makalah efd andri
DESCRIPTION
TermometerTRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tata Surya adalah kumpulan benda-benda langit yang terdiri dari sebuah
bintang besar yang disebut matahari, dan semua objek yang terikat oleh gaya
grafitasinya. Objek-objek tersebut adalah delapan buah planet yang sudah diketahui
dengan orbit berbentuk elips, lima planet kerdil, 173 satelit alami yang telah
diidentifikasi, dan jutaan benda langit (meteor, asteroid, komet) lainnya. Tata Surya
(Solar System) atau yang juga disebut keluarga matahari (The sun and its family)
adalah suatu sistem yang teridiri dari Matahari sebagai pusar Tata Surya itu dan di
kelilingi dengan planet-planet, komet (bintang berekor), meteor (bintang beralih),
satelit, dan asteroid.
Bintang merupakan benda langit yang memancarkan cahaya. Terdapat bintang
semu dan bintang nyata. Bintang semu adalah bintang yang tidak menghasilkan
cahaya sendiri, tetapi memantulkan cahaya yang diterima dari bintang lain. Bintang
nyata adalah bintang yang menghasilkan cahaya sendiri. Secara umum sebutan
bintang adalah objek luar angkasa yang menghasilkan cahaya sendiri (bintang nyata).
Menurut ilmu astronomi, definisi bintang adalah:
“ Semua benda masif (bermassa antara 0,08 hingga 200 massa matahari) yang sedang
dan pernah melangsungkan pembangkitan energi melalui reaksi fusi nuklir. ”
Oleh sebab itu bintang katai putih dan bintang neutron yang sudah tidak
memancarkan cahaya atau energi tetap disebut sebagai bintang. Bintang terdekat
denganBumi adalah Matahari pada jarak sekitar 149,680,000 kilometer, diikuti
oleh Proxima Centauri dalam rasi bintang Centaurus berjarak sekitar empat tahun
cahaya.
1.1 Rumusan Masalah
a. Bagaimana cara mengetahui bintang terbesar di alam semesta?
b. Bagaimana cara menentukan luas suatu galaksi?
c. Bagaimana
1
1.2 Tujuan
a. Menentukan skala pada termometer tanpa skala.
b. Membuat model termometer Fahrenheit dan Reamur.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian Termometer
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur sebuah
objek atau sebuah sistem. Ketika sebuah termometer dalam keadaan kontak termal
dengan sebuah sistem, energi akan bertukar sampai dicapai kesetimbangan termal
antara keduanya. Semua termometer menggunakan sifat-sifat fisika yang bergantung
pada temperatur. Beberapa sifat tersebut antara lain:
Volume fluida
Panjang
Tekanan gas pada volume konstan
Volume gas pada tekanan konstan
Hambatan listrik konduktor
Warna dari objek yang sangat panas
Umumnya termometer berisi cairan (alkohol atau raksa), fluida mengembang
dan masuk ke tabung kapiler ketika temperatur meningkat.
Ketika luas bagian melintang pada tabung konstan, perubahan volume dari
cairan berubah linier dengan panjang tabung.
Termometer bisa dikalibrasikan dengan menempatkan dalam kontak termal
dengan lingkungan yang bertemperatur tetap.
Dua macam lingkungan tersebut adalah
2
Campuran air dan es dalam kesetimbangan termal pada tekanan atmosfer.
Campuran air dan uap dalam kesetimbangn termal pada tekanan atmosfer.
Termometer raksa bekerja berdasarkan prinsip pemuaian. Ketika temperatur
suatu bahan meningkat, maka secara umum volumenya juga meningkat. Fenomena ini
disebut pemuaian termal. Keseluruhan pemuaian termal suatu objek adalah
konsekuensi dari perubahan dalam pemisahan rata-rata antara atom-atom atau
molekul-molekulnya.
Skala atau satuan suhu yang dikenal adalah celcius, reamur, Fahrenheit, Kelvin. Skala yang digunakan dalam sistem internasional adalah skala Kelvin, dimana nol Kelvin adalah suhu paling rendah yang mungkin dimiliki oleh suatu benda. Pada suhu nol Kelvin, partikel-partikel sama sekali tidak bergerak. Karena itu, suhu nol Kelvin disebut juga suhu nol mutlak. Namun skala termometer yang biasa dijumpai dalam keseharian adalah skala celcius.
2.2 Jenis – Jenis Termometer
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.
a. 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.
Pipa kapiler memiliki lubang yang kecil agar termometer peka, karena pemuaian
volum raksa yang kecil saja akan menimbulkan perubahan yang besar pada panjang
kolom raksa. Pentolan pipa termometer dibuat dari kaca tipis 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.
Keuntungan menggunakan raksa sebagai zat cair pengisi pipa termometer
dibandingkan dengan zat cair lainnya adalah :
3
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)
Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu dengan cepat
dan tepat.
Kerugian 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 .
2.3 Skala Termometer
Ditinjau dari skala yang dipergunakan, terdapat 4 jenis termometer yaitu
termometer Celcius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin. Nama termometer ini dipakai
sesuai dengan penemunya.
1. Skala Celcius
4
Andreas Celcius, menetapkan titik beku air sebagai titik tetap bawah yaitu 0°
dan titik didih air sebagai titik tetap atas yaitu100°. Celcius membagi jarak titik tetap
bawah dan titik tetap atasmenjadi 100 skala, sehingga titik beku air berada pada 0°C
dantitik didih air pada 100° C. Menurut skala celcius setiap bagianskala menunjukkan
1° C. Termometer skala celcius banyak dipergunakan untuk mengukur suhu tubuh.
2. Skala Fahrenheit
Meskipun menggunakan patokan yang sama untuk titik tetap atas dan titik tetap
bawah, tetapi Gabriel Daniel Fahrenheit menetapkan titik beku air pada 32° F dan
titik didih air pada 212° F. Untuk patokan yang sama, Fahrenheit membagi skalanya
dalam 180 bagian. Skala Fahrenheit banyak dipakai dinegara Eropa dan Amerika.
