Materi Suhu dan Pengukurannya Lengkap

Halo sahabat pecinta fisika. Pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang suhu dan pengukurannya yaa! Nah, sebenarnya apa sih yang dimaksud suhu, dan kadang di telinga kita sering mendengar suhunya dingin, panas, dan lain-lain. Maka dari itu, agar sahabat paham apa itu suhu, yuk simak pembahasan kita kali ini mengenai suhu dan pengukurannya lengkap!

Pengertian Suhu

Suhu adalah suatu besaran untuk menyatakan ukuran derajat atau panas atau dinginnya suatu benda. Sebagai gambaran tentang suhu adalah saat kita mandi menggunakan air hangat. Untuk mendapatkan air panas tersebut kita sebelumnya harus mencampur antara air dingin dengan air panas.

Pahami kasus kali ini! Ketika tangan kita menyentuh air dingin, maka kita akan mengatakan bahwa suhu air tersebut dingin. Sebaliknya, ketika tangan kita menyentuh air yang panas maka kita akan mengatakan bahwa suhu air tersebut panas. Ukuran derajat panas dan dingin suatu benda dinyatakan dalam besaran suhu.

Baca Juga : Besaran dalam Fisika

Alat ukur suhu

Suhu termasuk besaran pokok. Alat untuk mengukur besarnya suhu dari suatu benda termometer. Termometer yang umum digunakan adalah termometer zat cair dengan pengisi pipa kapilernya yaitu raksa atau alkohol. Dipilihnya raksa sebagai pengisi pipa kapiler termometer dikarenakan sebagai berikut :

1. Raksa tidak membasahi dinding kaca
2. Raksa merupakan penghantar panas yang baik
3. Kalor jenis rasa rendah dan akibatnya dengan perubahan panas yang kecil cukup dapat mengubah suhunya
4. Jangkauan ukur air raksa lebar karena titik bekunya -39⁰C dan titik didihnya 357⁰C.

Pengukuran suhu yang sangat rendah pada umumnya menggunakan termometer alkohol. Alkohol memiliki titik beku yang sangat rendah, yaitu -114⁰C. Namun demikian, termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur benda yang memiliki suhu yang tinggi dikarenakan titik didihnya hanya mencapai 78⁰C.

Pada saat pembuatan termometer, terlebih dahulu ditetapkan titik tetap atas dan titik tetap bawah. Nah, pada titik tetap termometer tersebut diukur dengan tekanan 1 atmosfer. Diantara kedua titik tetap tersebut dibuat skala suhu. Penetapan titik tetap bawah adalah suhu ketika es melebur dan penetapan titik tetap atas adalah suhu saat air mendidih.

Berikut ini adalah penetapan titik tetap pada skala termometer.

a. Termometer Celcius

Pada termometer Celcius, titik tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap atas diberi angka 100. Dan diantara titik tetap bawah dan titik tetap atas tersebut dibagi 100 skala.

b. Termometer Reamur

Pada termometer Reamur, titik tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap atas diberi angka 80. Diantara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi menjadi 80 skala.

c. Termometer Fahrenheit

Titik tetap bawah diberi angka 32 sedangkan titik tetap atas diberi angka 212. Suhu es yang telah dicampur dengan garam ditetapkan sebagai 0⁰F. Dan diantara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi 180 skala.

d. Termometer Kelvin

Pada termometer Kelvin, titik tetap bawah diberi angka 0. Titik ini disebut dengan suhu mutlak, yaitu suhu terkecil yang dimiliki benda ketika energi total partikel benda tersebut 0. Kelvin menetapkan suhu es melebur dengan angka 273 dan suhu air mendidih dengan angka 373. Rentang titik tetap bawah dan titik tetap atas termometer Kelvin dibagi 100 skala.

Perbandingan Skala Termometer

Perbandingan skala antara termometer Celcius, termometer Reamur, dan termometer Fahrenheit adalah:

C : R : F = 100 : 80 : 180

C : R : F = 5 : 4 : 9

Dengan memperhatikan titik tetap bawah 0⁰C = 0⁰R = 320⁰F, maka hubungan skala C, R, dan F dapat ditulis persamaan seperti berikut :

Hubungan skala Celcius dan Kelvin adalah 

t⁰K = t⁰C + 273 K

Kita dapat menentukan sendiri skala suatu termometer. Skala termometer yang kita buat dapat dikonversikan ke skala termometer yang lain jika pada saat menentukan titik tetap kedua termometer sedang berada dalam keadaan yang sama.

