Rumus Dasar Penetapan Skala Termometer, Pola Soal Dan Pembahasan

Dalam kehidupan sehari-hari kalian sering mendengar perihal suhu, contohnya pada demam isu panas kalian sanggup mengetahui suhunya tinggi. Pada insiden lain kalian sanggup mendinginkan suatu ruangan dengan menurunkan suhu AC (pendingin) yang digunakan. Penggunaan kata-kata itu sudah tepat. Suhu merupakan ukuran panas dinginnya suatu benda. Sedangkan termometer yaitu alat ukur suhu.

Dengan memakai termometer, kita sanggup memilih suhu suatu benda secara kuantitatif, sebab kita sanggup mengetahui angka yang menyatakan besarnya suhu benda tersebut. Hal ini dikarenakan pada dinding beling termometer terdapat skala skala berisi formasi titik atau garis yang disebut titik referensi.

Setiap titik tumpuan tersebut, selanjutnya diberi angka. Ada dua titik tetap sebagai standar pembuatan skala titik tumpuan itu, yaitu titik tetap bawah dan titik tetap atas. Lalu tahukah kalian apa yang disebut dengan titik tetap bawah dan atas tersebut?

■ Titik tetap bawah (titik beku) didefinisikan sebagai suhu di mana fase padat dan cair ada bersama dalam kesetimbangan, yaitu tanpa adanya zat cair total yang bermetamorfosis padat atau sebaliknya. Secara eksperimen, hal ini hanya terjadi pada suhu tertentu, untuk tekanan tertentu.

■ Titik tetap atas (titik didih) didefinisikan sebagai suhu di mana zat cair dan gas ada bersama dalam kesetimbangan. Karena titik-titik ini (titik beku dan titik didih) berubah terhadap tekanan, maka tekanan harus ditentukan (bisanya sebesar 1 atm).

Bagaimana Cara Pembuatan Skala Suatu Termometer?

Jenis termometer yang paling banyak dipakai yaitu termometer zat cair. Termometer zat cair bekerja menurut pemuaian zat cair. Maka dibutuhkan zat cair yang memiliki spesifikasi khusus, antara lain dikenai panas cepat memuai, jikalau panasnya berkurang gampang menyusut.

Skala yang dipakai untuk mengetahui derajat panas benda yang diukur dibentuk di antara pemuaian maksimal (titik tetap atas) dengan penyusutan maksimalnya (titik tetap bawah).

Untuk menciptakan skala termometer terlebih dahulu harus ditentukan titik tetap atas dan titik tetap bawahnya, lalu ditentukan jumlah skalanya. Misalnya, pada termometer Celcius ditentukan sebagai berikut.

■ Titik tetap bawah yang dipakai yaitu es yang sedang mencair (es yang sedang melebur) pada tekanan 1 atm. Titik tetap bawah diberi angka 0 (nol).

■ Titik tetap atas yang dipakai yaitu air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atm. Titik tetap atas diberi angka 100.

■ Antara angka 0 hingga 100 dibentuk skala 100 masing-masing skala mewakili 1oC.

Batas bawah dan batas atas yang dipakai pada termometer celcius yaitu es yang sedang melebur dan air yang sedang mendidih, sebab pada ketika melebur atau mendidih sedang terjadi perubahan wujud zat. Pada ketika perubahan wujud zat suhunya tidak mengalami perubahan (suhunya tetap).

Berdasarkan ketentuan batas bawah dan batas atas dari suatu termometer, kita sanggup memilih skala termometer sesuai dengan harapan kita dan sanggup mengkonversikan ke dalam skala celcius atau skala termometer yang lain, contohnya untuk termometer celcius memakai 100 skala sedangkan termometer Reamur memakai 80 skala. Konversi suhu termometer celcius dengan reamur perbandingannya adalah:

tR	=	80	atau	tR	=	4
tC		100		tC		5

Contoh:

Benda dengan suhu 80oC apabila diukur memakai termometer reamur suhunya yaitu 64oR perhitungannya yaitu sebagai berikut.

tR	=	4	×	tC	=	4	×	80	=	64oR
		5				5

Rumus Penetapan Skala Termometer

Kalian perlu mengetahui bahwa termometer telah banyak dirancang oleh ilmuwan diantaranya ada tiga skala termometer yang perlu kalian ketahui, yaitu termometer Celcius, Reamur dan Fahrenheit. Termometer-termometer itu dirancang dengan memakai sifat pemuaian suatu zat. Perbandingan skala termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin yaitu sebagai berikut.

Tabel Perbandingan Skala Termometer

Jenis Termometer	Titik Tetap Bawah	Titik Tetap Atas	Selisih (Jumlah Skala)
Celcius	0oC	100oC	100
Reamur	0oR	80oR	80
Fahrenheit	32oF	212oF	180
Kelvin	273 K	373 K	100

Jika materi yang dipakai sama maka pemuaian yang terjadi juga sama, tetapi sebab skala yang dipakai berbeda risikonya perlu penyesuaian. Dengan sifat pemuaian yang dipakai maka kesetaraan skala termometer sanggup dilakukan dengan cara membandingkan. Perbandingan tiap skala akan sama. Perhatikan gambar berikut ini.