3. Skala Reamur
Reamur juga menggunakan patokan yang sama, tetapi untuk jarak tersebut
Reamur membagi skalanya menjadi 80° bagian. Titik beku air menurut skala Skala
Reamur adalah 0° R,sedangkan titik didih air pada 100° R.
4. Skala Kelvin
Menurut para ahli, suhu paling
rendah yang dimiliki oleh suatubenda
sama dengan - 273 ° C. Suhu ini
dinamakan suhu nolmutlak, karena pada
suhu -273 ° C partikel-partikel gas
tidakbergerak lagi. Ilmuwan pertama yang
mengusulkan pengukuranberdasarkan nol
mutlak adalah Lord Kelvin, oleh
karenanya dinamakan Suhu Kelvin.
Suhu Kelvin ditetapkan sebagai
SatuanInternasional (SI) untuk besaran suhu.Seperti Celcius, Kelvin membagi skala
menjadi 100 bagian. Batas bawah skala Kelvin ditetapkan pada titik beku air adalah
273 K dan batas atas ditetapkan pada titik didih air 373 K.
2.4 Hubungan antar Skala Suhu
5
Gambar 1. Macam-macam Skala Termometer
1 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. Perbedaannya
Celcius 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° R. Bila
suhu naik 10 ° C, kenaikan pada skala reamur adalah10 x 4/5 ° R = 8° R; demikian
seterusnya. Jadi bila pada termometer skala Celcius menunjukkan suhu 10° C, maka
pada skala reamur menunjukkan suhu 8° R. T 0°C = 4/5 T °R atau T °R = 5/4 T °C.
2 Hubungan Skala Celcius dan Fahrenheit
Seperti Reamur, Celcius dan Fahrenheit menggunakan cara yang sama dalam
menetapkan titik atas dan titik bawah. Perbedaannya Celcius membagi menjadi 100
skala, sedangkan Fahrenheit membagi menjadi 180 skala. 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 kenaikan skala 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.
3 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
6
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 adalah 1
K bila suhu naik 10°C, kenaikan pada skala Kelvin adalah 10 K juga; demikian
seterusnya. Karena Celcius menetapkan 0°C sebagai batas bawah 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
Gambar 2. Hubungan Antara Skala Termometer
2.5 Penerapan Aplikasi Termometer dalam Keseharian
1. 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.
2. 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.
a. Ciri-ciri termometer ruang adalah :
b. Untuk mengukur suhu ruangan.
c. Menggunakan zat muai logam (sebagian raksa).
d. Ukuran tendon dibuat besar agar menjadi lebih peka terhadap perubahan
suhu.
e. Biasanya dipasang menggantung pada ruangan.
7
f. Merupakan termometer maksimum.
Fungsinya untuk mengukur suhu suatu ruangan, biasanya thermometer ini di
gabungkan dengan berbagai alat lain misalnya alat penunjuk waktu, hiasan
dinding, dan lain sebagainya.
3. Termometer Digital
Prinsip kerja Termometer Digital
Gambar 3. Termometer Digital
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.
Setiap jenis logam, pada temperatur tertentu memiliki tegangan tertentu pula. Pada
temperatur yang sama, logam A memiliki tegangan yang berbeda dengan logam B,
terjadilah beda tegangan (kecil sekali, miliVolt) yang dapat dideteksi. Jadi dari input
temperatur lingkungan setelah melalui termokopel terdeteksi sebagai perbedaan
tegangan (volt). Beda tegangan ini kemudian dikonversikan kembali nilai arusnya
melalui pengkomparasian dengan nilai acuan dan nilai offset di bagian komparator,
fungsinya untuk menerjemahkan setiap satuan amper ke dalam satuan volt kemudian
dijadikan besaran temperatur yang ditampilkan melalui layar/monitor berupa seven
segmen yang menunjukkan temperatur yang dideteksi oleh termokopel.
Termo-digital
Termokopel ini macam-macam, tergantung jenis logam yang digunakan. Jenis
logam akan menentukan rentang temperatur yang bisa diukur (termokopel suhu badan
8
(temperatur rendah) berbeda dengan termokopel untuk mengukur temperatur tungku
bakar (temperatur tinggi)), juga sensitivitasnya.
Secara terperinci prinsip kerja thermometer digital dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Sensor yg berupa PTC atau NTC dengan tingkat sensitifitas tinggi akan berubah
nilai tahanannya jika terjadi sebuah prubahan suhu yg mengenainya.
2. Perubahan nilai tahanan ini linear dengan perubahan arus, sehingga nilai arus ini
bisa dikonversi ke dalam bentuk tampilan display
3. Sebelum dikonversi, nilai arus ini di komparasi dengan nilai acuan dan nilai
offset di bagian komparator, fungsinya untuk menerjemahkan setiap satuan
amper ke dalam satuan volt yg akan dikonversi ke display.
Pembacaan Pengukuran Termometer Digital
Pembacaan pengukuran termometer ini dilakukan langsung dari nilai display
dengan memperhatikan garis segmen yang ada.
Kalibrasi Termometer Digital
Kalibrasinya biasa menggunakan kalibrator manual atau otomatis, kalibrator
manual suhu yg dikenakan ke sensor adalah suhu pemanas nyata dimulai dari 0
derajat untuk setting ofsetnya. Kalibrasi otomatis terdiri dari suhu pemanas dan
checker untuk gain dalam rangkaian komparatornya
Material Penyusun Termometer Digital
Termometer digital memiliki bagian penyususn terpenting. Material penyusun
tersebut adalah sebagai berikut:
1. Sensor PTC/ NTC
2. Komparator (OP-amp dan sejenisnya)
3. Analog to Digital konverter
4. Dekoder display (IC 7447 TTL misalnya)
9
5. Display (7 segmen, LCD, monitor)
4. Termometer Bola Kering dan Termometer Bola Basah
Dry Bulb temperature (Temperatur bola kering), yaitu suhu yang ditunjukkan
dengan thermometer bulb biasa dengan bulb dalam keadaan kering. Satuan untuk
suhu ini bias dalam celcius, Kelvin, fahrenheit. Seperti yang diketahui bahwa
thermometer menggunakan prinsip pemuaian zat cair dalam thermometer. Jika kita
ingin mengukur suhu udara dengan thermometer biasa maka terjadi perpindahan kalor
dari udara ke bulb thermometer. Karena mendapatkan kalor maka zat cair (misalkan:
air raksa) yang ada di dalam thermometer mengalami pemuaian sehingga tinggi air
raksa tersebut naik. Kenaikan ketinggian cairan ini yang di konversika dengan satuan
suhu (celcius, Fahrenheit, dll).
