

·         Alkohol membasahi ( melekat) pada dinding kaca .

Air tidak digunakan untuk mengisi pipa termometer karena lima alasan berikut.

·         Air membasahi dinding kaca, sehingga meninggalkan titik – titik air pada kaca,

dan ini akan mempersulit membaca ketinggian air dalam tabung.

·         Air tidak berwarna, sehingga sulit dibaca batas ketinggiannya.

·         Jangkauan suhu air terbatas ( 0°C - 100°C ).

·         Perubahan volum air sangat kecil ketika suhu dinaikkan.

7

c.       Beberapa termometer cairan dalam keseharian

Termometer Klinis

Biasanya termometer klinis digunakan oleh para dokter dan perawat untuk

mengukur suhu badan pasiennya ( manusia ).

Cairan yang digunakan untuk mengisi pipa adalah raksa. Skala pada termometer ini

mencakup sedikit di atas dan di bawah suhu rata – rata tubuh manusia, yaitu 37°C.

Oleh karena itu suhu terendah manusia tidak pernah kurang dari 35°C dan suhu

tertinggi tidak pernah lebih dari 42°C, angka – angka pada skala didesain antara

35°C sampai dengan 42°C.

Termometer dinding

Umumnya, termometer dinding dipasang tegak di dinding sebuah ruang dan

digunakan untuk mengukur suhu ruang. Angka – angka pada skala termometer

mencakup suhu diatas dan dibawah suhu yang dapat terjadi dalam ruang.

Termometer dinding mempunyai skala -50°C sampai dengan 50°C.

Termometer maksimum dan minimum Six

Suhu dalam sebuah rumah kaca, yaitu rumah yang digunakan untuk menanam

tanaman sebagai bahan penelitian, umumnya diukur dengan menggunakan

termometer maksimum dan minimum Six. Suhu minimum biasanya terjadi pada

malam hari dan suhu maksimum biasanya terjadi pada siang hari.

d.   Hubungan antar Skala suhu

Hubungan Skala Celcius dan Reamur

Celcius dan Reamur menggunakan cara yang samadalam menetapkan titik atas dan

titik bawah. Keduanya juga menetapkan 0 ° sebagai batas bawah.

PerbedaannyaCelcius membagi menjadi 100 skala, sedangkan Reamur membagi

menjadi 80 skala.Dengan demikian satu bagian skala Celcius = 80/100 atau 4/5

bagian skala Reamur.bila suhu naik 1° C, kenaikan pada skala reamur adalah1 x

4/5 ° R = 0,8 ° Rbila suhu naik 10 ° C, kenaikan pada skala reamur adalah10 x 4/5

° R = 8 ° R; demikian seterusnya.Jadi bila pada termometer skala Celcius

8

menunjukkan suhu10 ° C, maka pada skala reamur menunjukkan suhu 8 °R.T o°C

= 4/5 T ° R atauT ° R = 5/4 T °C

Hubungan Skala Celcius dan Fahrenheit

Seperti Reamur, Celcius dan Fahrenheit menggunakan cara yang sama dalam

menetapkan titik atas dan titik bawah. Perbedaannya Celcius membagi menjadi100

skala, sedangkan Fahrenheit membagi menjadi 180skala. Perbedaan yang lain,

Celcius mulai dari 0 ° C sedangkan Fahrenheit mulai dari 32 ° F.Dengan demikian

satu bagian skala Celcius =180/100 atau 9/5 bagian skala Fahrenheit.bila suhu naik

1° C, kenaikan pada skala fahrenheit adalah 1 x 9/5 ° F = 1,8 ° F bila suhu naik 10

° C, kenaikan pada skala reamur adalah 10 x 9/5 ° F = 18 ° F; demikian

seterusnya.Karena Celcius menetapkan 0 ° C sebagai batas bawah danFahrenheit

menetapkan 32 °F, maka untuk setiap kenaikanskala Celcius ditambah dengan 32.

Jadi bila pada termometer skala Celcius menunjukkan suhu10 ° C, maka pada

skala Fahrenheit menunjukkan suhu 32+18 ° F.T ° C = (32 + 9/5 T) °F atau T ° F

= 5/9 (T – 32) ° C.

Hubungan Skala Celcius dan Kelvin

Skala Celcius dan Kelvin menggunakan skala yang sama, yaitu membagi menjadi

100 skala untuk batas atas dan batas bawah. Perbedaannya Celcius mulai dari 0° C

sedangkan Kelvin mulai dari 273 K.Dengan demikian satu bagian skala Celcius =

satu bagian skala Kelvin.bila suhu naik 1° C, kenaikan pada skala Kelvin adalah1

K bila suhu naik 10 °C, kenaikan pada skala Kelvin adalah10 K juga; demikian

seterusnya.Karena Celcius menetapkan 0 ° C sebagai batasbawah dan Kelvin

menetapkan 273K, maka 273.Jadi bila pada termometer skala Celcius

menunjukkan suhu 10 ° C, maka pada skala Kelvin menunjukkan suhu

10 + 273 K = 283 K.