Termometer X dengan titik tetap bawah (tb)X dan titik tetap atas (ta)X. Termometer Y dengan titik tetap bawah (tb)Y dan titik tetap atas (ta)Y. Titik tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer di atas yaitu suhu ketika es melebur dan suhu ketika air mendidih pada tekanan 1 atmosfer.

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

(ta)X – tX	=	(ta)Y – tY
(ta)X – (tb)X		(ta)Y – (tb)Y

Keterangan:

(ta)X = titik tetap atas termometer X

(tb)X = titik tetap bawah termometer X

tX = suhu pada termometer X

(ta)Y = titik tetap atas termometer Y

(tb)Y = titik tetap bawah termometer Y

tY = suhu pada termometer Y

Contoh Soal 1:

Sebuah termometer X sehabis ditera dengan termometer Celcius di sanggup 40oC = 80oX dan 20oC = 50oX. Jika suhu sebuah benda 80oC, maka berapa oX suhu benda tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

40oC = 80oX

20oC = 50oX

Ditanya: 80oC = ... oX

Jawab:

Untuk mempermudah dalam memahami soal di atas, perhatikan gambar ilustrasi berikut ini.

Berdasarkan gambar di atas, maka keseteraan skala pada termometer Celcius dan termometer X yaitu sebagai berikut.

80 – 40	=	tX – 80
80 – 20		tX – 50

40	=	tX – 80
60		tX – 50

4	=	tX – 80
6		tX – 50

4(tX – 50) = 6(tX – 80)

4tX – 200 = 6tX – 480

6tX – 4tX = 480 – 200

2tX = 280

tX = 280/2

tX = 140

Jadi, 80oC = 140oX

Contoh Soal 2:

Suatu termometer X mengukur suhu es sedang melebur pada −10oX dan mengukur suhu air mendidih pada 110oX. Termometer Celcius mengukur suhu benda tersebut yaitu 40oC. Berapa suhu benda tersebut jikalau diukur dengan termometer X?

Penyelesaian:

Diketahui:

(tb)X = −100X

(ta)X = 1100X

tC = 400C

Titik tetap atas termometer Celcius yaitu 100oC dan titik tetap bawahnya yaitu 0oC sehingga:

(ta)C = 1000C

(tb)C = 00C

Ditanyakan: tX

Jawab:

(ta)X – tX	=	(ta)C – tC
(ta)X – (tb)X		(ta)C – (tb)C

110 – tX	=	100 – 40
110 – (−10)		100 – 0

110 – tX	=	60
120		100

110 – tX	=	6
120		10

10(110 – tX) = (120)(6)

1100 – 10tX = 720

10tX = 1100 – 720

10tX = 380

tX = 380/10

tX = 38

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer X yaitu 38oX.

Contoh Soal 3:

Termometer X dirancang sanggup mengukur air membeku pada skala - 40 dan air mendidih pada skala 160. Jika suatu benda diukur dengan termometer Reamur mengatakan nilai 20oR maka tentukan nilai yang ditunjuk ketika diukur dengan termometer X!

Penyelesaian:

Diketahui:

(tb)X = −40oX

(ta)X = 160 oX

tR = 20

Titik tetap atas termometer Reamur yaitu 80oR dan titik tetap bawahnya yaitu 0oR sehingga:

(ta)R = 0oR

(tb)R = 80oR

Ditanyakan: tX?

Jawab:

(ta)X – tX	=	(ta)R – tR
(ta)X – (tb)X		(ta)R – (tb)R

160 – tX	=	80 – 20
160 – (−40)		80 – 0

160 – tX	=	60
200		80

160 – tX	=	6
200		8

8(160 – tX) = (200)(6)

1280 – 8tX = 1200

8tX = 1280 – 1200

8tX = 80

tX = 80/8

tX = 8

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer X yaitu 8oX.

Contoh Soal 4:

Suhu es yang sedang melebur dan suhu air mendidih apabila diukur dengan termometer A masing-masing besarnya 10oA dan 130oA. Suhu suatu benda diukur dengan termometer skala Fahrenheit sebesar 62oF. Berapa suhu benda tersebut jikalau diukur dengan termometer A?

Penyelesaian:

Diketahui:

(tb)A = 10oA

(ta)A = 130oA

tF = 62oF

Titik tetap atas termometer Fahrenheit yaitu 212oF dan titik tetap bawahnya yaitu 320F sehingga:

(ta)F = 212oF

(tb)F = 32oF

Ditanyakan: tA?

Jawab:

(ta)A – tA	=	(ta)F – tF
(ta)A – (tb)A		(ta)F – (tb)F

130 – tA	=	212 – 62
130 – (10)		212 – 32

130 – tA	=	150
120		180

130 – tA	=	5
120		6

6(130 – tA) = (120)(5)

780 – 6tA = 600

6tA = 780 – 600

6tA = 180

tA = 180/6

tA = 30

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer A yaitu 30oA.