Wet Bulb Temperature (Temperatur bola basah), yaitu suhu bola basah. Sesuai
dengan namanya “wet bulb”, suhu ini diukur dengan menggunakan thermometer yang
bulbnya (bagian bawah thermometer) dilapisi dengan kain yang telah basah kemudian
dialiri udara yang ingin diukur suhunya.
Gambar 4. Termometer Bola Basah dan Bola Kering
Perpindahan kalor terjadi dari udara ke kain basah tersebut. Kalor dari udara
akan digunakan untuk menguapkan air pada kain basah tersebut, setelah itu baru
digunakan untuk memuaikan cairan yang ada dalam thermometer.
Untuk menjelaskan apa itu wet bulb temperature, dapat kita gambarkan jika ada
suatu kolam dengan panjang tak hingga diatasnya ditutup. Kemudian udara dialirka
melalui permukaan air. Dengan adanya perpindahan kalor dari udara ke permukaan
10
air maka terjadilah penguapan. Udara menjadi jenuh diujung kolam air tersebut. Suhu
disinilah yang dinamakan Wet Bulb temperature.
Untuk mengukur dua sifat (Dry dan Wet bulb temperature) ini sekaligus
biasanya menggunkan alat yang namanya sling, yaitu dua buah thermometer yang di
satukan pada sebuah tempat yang kemudian tempat tersebut dapat diputar. Satu
thermometer biasa dan yang lainnya thermometer dengan bulb diselimuti kain basah.
Dew Point, yaitu suhu dimana udara telah mencapai saturasi (jenuh). Jika udara
tersebut mengalami pelepasan kalor sedikit saja, maka uap air dalam udara akan
mengembun.
Humidity Ratio (w), yaitu ukuran massa uap air yang ada dalam satu satuan
udara kering (Satuan International: gram/kg).
Relative Humidity (RH), Perbandingan antara fraksi mol uap dengan fraksi mol
udara basah pada suhu dan tekanan yang sama (satuannya biasanya dalam persen
(%)).
Volume Spesifik (v), yaitu besarnya volume udara dalam satu satuan massa. (SI:
m3/kg)
Enthalpy (h), yaitu banyaknya kalor (energy) yang ada dalam udara setiap satu
satuan massa. Enthalpy ini merupakan jumlah total energi yang ada dalam udara
terebut, baik dari udara maupun uap air yang terkandung didalamnya.
5. 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.
Ciri-ciri termometer six-Bellani antara lain :
a. Merupakan termometer khusus karena hanya digunakan untuk mengukur suhu
tertinggi dan terendah di suatu tempat,
b. Skala ukurnya antara -20oC sampai 50oC,
11
c. Menggunakan zat muai alcohol dan raks dan dilengkapi pula keeping baja
sebagai penunjuk skala,
d. Dilengkapi magnet tetap untuk menarik keeping baja turun melekat pada raksa.
Skala Suhu : -20°C sampai dengan 50°C
Jenis Zat Muai : Alkohol dan Raksa
6. Termometer Laboratorium
Termometer laboratorium sering kamu jumpai di ruang laboratorium.
Termometer ini bisa kamu gunakan untuk perlengkapan laboratorium. Termometer ini
menggunakan cairan raksa atau alkhohol. 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.
Ciri-ciri termometer laboratorium antara lain:
a) Digunakan untuk mengukur suhu dalam percobaan, penelitian atau pengukuran
ilmiah lainnya,
b) Menggunakan zat muai raksa,
c) Skala ukurnya luas, hingga di bawah nol,
d) Terdapat jenis termometer laboratorium yang tidak diberi skala sehingga dapat
digunakan untuk praktek peneraan skala.
Cara Menggunakan : 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 : Cairan raksa atau alkohol.
Termometer – termometer lainnya
1. Termometer gas
12
Jika kita mengkalibrasi termometer yang jenisnya berbeda, misalnya
termometer air raksa dan termometer alkohol, skala kedua termometer tersebut sama
hanya pada 0 oC (atau 32 oF) dan 100oC (atau 212 oF). Apabila kita menggunakan
kedua termometer tersebut untuk mengukur suhu udara, angka yang ditunjukkan
masing-masing termometer belum tentu sama. Bisa sajatermometer air raksa
menujukkan angka 48 oC, sedangkan termometer alkohol menunjukkan angka 46 oC.
Hal ini disebabkan karena kecepatan pemuaian raksa dan alkohol berbeda. Demikian
juga dengan jenis termometer yang lain, seperti termometer bimetal dll. Skala suhu
yang ditetapkan dengan cara ini sangat bergantung pada sifat materi yang digunakan.
Karena skala suhu yang ditetapkan menggunakan termometer biasa mempunyai
kekurangan maka kita membutuhkan sebuah termometer standar. Adanya termometer
standar membantu kita untuk menetapkan skala suhu secara lebih tepat, tanpa harus
bergantung pada sifat suatu materi.
Termometer yang hampir sempurna adalah termometer gas volume konstan.
Prinsip kerja termometer gas volume konstan adalah sebagai berikut. Volume gas
dijaga agar selalu tetap atau tidak berubah. Nah, ketika suhu bertambah, tekanan gas
juga bertambah. Pada prinsipnya, jika suhu naik, tekanan gas naik dan dihasilkan beda
ketinggian h yang lebih besar pada termometer. Karena gas memuai lebih besar
daripada cairan maka termometer gas lebih teliti daripada termometer cairan. Selain
itu termometer gas dapat mengukur suhu yang lebih rendah dan lebih tinggi daripada
termometer cairan. Lebar jangkauan suhunya adalah mulai dari - 250°C sampai
dengan 1500°C.
