Suhu: Pengertian, Satuan, Alat Ukur, Penetapan Skala, Pola Soal Dan Pembahasan

Istilah suhu sudah sering kalian gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Namun, terkadang kita mengacaukan pengetian suhu sebagai panas. Padahal suhu dan panas ialah dua hal yang berbeda, walaupun keduanya mempunyai kaitan yan sangat erat. Lalu tahukah kalian apa yang dimaksud dengan suhu (temperatur) itu? Dan apa perbedaan antara suhu dengan panas? Untuk mengetahui jawabannya, silahkan kalian simak baik-baik klarifikasi berikut ini.

Pengertian Suhu (Temperatur)

Sebelum kalian sanggup mendefinisikan apa itu suhu, kalian harus mengetahui terlebih dahulu mengenai beberapa insiden sehari-hari yang berkaitan dengan suhu dan kalor. Untuk itu silahkan kalian lakukan diskusi untuk menemukan balasan dari pertanyaan-pertanyaan berikut ini.

Kegiatan Diskusi

Diskusikan bersama teman sebangku kalian berberapa insiden berikut dan jawablah pertanyaan yang diberikan. 1. Ketika kita memanaskan air selama beberapa menit, bagaimanakah suhu air dibandingkan suhu semula? Apakah yang terjadi bila air dipanaskan terus menerus? 2. Kita sanggup mencicipi panasnya api unggun ketika berada di sekitarnya, walaupun berada beberapa meter dari sumber api. Demikian pula dengan matahari. Kita semua percaya bahwa matahari sangat panas. Panas ini sanggup hingga ke bumi dan sanggup kita rasakan. Menunjukkan apakah kedua insiden tersebut? 3. Jika kita memasukkan es kerikil ke dalam sebuah gelas, maka di bab luar gelas akan terbentuk embun. Dari manakah embun ini berasal? 4. Sebuah benda yang dipanaskan atau diberi kalor sanggup mengalami perubahan bentuk. Misalnya, air yang dipanaskan akan bermetamorfosis uap air. Sebutkan contoh yang menyampaikan adanya perubahan bentuk akhir penambahan atau pengurangan kalor.

Beberapa insiden yang telah kalian diskusikan pada acara di atas berkaitan bersahabat dengan pengertian suhu dan kalor. Ketika kita memanaskan air, berarti kita menambahkan sejumlah kalor pada air. Akibat penambahan kalor ini, suhu air akan meningkat atau terjadi perubahan suhu.

Dari kenyataan tersebut, jelaslah bahwa suhu dan kalor ialah dua hal yang berbeda. Berikut ini ialah definisi dari suhu dan kalor.

Suhu menyatakan derajat panas suatu benda atau ukuran panas dinginnya suatu benda. Sedangkan panas atau kalor merupakan salah satu bentuk energi yang sanggup menjadikan perubahan suhu.

Suhu yang dialami pada suatu benda tergantung energi panas yang masuk pada benda tersebut. Benda dikatakan panas bila bersuhu tinggi sedang benda dikatakan cuek bila bersuhu rendah. Pada umumnya benda yang bersuhu tinggi (panas), akan mengalirkan suhunya ke benda yang mempunyai suhu lebih rendah.

Air panas yang dicampur dengan air cuek akan menjadi air hangat. Hal ini berarti ada sesuatu yang berpindah atau masuk pada air dingin, yaitu panas atau kalor. Air hangat merupakan keseimbangan antara suhu panas dan dingin.

Satuan Suhu (Temperatur)

Suhu merupakan salah satu besaran pokok. Satuan suhu dalam Sistem Internasional (SI) ialah Kelvin (K), satuan suhu lainnya yang sering dipakai ialah celcius (0°C), reamur (0°R) dan fahrenheit (0°F). Dalam kehidupan sehari-hari di negara kita memakai satuan 0°C (derajat celcius), sedangkan beberapa negara Eropa, ibarat Negara Inggris memakai satuan 0°F (derajat fahrenheit).

Untuk mengubah satuan suhu dan Celcius menjadi Kelvin dan sebaliknya, sanggup memakai rumus konversi satuan berikut.

T K = (T°C + 273) K

T°C = (T K – 273)°C

Contoh Soal:

Suhu suatu zat apabila dinyatakan dalam satuan Kelvin sebesar 412 K. Berapakah suhu zat tersebut apabila dinyatakan dalam satuan Celcius?

Jawab:

T°C = (T K – 273)°C

T°C = (412 – 273)°C

T°C = 139°C

Jadi dalam satuan Celcius, suhu zat tersebut ialah 139°C.