Misalnya, kita akan menentukan termometer X dan Y. Termometer X dengan titik tetap bawah Xb dan titik tetap atas Xa. Termometer Y dengan titik tetap bawah Yb dan titik tetap atas Ya. Titik tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer di atas adalah Skala termometer yang kita buat dapat dikonversikan ke skala termometer yang suhu saat es melebur dan suhu saat air mendidih pada tekanan 1 atmosfer.

Dengan membandingkan perubahan suhu dan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan seperti berikut.

Ket :

      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

Macam-macam Skala dan Satuan Suhu

Dalam proses pengukuran suhu, kita akan mendapati angka yang menunjukkan titik suhu suatu benda. Titik suhu suatu benda dinyatakan dalam satuan suhu. Secara umum, di dunia ini ada empat satuan suhu, yaitu Celcius (C), Kelvin (K), Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K). Mari simak penjelasan dari empat macam suhu tersebut.

Baca Juga : Pengukuran dalam Fisika

1. Skala Fahrenheit

Seorang ilmuwan asal Jerman (Daniel George Fahrenheit) tahun 1714 membuat sebuah termometer yang mula-mula diisi alkohol dan lalu diganti dengan raksa. Sebagai titik tetap pertama Fahrenheit menggunakan campuran garam dapur dan es yang diberi angka 00F (suhu terendah yang ia ketahui). Kemudian titik tetap kedua ia memakai tubuh manusia dan diberi angka 960C.

Skala termometer Fahrenheit berdasarkan definisi modern adalah skala dengan temperatur es melebur sebagai 32 dan derajat temperatur air mendidih ditetapkan sebagai 212 derajat.

Termometer ini pada zaman dahulu banyak digunakan di Amerika Serikat dan Eropa. Akan tetapi, untuk sekarang ini negara-negara yang ada di Eropa sudah beralih menggunakan termometer Celcius, sementara itu negara AS masih menggunakan termometer Fahrenheit.

2. Skala Celcius

Selang 20 tahun setelah ditemukannya termometer Fahrenheit, seorang profesor dari Swedia (Ander Celcius) membuat termometer. Termometer Celcius memakai titik tetap atas adalah suhu air sedang mendidih sebagai 1000C dan titik tetap bawah adalah suhu es sedang mencari sebagai 00C. Skala antar kedua temperatur ini dibagi dalam 100 derajat. Temperatur dengan skala Celcius adalah temperatur yang paling banyak digunakan oleh berbagai negara di dunia, termasuk indonesia.

3. Skala Kelvin

Skala Kelvin pada dasarnya sama dengan skala Celcius (seperseratus). Akan tetapi, skala Kelvin dimulai dari suhu 0 mutlak (0K) yang nilainya sama dengan -273,150C. Sehingga untuk suhu air mendidih sama dengan 373,15K dan es mencari sama dengan 273,15K.

4. Skala Reamur

Reamur memiliki titik 80⁰ untuk air mendidih dan 0⁰ untuk es yang mencair. Artinya skala reamur mempunyai rentang suhu antara 0⁰R - 80⁰R.

Cara Menghitung Suhu Menggunakan Rumus Konversi Suhu

Seperti yang disampaikan di atas, bahwa ada empat skala suhu yang digunakan di dunia, yaitu Celcius (C), Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K). Keempat skala tersebut dapat kita konversi, artinya dari skala satu ke skala lain dapat kita hubungkan dan kita ubah nilainya. Contohnya jika kita sedang mengukur suhu suatu benda menggunakan termometer Celcius, akan tetapi ingin mengubah (konversi) hasilnya sehingga menjadi satuan Kelvin. Mengubah skala suhu dari satu satuan ke satuan yang lainnya disebut dengan konversi suhu.

1. Rumus Konversi Suhu Cara Mudah

Cara mudah untuk mengubah (konversi) nilai suhu dari Fahrenheit, Celcius, dan Reamur yaitu dengan menggunakan perbandingan C:F:R = 5:9:4

Contoh Soal :

77⁰F pada skala Celcius = 5/9 x (77-32) = 25

2. Rumus Konversi Suhu