13
Gambar 5. Termometer Gas
Di dalam pipa 1 dan pipa 2 terdapat air raksa. Volume gas dijaga agar selalu
tetap, dengan cara menaikan atau menurunkan pipa 2 sehingga permukaan air raksa
dalam pipa 1 selalu berada pada tanda acuan. Jika suhu meningkat, tekanan gas dalam
tabung juga meningkat. Karenanya pipa 2 harus diangkat lebih tinggi agar volume gas
selalu konstan. Tekanan gas bisa diketahui dengan membaca tinggi kolom air raksa
(h) dalam pipa 2. Jika menggunakan cara manual, ingat saja kolom air raksa setinggi
760 mm = tekanan 1 atm (1 atmosfir). Pada termometer gas volume konstan yang
canggih sudah ada alat penghitung tekanan. Wadah yang berisi gas juga sudah
dirancang agar gas selalu berada dalam volume yang tetap. Jadi yang diukur hanya
perubahan tekanan saja.
Untuk mengkalibrasi termometer gas volume konstan, kita bisa mengukur
tekanan gas pada dua suhu. Misalnya kita gunakan suhu titik es dan suhu titik uap.
Termometer gas volume konstan dikalibrasi pada tempat yang mempunyai tekanan
udara 1 atm. Langkah melakukan kalibrasi termometer adalah sebagai berikut.
Pertama, tabung gas dimasukkan ke dalam wadah yang berisi es dan air.
Volume gas dijaga agar selalu tetap, karenanya pipa 2 harus diturunkan sehingga
permukaan air raksa pada pipa 1 tetap berada pada titik acuan. Jika volume gas sudah
tidak berubah, catat ketinggian kolom air raksa (h) pada pipa 2. Gunakan h untuk
menghitung tekanan. Jika menggunakan termometer gas volume konstan yang
canggih, tabung yang berisi gas langsung dicelup ke dalam wadah yang berisi es dan
14
air. Sudah ada alat pengukur tekanan. Catat tekanan gas tersebut (anggap saja ini
tekanan 1 atau P1)
Kedua, tabung gas dimasukkan ke dalam wadah yang berisi air yang sedang
dipanaskan. Volume gas dijaga agar selalu tetap, karenanya pipa 2 dinaikkan sehingga
permukaan air raksa pada pipa 1 tetap berada pada titik acuan. Jika volume gas sudah
tidak berubah, catat ketinggian kolom airraksa (h) pada pipa 2. Gunakan h untuk
menghitung tekanan gas (anggap saja ini tekanan 2 atau P2)
Gambar 6. Grafik Skala Kelvin
Ketiga, buat grafik yang menyatakan hubungan antara tekanan dan suhu. Lihat
contoh di bawah.
P1 adalah tekanan gas pada suhu titik es (0 oC) dan P2 adalah tekanan gas pada
suhu titik uap (100 oC). Gambarkan sebuah garis yang menghubungkan titik temu
P1 dengan 0 oC dan titik temu P2 dengan 100 oC. Dengan berpedoman pada grafik,
walaupun kita hanya mengetahui besar tekanan gas, besar suhu juga bisa diketahui
dengan mudah bahkan bisa diramalkan.
Skala Kelvin
Jika garis miring pada grafik di atas digambarkan hingga memotong sumbu
T oC, maka ketika tekanan gas = 0, suhu gas = -273,15 oC. Mungkin kita berpikir
bahwa suhu gas pada tekanan 0 berbeda-beda, bergantung pada jenis gas yang berada
di dalam tabung termometer gas volume konstan. Berdasarkan percobaan, walaupun
jenis gas berbeda, ketika tekanan gas menjadi nol, suhu selalu bernilai -273,15 oC.
Dengan demikian, kita bisa menggunakan suhu ini sebagai standar skala suhu (disebut
juga sebagai suhu nol mutlak). Suhu nol mutlak ini dikenal dengan julukan skala
mutlak alias skala Kelvin. Kelvin adalah nama almahrum Lord Kelvin (1824-1907),
mantan fisikawan Inggris.
15
Pada skala ini, suhu dinyatakan dalam Kelvin (K), bukan derajat Kelvin (oK).
Selang antara derajat sama seperti pada skala Celcius, tetapi harga nol digeser hingga
0 K. Jadi 0 K = -273,15 oC dan 273,15 K = 0 oC. Suhu dalam skala Celcius dapat
diubah menjadi skala Kelvin dengan menambahkan 273,15. Demikian juga suhu
dalam skala Kelvin bisa diubah menjadi skala Celcius dengan mengurangi 273,15.
T (K) = T (oC) + 273,15
T (oC) = T (K) – 273,15
2. Termometer platina
Prinsip termometer ini adalah ketika suhu naik, hambatan listrik platina naik.
Hambatan listrik diukur dengan teliti oleh sebuah rangkaian jembatan. ( Rangkaian
jembatan dipelajari di SMA).
Keuntungan termometer platina adalah Jangkauan suhunya lebar ( - 250°C
sampai dengan 1500°C), teliti, dan peka. Kerugian termometer ini adalah suhu tidak
dibaca secara langsung. Pembacaannya lambat, sehingga tidak sesuai untuk mengukur
suhu yang berubah – ubah.
3. Termometer termistor
Prinsip kerjanya adalah ketika suhu naik, hambatan termistor turun. Hambatan
listrik diukur dengan suatu rangkaian yang mengandung sebuah skala yang dikalibrasi
dalam derajat suhu. Keuntungan termometer ini adalah dapat dihubungkan
kerangkaian lain atau komputer. Kerugiannya adalah jangkauan suhunya terbatas,
yaitu -25°C sampai dengan 180°C.
4. Termometer termokopel
Gambar 7. Termokopel
16
Termometer ini terdiri dari dua kawat yang dibuat dari bahan logam yang
berbeda jenis dan dihubungkan kesebuah amperemeter. Prinsip kerjanya adalah suhu
berbeda akan menghasilkan arus listrik yang berbeda.
Keuntungan termometer ini adalah jangkauan suhunya besar ( mulai dari -
100°C sampai dengan 1500°C ), ukuran termometer kecil, dapat mengukur suhu
dengan cepat, dan dapat dihubungkan ke rangkaian lain atau komputer. Kerugiannya
adalah kurang teliti jika dibandingkan dengan termometer gas volum konstan dan
termometer platina.
Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan
untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan
listrik (voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis
konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu
yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.
Pada tahun 1821, seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann
Seebeck menemukan bahwa sebuah konduktor (semacam logam) yang diberi
perbedaan panas secara gradien akan menghasilkan tegangan listrik. Hal ini disebut
sebagai efek termoelektrik. Untuk mengukur perubahan panas ini gabungan dua
macam konduktor sekaligus sering dipakai pada ujung benda panas yang diukur.
Konduktor tambahan ini kemudian akan mengalami gradiasi suhu, dan mengalami
perubahan tegangan secara berkebalikan dengan perbedaan temperatur benda.
Menggunakan logam yang berbeda untuk melengkapi sirkuit akan menghasilkan
tegangan yang berbeda, meninggalkan perbedaan kecil tegangan memungkinkan kita
melakukan pengukuran, yang bertambah sesuai temperatur. Perbedaan ini umumnya
berkisar antara 1 hingga 70 microvolt tiap derajad celcius untuk kisaran yang
dihasilkan kombinasi logam modern. Beberapa kombinasi menjadi populer sebagai
standar industri, dilihat dari biaya, ketersediaanya, kemudahan, titik lebur,
kemampuan kimia, stabilitas, dan hasil. Sangat penting diingat bahwa termokopel
mengukur perbedaan temperatur di antara 2 titik, bukan temperatur absolut.
Pada banyak aplikasi, salah satu sambungan (sambungan yang dingin) dijaga
sebagai temperatur referensi, sedang yang lain dihubungkan pada objek pengukuran.
contoh, pada gambar di atas, hubungan dingin akan ditempatkan pada tembaga pada
papan sirkuit. Sensor suhu yang lain akan mengukur suhu pada titik ini, sehingga suhu
pada ujung benda yang diperiksa dapat dihitung. Termokopel dapat dihubungkan
17
secara seri satu sama lain untuk membuat termopile, dimana tiap sambungan yang
panas diarahkan ke suhu yang lebih tinggi dan semua sambungan dingin ke suhu yang
lebih rendah. Dengan begitu, tegangan pada setiap termokopel menjadi naik, yang
memungkinkan untuk digunakan pada tegangan yang lebih tinggi. Dengan adanya
suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk pengukuran di
laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai untuk kebanyakan
indikasi sambungan lansung dan instrumen kontrol. Mereka menambahkan
sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain yang sensitif terhadap
suhu (seperti termistor atau diode) untuk mengukur suhu sambungan input pada
peralatan, dengan tujuan khusus untuk mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-
ujungnya. Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan dingin yang diketahui dapat
disimulasikan, dan koreksi yang baik dapat diaplikasikan. Hal ini dikenal dengan
kompensasi hubungan dingin. Biasanya termokopel dihubungkan dengan alat indikasi
oleh kawat yang disebut kabel ekstensi atau kompensasi. Tujuannya sudah jelas.
Kabel ekstensi menggunakan kawat-kawat dengan jumlah yang sama dengan
kondoktur yang dipakai pada Termokopel itu sendiri. Kabel-kabel ini lebih murah
daripada kabel termokopel, walaupun tidak terlalu murah, dan biasanya diproduksi
pada bentuk yang tepat untuk pengangkutan jarak jauh - umumnya sebagai kawat
tertutup fleksibel atau kabel multi inti. Kabel-kabel ini biasanya memiliki spesifikasi
untuk rentang suhu yang lebih besar dari kabel termokopel. Kabel ini
direkomendasikan untuk keakuratan tinggi. Kabel kompensasi pada sisi lain, kurang
presisi, tetapi murah. Mereka memakai perbedaan kecil, biasanya campuran material
konduktor yang murah yang memiliki koefisien termoelektrik yang sama dengan
termokopel (bekerja pada rentang suhu terbatas), dengan hasil yang tidak seakurat
kabel ekstensi. Kombinasi ini menghasilkan output yang mirip dengan termokopel,
tetapi operasi rentang suhu pada kabel kompensasi dibatasi untuk menjaga agar
kesalahan yang diperoleh kecil. Kabel ekstensi atau kompensasi harus dipilih sesuai
kebutuhan termokopel. Pemilihan ini menghasilkan tegangan yang proporsional
terhadap beda suhu antara sambungan panas dan dingin, dan kutub harus dihubungkan
dengan benar sehingga tegangan tambahan ditambahkan pada tegangan termokopel,
menggantikan perbedaan suhu antara sambungan panas dan dingin.
Hubungan Tegangan dan Suhu
18
Hubungan antara perbedaan suhu dengan tegangan yang dihasilkan termokopel
bukan merupakan fungsi linier melainkan fungsi interpolasi polinomial
Koefisien an memiliki n antara 5 dan 9. Agar diperoleh hasil pengukuran yang
akurat, persamaan biasanya diimplementasikan pada kontroler digital atau disimpan
dalam sebuah tabel pengamatan. Beberapa peralatan yang lebih tua menggunakan
filter analog.
Tipe-Tipe Termokopel
Tersedia beberapa jenis termokopel, tergantung aplikasi penggunaannya
1 Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy))
Termokopel untuk tujuan umum. Lebih murah. Tersedia untuk rentang
suhu −200 °C hingga +1200 °C.
2 Tipe E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy))
Tipe E memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok
digunakan pada temperatur rendah. Properti lainnya tipe E adalah tipe
non magnetik.
3 Tipe J (Iron / Constantan)
Rentangnya terbatas (−40 hingga +750 °C) membuatnya kurang populer
dibanding tipe K
Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C
4 Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy))
Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk
pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C.
Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900 °C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N
merupakan perbaikan tipe K
Termokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang memiliki
karakteristik yang hampir sama. Mereka adalah termokopel yang paling stabil, tetapi
karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10 µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan
untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).
19
1 Type B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh)
Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output
yang sama pada suhu 0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai
di bawah suhu 50 °C.
2 Type R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium)
Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10
µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk
tujuan umum.
3 Type S (Platinum /Platinum with 10% Rhodium)
Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10
µV/°C) dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk
tujuan umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk
standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).