Alat Ukur Suhu (Temperatur)

Tangan atau kulit kita bekerjsama sanggup mencicipi adanya perbedaan suhu dari benda-benda di sekitar kita. Akan tetapi, kita tidak sanggup memilih secara niscaya jumlah perbedaan suhu dua benda dalam waktu bersamaan. Kita hanya sanggup membedakan bahwa benda satu lebih panas atau lebih cuek dari benda lainnya.

Hal tersebut menyampaikan bahwa pengukuran suhu memakai tangan atau kulit kurang akurat, alasannya ialah orang yang berbeda akan menyampaikan hal yang berbeda. Contoh sederhana yang menyampaikan keterbatasan tangan untuk mengukur suhu ialah dengan melaksanakan perobaan sederhana berikut ini

Percobaan Sederhana

Lakukanlah acara ini di rumah kalian. Sediakan tiga buah bejana atau daerah air lainnya. Isilah bejana pertama dengan air dingin, bejana kedua dengan air hangat, dan bejana ketiga dengan air biasa. Selanjutnya, masukkan asisten kalian pada bejana pertama dan tangan kiri pada bejana kedua secara bersamaan selama kurang lebih 5 menit. Setelah itu, angkatlah kedua tangan dan segera masukkan ke bejana ketiga secara bersamaan. Apakah yang kalian rasakan? Apakah kedua tangan kalian mencicipi suhu air pada bejana ketiga sama? Buatlah kesimpulan dari hasil percobaan kalian.

Dari hasil eksperimen sederhana di atas, kita semua menyadari bahwa tangan kita bukan alat pengukur suhu yang baik. Buktinya kedua tangan kita mencicipi hal yang berbeda ketika berada di bejana ketiga. Padahal, suhu air pada bejana ketiga tetap tidak berubah. Hanya alasannya ialah keadaan awal kedua tangan kita yang berbeda, kita mencicipi adanya perbedaan suhu pada bejana ketiga.

Inilah salah satu bukti keterbatasan tangan atau kulit kita dalam mengukur suhu. Untuk itulah diharapkan suatu alat pengukur suhu yang kita sebut sebagai termometer. Termometer bekerja memakai materi yang bersifat termometrik. Artinya, sifat-sifat benda tersebut sanggup berubah bila ada perubahan suhu. Berdasarkan sifat ini, terdapat beberapa jenis termometer, yaitu:

■ Termometer zat cair yang bekerja menurut pemuaian zat cair yang dipanaskan.

■ Termometer bimetal yang bekerja menurut pemuaian logam yang dipanaskan.

■ Termometer hambatan yang bekerja alasannya ialah bertambahnya kendala listrik bila kawat logamnya dipanaskan. Kemudian, akan terjadi pulsa-pulsa listrik yang menyampaikan suhu yang diukur.

■ Termokopel yang prinsipnya terjadi pemuaian dua logam alasannya ialah ujungnya disentuhkan. Akibatnya timbullah gaya gerak listrik (GGL) dan inilah yang akan menyampaikan suhu suatu benda

■ Pyrometer, merupakan alat ukur untuk suhu yang tinggi (5000 C – 3.0000 C). Alat ini bekerja menurut intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda panas.

Temperatur zat yang diukur sama besarnya dengan skala yang ditunjukkan oleh termometer ketika terjadi kesetimbangan termal antara zat dengan termometer. Jadi, temperatur yang ditunjukkan oleh termometer sama dengan temperatur zat yang diukur. Zat cair yang umum dipakai dalam termometer ialah air raksa.

Hal ini dikarenakan air raksa mempunyai keunggulan dibandingkan zat cair lainnya. Keunggulan air raksa dari zat cair lainnya, yaitu

● Dapat menyerap panas suatu benda yang akan diukur sehingga temperatur air raksa sama dengan temperatur benda yang diukur.

● Dapat dipakai untuk mengukur temperatur yang rendah hingga temperatur yang lebih tinggi alasannya ialah air raksa mempunyai titik beku pada temperatur –39°C dan titik didihnya pada temperatur 357°C.

● Tidak membasahi dinding tabung sehingga pengukurannya menjadi lebih teliti,

● Pemuaian air raksa teratur atau linear terhadap kenaikan temperatur, kecuali pada temperatur yang sangat tinggi.

● Mudah dilihat alasannya ialah air raksa sanggup memantulkan cahaya.

Selain air raksa, sanggup juga dipakai alkohol untuk mengisi tabung termometer. Akan tetapi, alkohol tidak sanggup mengukur temperatur yang tinggi alasannya ialah titik didihnya 78°C, namun alkohol sanggup mengukur temperatur yang lebih rendah alasannya ialah titik bekunya pada temperatur –144°C. Jadi, termometer yang berisi alkohol baik untuk mengukur temperatur yang rendah, tetapi tidak sanggup mengukur temperatur yang lebih tinggi.