T ° C = T + 273 K atau T K = (T – 273) ° C

9

3. PEMUAIAN

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu

atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat

yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas. Pemuaian pada zat gas ada 3

jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan

pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi

pemuaian volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai

volumenya sama dengan 1/273.

Pemuaian panjang

• Merupakan bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada

pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai

panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contoh benda

yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil yang panjang

sekali.

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu panjang awal

benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang

suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.

Sebuah batang dengan panjang awalnya L0 dan suhu t0 dipanaskan hingga suhu t ,

maka batang akan memanjang hingga L, dengan rumus dituliskan :

L = L0 ( 1 + α.∆t )

L0 = panjang pada suhu t0, m, cm

L = panjang pada suhu t, m, cm

∆ t = pertambahan suhu, 0C

α = koeffisien muai panjang batang, 0C-1

Pemuaian luas

Merupakan pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor.

Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar,

sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang

10

mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis. Seperti

halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas

awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas

itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien

muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

Sebuah plat dengan luas awalnya A0 dan suhu t0 dipanaskan hingga suhu t, maka

platnya akan memuai hingga A dengan rumus dituliskan :

A = A0 ( 1 + β.∆t )

A0 = luas plat pada suhu t0, m2, cm2

A = luas plat pada suhu t, m2, cm2

∆ t = pertambahan suhu, 0C

Β = koeffisien muai luas plat, 0C-1

Pemuaian volume

Merupakan pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor.

Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal.

Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara.

Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk

menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.

Sebuah balok dengan volume awalnya V0 dan suhu t0 dipanaskan hingga suhu t,

maka balok akan memuai hingga V, dengan rumus dituliskan :

V = V0 ( 1 + Ϫ.∆t )

V0 = volume balok pada suhu t0, m3, cm3

V = volume balok pada suhu t, m3, cm3

∆ t = pertambahan suhu, 0C

Ϫ = koeffisien muai volume balok , 0C-1

Pemuaian terjadi ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikel-partikel zat

bergetar lebih cepat sehingga saling menjauh dan benda memuai. Sebaliknya, ketika

11

zat didinginkan (melepas kalor) partikel-partikel zat bergetar lebih lemah sehingga

saling mendekati dan benda menyusut.

Muai panjang berbagai zat padat diselidiki dengan alat Musschenbrock. Dengan alat ini

ditemukan bahwa muai panjang zat padat bergantung pada tiga faktor:

1. panjang awal (lo) : makin besar panjang awal, maka makin besar muai

panjang

2. kenaikan suhu (DT): makin besar kenaikan suhu, maka makin besar muai

panjang

3. jenis bahan.

Pemuaian zat cair mengikuti bentuk wadahnya sehingga zat cair hanya mengalami muai

volume saja. Muai volume zat cair juga bergantung pada jenis zat cair, yang dinyatakan

oleh besaran koefisien muai volumnya. Telah diketahui bersama bahwa kenaikan suhu yang

sama, volume alkohol lebih besar daripada muai volume raksa.

Termometer raksa menunjukkan bahwa untuk kenaikan suhu yang sama, muai

volume zat cair (raksa) lebih besar daripada muai volume zat padat (pipa kapiler dari

kaca). Dalam keseharian, jika teko berisi air hampir penuh dipanaskan, maka ketika

mendidih sebagian air tumpah dari teko.

Pemuaian zat gas diselidiki dengan alat dilatometer. Diperoleh nilai koefisien muai untuk

semua jenis gas sama, yaitu 1/273 /K atau 0,00367/K. Muai gas dapat dimanfaatkan

termometer gas.

Masalah pemuaian zat dapat kita lihat dapat kehidupan sehari-hari, misalnya

retaknya gelas tebal ketika diisi air mendidih. Ini karena sisi dalam gelas memuai lebih

dahulu daripada sisi luarnya. Beberapa cara untuk mengatasi masalah-masalah yang

disebabkan oleh pemuaian zat adalah: (1) ukuran bingkai kaca lebih besar daripada ukuran

kaca, (2) sambungan antara dua batang rel diberi celah, (3) salah satu ujung jembatan yang

memuai diberi celah, (4) sambungan antara dua lintasan jalan beton diberi celah, (5) kawat

telepon atau kawat listrik dibiarkan kendor pada hari panas agar tidak putus ketika

menyusut pada hari dingin.

12