4 Type T (Copper / Constantan)
Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C.
Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari
constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak
penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C
Penggunaan Termokopel
Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang luas,
hingga 2300°C. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana perbedaan suhu
yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya rentang suhu 0--
100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor dan RTD lebih cocok.
Contoh Penggunaan Termokopel yang umum antara lain :
Industri besi dan baja
Pengaman pada alat-alat pemanas
Untuk termopile sensor radiasi
Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile.
5. Termometer bimetal
20
Termometer ini mengandung sebuah keping bimetal tipis berbentuk spiral.
Prinsipnya, makin besar suhu, keping bimetal makin melengkung untuk menunjukkan
suhu yang lebih besar.
6. Pirometer
Pirometer ( pyrometer) adalah termometer yang digunakan untuk mengukur
suhu yang sangat tinggi ( di atas 1000°C), seperti suhu peleburan logam atau suhu
permukaan Matahari. Prinsip kerja alat ini adalah mengukur radiasi yang dipancarkan
oleh benda tersebut. Terdapat dua macam pirometer, yaitu pirometer optik dan
pirometer radiasi total.
7. Termometer Inframerah
Gambar 8. Termometer Inframerah
Termometer Infra Merah mengukur suhu menggunakan radiasi kotak hitam
(biasanya infra merah) yang dipancarkan objek. Kadang disebut termometer laser jika
menggunakan laser untuk membantu pekerjaan pengukuran, atau termometer tanpa
sentuhan untuk menggambarkan kemampuan alat mengukur suhu dari jarak jauh.
Dengan mengetahui jumlah energi infra merah yang dipancarkan oleh objek dan emisi
nya, Temperatur objek dapat dibedakan.
Desain utama terdiri dari lensa pemfokus energi infra merah pada detektor, yang
mengubah energi menjadi sinyal elektrik yang bisa ditunjukkan dalam unit temperatur
setelah disesuaikan dengan variasi temperatur lingkungan. Konfigurasi fasilitas
pengukur suhu ini bekerja dari jarak jauh tanpa menyentuh objek. Dengan demikian,
termometer infra merah berguna mengukur suhu pada keadaan dimana termokopel
atau sensor tipe lainnya tidak dapat digunakan atau tidak menghasilkan suhu yang
akurat untuk beberapa keperluan.
21
Cara menggunakan termometer inframerah adalah dengan cara menekan tombol
sampai menunjukkan angka tertinggi, sambil mengarahkan sinar inframerah ke
sasaran yang dituju seperti pada besi yang masih membara pada pabrik pengolahan
besi atau baja. Sinar yang diarahkan ke logam akan memantul dan pantulan tersebut
akan direspon oleh sensor penerima sehingga termometer inframerah menunjukkan
angkanya.
Termometers Infrared dapat digunakan untuk beberapa fungsi pengamatan
temperatur. Beberapa contoh, antara lain:
1 Mendeteksi awan untuk sistem operasi teleskop jarak jauh.
2 Memeriksa peralatan mekanika atau kotak sakering listrik atau saluran
hotspot
3 Memeriksa suhu pemanas atau oven, untuk tujuan kontrol dan kalibrasi
4 Mendeteksi titik api/menunjukkan diagnosa pada produksi papan rangkaian
listrik
5 Memeriksa titik api bagi pemadam kebakaran
6 Mendeteksi suhu tubuh makhluk hidup, seperti manusia, hewan, dll
7 Memonitor proses pendinginan atau pemanasan material, untuk penelitian
dan pengembangan atau quality control pada manufaktur.
Jenis Sensor :
Sistem Pencitraan Garis Infra Merah, biasanya membantu menentukan titik api
yang penting pada pencerminan putar, untuk secara terus-menerus memindai
permukaan yang luas pada ruang. Alat ini banyak digunakan pada manufaktur yang
melibatkan konveyer atau proses jaring-jaring, seperti lembaran kaca besar atau logam
yang keluar dari tungku, pabrik dan kertas, atau tumpukan material yang terus
menerus sepanjang sabuk konveyer.
Kamera Infra Merah, Termometer infra merah yang didesain khusus sebagai
kamera, memonitor banyak titik pada saat yang sama, hasilnya berupa gambar 2
dimensi, di mana tiap pixel menunjukkan temperatur. Teknologi ini umumnya
membutuhkan banyak prosesor dan software daripada sistem sebelumnya, digunakan
memindai area yang luas. Aplikasi yang umum termasuk untuk memonitor batas
negara bagi militer, pengawasan kualitas pada proses manufaktur, dan pengawasan
22
peralatan atau ruang kerja yang panas/dingin untuk tujuan keselamatan dan
pemeliharaan.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
No. Nama Alat dan Bahan Spesifikasi Jumlah
1. Penentuan Skala Termometer
Set
- 1 Set
2. Beaker Glass (250 ± 25) mL 1
3. Bunsen Burner - 1
4. Kasa Pembakar - 1
5. Kaki Tiga - 1
6. Lup - 1
23
7. Statif - 1
8. Sambungan Statif - 1
9. Korek Api/Korek Gas - 1
10. Benang - Secukupnya
11. Air - Secukupnya
12. Es Batu - Secukupnya
13. Garam - Secukupnya
Tabel 1. Alat dan Bahan
3.2 Prosedur Percobaan
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Mengukur suhu dan tekanan di dalam Laboratorium sebelum percobaan.
3. Menggantung penentuan termometer set (termometer celcius dan termometer tanpa
skala) pada statif dengan menggunakan benang.
4. Kemudian masukkan penentuan termometer set ke dalam beaker glass yang telah diisi
es batu.
5. Menunggu hingga termometer celcius menunjukkan skala 0° C.
6. Menambahkan garam untuk mempercepat proses pembekuan.
7. Menyalakan Bunsen burner dan memanaskan air menggunakan beaker glass.
8. Selama proses pemanasan, menentukan posisi awal kolom alkohol pada termometer
tanpa skala sebagai batas bawah pengamatan.
9. Menuliskan kenaikan kolom alkohol pada termometer tanpa skala di setiap kenaikan
20℃ pada termometer celcius.
