Suhu
Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.
Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling dikenal adalah Celsius, Reaumur, Fahrenheit dan Kelvin. Perbandingan antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya mengikuti:
C : R : ( F − 32 ) = 5 : 4 : 9 {\displaystyle C:R:(F-32)=5:4:9} K = C + 273 {\displaystyle K=C+273}
Karena dari Kelvin ke derajat Celsius, Kelvin dimulai dari 273 derajat, bukan dari -273 derajat. Dan derajat Celsius dimulai dari 0 derajat. Suhu Kelvin sama perbandingan nya dengan derajat Celsius yaitu 5:5, maka dari itu, untuk mengubah suhu tersebut ke suhu yang lain, sebaiknya menggunakan atau mengubahnya ke derajat Celsius terlebih dahulu, karena jika kita menggunakan Kelvin akan lebih rumit untuk mengubahnya ke suhu yang lain. Contoh:
K = 4 5 R ∗ ( 300 − 273 ) {\displaystyle K={\frac {4}{5}}R*(300-273)} daripada C = 4 5 ∗ 27 {\displaystyle C={\frac {4}{5}}*27}
C = 5 9 ( F − 32 ) {\displaystyle C={\frac {5}{9}}\left({F-32}\right)} dan F = 9 4 R + 32 {\displaystyle F={\frac {9}{4}}{R+32}} .
Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer. Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer yang berisi air raksa atau alkohol. Kata termometer ini diambil dari dua kata yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang artinya mengukur (to measure).
Beberapa tipe termometer antara lain:
termometer alkohol termometer basal termometer merkuri termometer oral termometer Galileo termometer infra merah termometer cairan kristal termistor bi-metal mechanical thermometer electrical resistance thermometer reversing thermometer silicon bandgap temperature sensor six's thermometer, juga dikenal sebagai maximum minimum thermometer termokopel coulomb blockade thermometer
Termometer yang biasanya dipakai sebagai berikut:
Menggunakan gelembung besar (bulb) pada ujung bawah tempat menampung cairan, dan tabung sempit (lubang kapiler) untuk menekankan perubahan volume atau tempat pemuaian cairan. Berdasar pada prinsip suatu cairan volumenya berubah sesuai temperatur. Cairan yang diisikan kadang-kadang alkohol yang berwarna tetapi juga bisa cairan metalik yang disebut merkuri, keduanya memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Ada nomor disepanjang tuba gelas yang menjadi tanda besaran temperatur. Keutungan termometer bulb antara lain tidak memerlukan alat bantu, relatif murah, tidak mudah terkontaminasi bahan kimia sehingga cocok untuk laboratorium kimia, dan konduktivitas panas rendah. Kelemahan termometer bulb antara lain mudah pecah, mudah terkontaminasi cairan (alkohol atau merkuri), kontaminasi gelas/kaca, dan prosedur pengukuran yang rumit (pencelupan). Penggunaan thermometer bulb harus melindungi bulb dari benturan dan menghindari pengukuran yang melebihi skala termometer. Sumber kesalahan termometer bulb:
- time constant effect, waktu yang diperlukan konduksi panas dari luar ke tengah batang kapiler - thermal capacity effect, apabila massa yang diukur relatif kecil, akan banyak panas yang diserap oleh termometer dan mengurangi suhu sebenarnya - cairan (alkohol, merkuri) yang terputus - kesalahan pembacaan - kesalahan pencelupan
Menggunakan sebuah coil (pelat pipih) yang terbuat dari logam yang sensitif terhadap panas, pada ujung spring terdapat pointer. Bila udara panas, coil (logam) mengembang sehingga pointer bergerak naik, sedangkan bila udara dingin logam mengkerut pointer bergerak turun. Secara umum termometer ini paling rendah keakuratannya di banding termometer bulb dan digital. Penggunaan termometer spring harus selalu melindungi pipa kapiler dan ujung sensor (probe) terhadap benturan/ gesekan. Selain itu, pemakaiannya tidak boleh melebihi suhu skala dan harus diletakkan di tempat yang tidak terpengaruh getaran...
Termometer infra merah, mendeteksi temperatur secara optik selama objek diamati, radiasi energi sinar infra merah diukur, dan disajikan sebagai suhu, dengan mengetahui jumlah energi infra merah yang dipancarkan oleh objek dan emisinya, temperatur objek dapat dibedakan.
Ada dua jenis yang digunakan di pengolahan, yakni thermocouple dan resistance thermometer. Biasanya, industri menggunakan nominal resistan 100 ohm pada 0°C sehingga disebut sebagai sensor Pt-100. Pt adalah simbol untuk platinum, sensivitas standar sensor 100 ohm adalah nominal 0.385 ohm/°C, RTDs dengan sensivitas 0.375 dan 0.392 ohm/°C juga tersedia.
Rumus dari Celcius ke Kelvin = Celcius + 273°= ?
Mengacu pada SI, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celsius, Fahrenheit, dan Reamur.
Pada skala Celsius, 0°C adalah titik di mana air membeku dan 100°C adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celsius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 (atau 273.15 untuk lebih tepatnya).
Skala Fahrenheit adalah skala umum yang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32°F dan titik didih air adalah 212°F.
Sebagai satuan baku, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis suhu 20 K saja, tidak perlu 20° K.
Cara mudah untuk mengubah dari Celsius, Fahrenheit, dan Reamur adalah dengan mengingat perbandingan C:F:R = 5:9:4. Caranya, adalah (Skala tujuan)/(Skala awal)xSuhu. Dari Celsius ke Fahrenheit setelah menggunakan cara itu, ditambahkan
77°F pada skala Celsius adalah 5 9 ∗ ( 77 − 32 ) = 25 {\displaystyle {\frac {5}{9}}*(77-32)=25}
Suhu paling dingin di bumi pernah dicatat di Stasiun Vostok, Antartika pada 21 Juli 1983 dengan suhu -89,2°C.
Tabel berikut memuat rumus konversi suhu.
T x − X b X a − X b = T y − Y b Y a − Y b {\displaystyle {\frac {Tx-Xb}{Xa-Xb}}={\frac {Ty-Yb}{Ya-Yb}}}
Xa = titik tetap atas termometer X Xb = titik tetap bawah termometer X Tx = suhu pada termometer X Ya = titik tetap atas termometer Y Yb = titik tetap bawah termometer Y Ty = suhu pada termometer Y
Suhu es yang sedang melebur dan suhu air mendidih jika diukur dengan termometer X masing - masing besarnya 10 derajat X dan 105 derajat X. Jika suhu suatu benda diukur dengan termometer celcius adalah 60 derajat C. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X?
T x − 10 105 − 10 = 60 − 0 100 − 0 {\displaystyle {\frac {Tx-10}{105-10}}={\frac {60-0}{100-0}}} T x − 10 95 = 60 100 {\displaystyle {\frac {Tx-10}{95}}={\frac {60}{100}}} T x − 10 = 57 {\displaystyle Tx-10=57} T x = 67 {\displaystyle Tx=67}