Penentuan Skala Suhu (Temperatur)

Saat melaksanakan pengukuran suhu dengan suatu termometer, kita memerlukan suatu acuan. Acuan ini ada didasarkan pada skala termometer. Skala ini mempunyai dua acuan, yakni titik didih dan titik beku air. Titik didih air dijadikan sebagai titik pola atas, sedangkan titik beku air dijadikan titik pola bawah. Kemudian, di antara keduanya dibagi dalam beberapa skala kecil.

Beberapa ilmuwan telah memilih titik pola dalam termometer. Skala yang mereka tentukan menjadi dasar penentuan skala suhu. Ilmuwan yang dimaksud antara lain:

■ Anders Celcius (1701 – 1744). Ia menciptakan termometer dengan titik beku air pada skala 0 dan titik didih air pada skala 100. Termometer buatannya dikenal sebagai termometer Celcius dengan satuan suhu dalam derajat Celcius (oC). Jadi, termometer celcius mempunyai titik bawah 0oC dan titik atasnya 100oC.

■ Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 – 1736). Ia tetapkan titik beku air pada skala 32o sebagai titik pola bawah dan titik didih air pada skala 212oC sebagai titik pola atas. Termometer hasil rancangannya disebut termometer Fahrenheit dengan satuan suhu derajat Fahrenheit (oF).

■ Antoine Ferchault de Reamur (1683 – 1757). Termometer rancangannya disebut sebagai termometer Reamur dengan titik pola bawah 0oR dan titik pola atas 80oR.

■ Lord Kelvin (1824 – 1904). Ia merancang termometer yang dikenal sebagai termometer Kelvin. Termometer ini mempunyai titik pola bawah 273 dan titik pola atas 373. Skala satuan suhu termometer ini dinyatakan dalam Kelvin (K) tanpa derajat.

Berdasarkan penetapan dari ilmuwan-ilmuwan tersebut, kita sanggup mengenal 4 macam skala (derajat) dalam suhu, yaitu Celcius (oC), Fahrenheit (oF), Ramur (oR), dan Kelvin (K). Perhatikan penetapan skala beberapa termometer pada gambar di bawah ini.

Interval dari skala tersebut berbeda-beda. Interval skala Celcius dan Kelvin ialah 100, interval skala Reamur ialah 80, sedangkan interval skala Fahrenheit ialah 180. Berdasarkan skala ini, kita akan mendapat perbandingan skala suhu C, R, F, dan K sebagai berikut.

C : R : F : K = 100 : 80 : 180 : 100 = 5 : 4 : 9 : 1

Berdasarkan perbandingan tersebut, kita sanggup melaksanakan penyetaraan (konversi) di antara keempat skala tersebut. Langkah penyetaraan ini, sanggup kalian pelajari dari denah pada gambar di bawah ini.

Satuan skala Kelvin juga disepakati sebagai standar satuan suhu. Suhu yang dinyatakan dengan skala Kelvin disebut sebagai suhu mutlak, yang dilambangkan dengan T. Suhu mutlak merupakan satuan suhu yang sering dipakai dalam perhitungan fisika maupun kimia.

Nah, untuk mengetahui cara penggunaan denah konversi suhu ibarat yang ditunjukkan pada gambar di atas, perhatikan contoh soal koversi satuan suhu dan pembahasannya berikut ini.

Contoh Soal:

Setarakan suhu berikut sesuai satuan yang dikehendaki.

a) 40oR = … oC

b) 20oC = … oR

c) 50oF = … oR

d) 59oF = … oC

Penyelesaian:

a) Untuk mengubah oR ke dalam oC, kita memakai faktor konversi berikut.

ToR	=	5	×	ToC
		4

40oR	=	5	×	40oC
		4

40oR

=

50oC

b) Untuk mengubah oC ke dalam oR, kita memakai faktor konversi berikut.

ToC	=	4	×	ToR
		5

20oC	=	4	×	20oR
		5

20oC

=

17oR

c) Untuk mengubah oF ke dalam oR, kita memakai faktor konversi berikut.

ToF	=	4	×	(T – 32)oR
		9

50oF	=	4	×	(50 – 32)oR
		9

50oF

=

8oR

d) Untuk mengubah oF ke dalam oC, kita memakai faktor konversi berikut.

ToF	=	5	×	(T – 32)oC
		9

59oF	=	5	×	(59 – 32)oC
		9

59oF

=

15oC