10. Setelah data terakhir diperoleh, lakukan pencatatan posisi kolom alkohol untuk setiap
penurunan 20℃.
11. Catat semua hasil pengamatan dalam tabel pengamatan.
12. Mengukur suhu dan tekanan di dalam Laboratorium setelah percobaan.
13. Membereskan alat dan bahan.
3.3 Data Percobaan
24
Tabel 2. Suhu dan tekanan ruangan
No. T (Suhu) (…
°C)
L (Panjang Kolom
Penaikkan) (…cm)
L (Panjang Kolom
Penurunan) (…cm)
L (Rata-rata Panjang Kolom)
(...cm)
1. 0 6,9 6,8 6.9
2. 20 9,2 9,2 9.2
3. 40 11,6 11,5 11.6
4. 60 14 13,9 14
5. 80 16,4 16,3 16.4
6. 100 18,8 18,8 18.8
Tabel 3. Panjang kolom penaikkan dan penurunan
3.4 Pengolahan Data
1. Skala Fahrenheit (...F)
No
.
Suhu (...ºC) L (Rata-rata Panjang
Kolom) (...cm)
∆L (Selisih Panjang Kolom)
(...cm)
1 0 6,9 0
2 20 9,2 2,3
3 40 11,6 4,7
4 60 14 7,1
5 80 16,4 9,5
6 100 18,8 11,9
25
Keadaan Laboratorium Suhu (…°C) Tekanan (…cmHg)
Sebelum Percobaan 25 ± 0,25 68,50 ± 0,005
Setelah Percobaan 26,5 ± 0,25 68,60 ± 0,005
Tabel 4. Rata-rata dan selisih panjang kolom
a. Perhitungan Selisih Panjang Kolom
∆L1 = L1-L1= 6,8 cm - 6,9 cm= 0 cm
∆L2 = L2-L11= 9,2 cm - 6,9 cm= 2,3 cm
∆L3 = L3-L1= 11,6 cm - 6,9 cm= 4,7 cm
∆L4 = L4-L1= 14 cm - 6,9 cm= 7,1 cm
∆L5 = L5-L1= 16,4 cm - 6,9 cm= 9,5 cm
∆L6 = L6-L1= 18,8cm – 6,9 cm= 11,9 cm
Untuk menentukan nilai skala termometer tanpa skala bisa dilakukan dengan
melakukan perbandingan terhadap termometer berskala, kemudian konversi ke jenis
skala yang diinginkan (Fahrenheit/Reamur). Adapun caranya yaitu:
Celcius = 0°-100° = 100°
Reamur = 0°-80° = 80°
Fahrenheit = 32°-212° = 180°
Terhadap skala Fahrenheit:
T1 = ( ∆ L 1∆ L 6
×180 °) + 32
= (0 cm
11,9cm×180 °) + 32
= 32ºF
T2 = ( ∆ L 2∆ L 6
×180 °) + 32
= (2,3 cm11,9cm
×180 °) + 32
= 66,8ºF
T3 = ( ∆ L 3∆ L 6
×180 °) + 32
= (4,7 cm11,9cm
×180 °) + 32
= 103,09ºF
T4 = ( ∆ L 4∆ L 6
×180 °) + 32
= (7,1 cm11,9cm
×180 °) + 32
= 103,39ºF
T5 = ( ∆ L 5∆ L 6
×180 °) + 32
= (9,5 cm11,9cm
×180 °) + 32
= 175,69ºF
T6 = ( ∆ L 6∆ L 6
×180 °) + 32
= (11,9cm11,9cm
×180 °) + 32
= 212º
26
Termometer Berskala
Celcius (… ºC)
Panjang Termometer Tanpa Skala
(…cm)
Suhu Rendah 0 6,9
Suhu Tinggi 100 18,8
Tabel 5. Penentuan titik tetap atas dan titik tetap bawah pada termometer tanpa skala.
No
.
Suhu
(...ºC)
L (Rata-rata Panjang
Kolom) (...cm)
∆L (Selisih Panjang
Kolom) (...cm)Suhu (...ºF)
1 0 6,9 0 32
2 20 9,2 2,3 66,8
3 40 11,6 4,7 103,09
4 60 14 7,1 139,39
5 80 16,4 9,5 175,69
6 100 18,8 11,9 212
Tabel 6. Suhu dalam Fahrenheit.
0 20 40 60 80 100 1200
50
100
150
200
250
f(x) = 1.80424285714286 x + 31.2828571428571R² = 0.999952600879259
Grafik F=f(°C)
Series2Linear (Series2)
Suhu (°C)
Suhu
(°F)
Gambar 9. Grafik F=f(C)
2. Skala Reamur (...R)
27
No
.
Suhu (...ºC) L (Rata-rata Panjang
Kolom) (...cm)
∆L (Selisih Panjang Kolom)
(...cm)
1 0 6,9 0
2 20 9,2 2,3
3 40 11,6 4,7
4 60 14 7,1
5 80 16,4 9,5
6 100 18,8 11,9
Tabel 7. Rata-rata dan selisih panjang kolom
b. Perhitungan Selisih Panjang Kolom
∆L1 = L1-L1= 6,8 cm - 6,9 cm= 0 cm
∆L2 = L2-L11= 9,2 cm - 6,9 cm= 2,3 cm
∆L3 = L3-L1= 11,6 cm - 6,9 cm= 4,7 cm
∆L4 = L4-L1= 14 cm - 6,9 cm= 7,1 cm
∆L5 = L5-L1= 16,4 cm - 6,9 cm= 9,5 cm
∆L6 = L6-L1= 18,8cm – 6,9 cm= 11,9 cm
Untuk menentukan nilai skala termometer tanpa skala bisa dilakukan dengan
melakukan perbandingan terhadap termometer berskala, kemudian konversi ke jenis
skala yang diinginkan (Fahrenheit/Reamur). Adapun caranya yaitu:
Celcius = 0°-100° = 100°
Reamur = 0°-80° = 80°
Fahrenheit = 32°-212° = 180°
Terhadap skala Reamur:
T1 = ( ∆ L 1∆ L 6
× 80°) = (0 cm
11,9cm× 80°)
28
= 0ºR
T2 = ( ∆ L 2∆ L 6
× 80°)
= (2,3 cm11,9cm
× 80°)
= 15,46ºR
T3 = ( ∆ L 3∆ L 6
× 80°)
= (4,7 cm11,9cm
× 80°)
= 31,59ºR
T4 = ( ∆ L 4∆ L 6
×80 °)
= (7,1 cm11,9cm
× 80°)
= 47,73ºR
T5 = ( ∆ L 5∆ L 6
× 80°)
= (9,5 cm11,9cm
× 80°)
= 63,8ºR
T6 = ( ∆ L 6∆ L 6
× 80°)
= (11,9cm11,9cm
× 80°)
= 80º
Termometer Berskala
Celcius (… ºC)
Panjang Termometer Tanpa Skala
(…cm)
Suhu Rendah 0 6,9
Suhu Tinggi 100 18,8
Tabel 8. Penentuan titik tetap atas dan titik tetap bawah pada termometer tanpa skala.
No
.
Suhu
(...ºC)
L (Rata-rata Panjang
Kolom) (...cm)
∆L (Selisih Panjang
Kolom) (...cm)Suhu (...ºR)
1 0 6,9 0 0
2 20 9,2 2,3 15,46
3 40 11,6 4,7 31,59
4 60 14 7,1 47,73
5 80 16,4 9,5 63,8
6 100 18,8 11,9 80
Tabel 9. Suhu dalam Reamur.
29
0 20 40 60 80 100 1200
10
20
30
40
50
60
70
80
90
f(x) = 0.801228571428571 x − 0.34809523809524R² = 0.999928580088619
Grafik R=f(T°C)
Series2Linear (Series2)
Suhu (°C)
Suhu
(°T)
Gambar 10. Grafik R=f(T°C)
3.5 Konversi Suhu
Fahrenheit (°F)
95
tc + 32 → 95
×0 + 32 = 32°F
95
tc + 32 → 95
×20 + 32 = 68°F
95
tc + 32 → 95
×40 + 32 = 104°F
95
tc + 32 → 95
×60 + 32 = 140°F
95
tc + 32 → 95
×80 + 32 = 176°F
95
tc + 32 → 95
×100 + 32 = 212°F
Reamur
45
tc = 45
×0 = 0°R
45
tc = 45
×20 = 16°R
45
tc = 45
×40 = 32°R
45
tc = 45
×60 = 48°R
45
tc = 45
×80 = 64°R
45
tc = 45
×100 = 80°R
3.6 Analisis Data
30
Gambar 11. Tabel Konversi Suhu
Berdasarkan pengolahan data dari percobaan yang telah dilakukan dengan
mengukur kenaikan dan penurunan panjang zat cair dalam termometer (Alkohol)
setiap 20°C untuk menentukan skala pada termometer tanpa skala, maka jika
dikonversi terhadap skala Fahrenheit dan Reamur diperoleh nilai skala pada titik didih
Fahrenheit adalah saat 20C=66,8F, saat 40C=103,09F, saat 60C=139,35F, saat
80C=175,69F dan saat 100C=212F dan diperoleh nilai skala titik didih Reamur
adalah saat 20C=0R, saat 40C=31,59R, saat 60C=47,73R, saat 80C=63,8R dan
saat 100C=80R. Hasil pengolahan data tersebut hanya sedikit berbeda dengan nilai
titik didih pada Termometer Fahrenheit dan Termometer Reamur pada literatur yaitu
dalam tabel konversi suhu dalam Gambar 5. Tabel Konversi Suhu.
Perbedaan tersebut disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu:
1. Pengaruh dari tekanan ruangan, karena berdasarkan literatur air mendidih pada suhu
100°C adalah pada keadaan setimbang atau pada saat tekanannya 1 atm. Sedangkan
pada saat melakukan percobaan tekanan di laboratorium adalah 67.8 cmHg atau setara
dengan 0,89 atm.
2. Kurang telitinya praktikan dalam mengamati setiap perubahan panjang tiap kenaikan
dan penurunan 20°C. Disebabkan oleh susahnya praktikan dalam menentukan titik
beku termometer celcius yaitu 0°C dan titik didih termometer celcius yaitu 100°C.
Oleh karena itu, praktikan menggunakan garam untuk mempercepat proses
pembekuan pada saat menentukan titik beku dan untuk mempercepat air mendidih
sehingga termometer menunjukan skala 100°C. Karena terlalu banyak menambahkan
garam untuk menaikkan suhu sehingga suhu naik terlalu cepat dan juga terlalu banyak
menambahkan es batu untuk menurunkan suhu sehingga suhu turun terlalu cepat.
31
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan untuk
mempercepat proses pembekuan dan mempercepat air mendidih dapat menggunakan
garam. Setelah didapat data dan dilakukan pengolahan data diperoleh hasil pada
penentuan skala termometer yaitu diperoleh nilai skala pada titik didih Fahrenheit
adalah:
saat 20C=66,8F
saat 40C=103,09F
saat 60C=139,35F
saat 80C=175,69F
saat 100C=212F
dan diperoleh nilai skala titik didih Reamur adalah:
saat 20C=0R
saat 40C=31,59R
saat 60C=47,73R
saat 80C=63,8R
saat 100C=80R
4.2 Saran
Diharapkan praktikan dapat lebih teliti dalam mengamati perubahan panjang
tiap kenaikan dan penurunan 20°C.
Daftar Pustaka
32
Jaya.2013.”Program Membuat Tabel Konversi Suhu pada Turbo
C.(online).http://dasar-pendidikan.blogspot.com/2013/04/program-membuat-tabel-
konversi-suhu-pada-turbo-C.html.Diakses 16 April 2014
Kitacintafisika
2010.”Termometer”.(online).http://kitacintafisika.blogspot.com/2010/03/
termometer.html.Diakses 13 April 2014
Unri 2009.”Konversi
Suhu”.(online).http://lib.unri.blogspot.com/2009/17/konversi.suhu.html.Diakses 13
April 2014
Yanto. 2012. Bahan Pengisi dan Ragam Termometer. (http://semi-yanto.blogspot.com/2011/08/bahan-pengisi-dan-ragam-termometer.html, diakses 9 April 2014).
33