SUHU DAN TERMOMETER

Perhatikan gambar 4.1 diatas. Pernahkan Anda berjalan di bawah sinar matahari yang terik? Bagaimana rasanya? Panas bukan?. Lain halnya jika kita berada di dalam ruangan yang ber-AC, udara di  dalam ruangan tersebut pasti akan terasa sejuk dan dingin. Mengapa demikian? Allah SWT  telah memberi kita karunia dengan lima indra penting yang sering kita  sebut  sebagai panca indra.  Salah  satu dari kelima indra tersebut berfungsi  sebagai  sensor  terhadap panas   dan  dingin  yaitu  indra  peraba.  Itulah  sebabnya  kita  dapat  membedakan keadaan panas dan dingin di sekitar kita.

Nah, pada bab ini kalian akan diajak belajar lebih lanjut mengenai hal tersebut

1.      Pengertian Suhu

 

. 

1.          Pada saat kamu mendaki gunung atau berkemah didaerah pegunungan pada malam hari, apa yang Anda rasakan?

2.          Pada siang hari yang cerah Anda bermain bola dipantai, apa yang Anda Rasakan?

3.      Pernahkah Anda membuat secangkir kopi panas, pada saat Anda memegang cangkir tersebut apa yang Anda rasakan?

 



  
4.    Pernahkah Anda memegang balok-balok es batu? Apa yang Anda rasakan?

 

Penilaian 1.1

      

Saat mendaki gunung atau berkemah dipegunungan pada malam hari tentu udara terasa dingin. Begitu juga saat Anda memegang balok-balok es, tangan anda akan terasa dingin. Pada saat bermain bola dipantai tentu Anda akan merasakan panas terik matahari, begitu juga saat Anda menyentuh secangkir kopi panas.  Namun kita tidak dapat menjawab seberapa dingin atau seberapa panasnya. 
        Dari berbagai contoh diatas bagaimanakah kesimpulannya? Benda panas memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki temperature rendah.

2.      Termometer

Dalam Fisika keadaan panas dan dingin suatu benda disebut suhu.  Suhu suatu benda tidak dapat diukur secara tepat oleh indra peraba kita. Mengapa?  Untuk mengetahui alasan mengapa indra peraba tidak dapat digunakan sebagai alat pengukur suhu yang tepat, lakukanlah kegiatan berikut ini. 

Tujuan : Menyelidiki keakuratan tangan dalam menentukan suhu

a.        Sediakan tiga buah ember A, B, C

b.        Ember A diisi air hangat, ember B didisi air biasa (sejuk), ember C diisi air dingin (air + es batu).

c.        Masukkan tangan kiri pada ember A dan tangan kanan pada ember C kurang lebih 1 menit! Apa yang Anda rasakan pada kedua tangan Anda?

d.     Angkat kedua tangan dan cepat-cepat masukkan kedalam ember B! apa yang anda rasakan pada kedua tangan Anda?

e.         Dapatkah tangan Anda mengukur suhu dengan tepat?

Dari kegiatan tersebut, ketika kedua tangan anda masuk kedalam ember B, ternyata tangan kiri kita merasakan air di B terasa dingin, sedangkan tangan kanan merasakan air di B terasa panas. Dua keadaan yang berbeda untuk air yang sama, yaitu air di B. ini menunjukkan indera peraba kita sangat subjektif.

Jika tangan kita tidak mampu membedakan suhu benda dengan tepat maka untuk mengukur suhu suatu benda digunakan alat bantu yang disebut Termometer. Semua termometer dilengkapi dengan ukuran derajat suhu dalam suatu skala standar. Satuan suhu dalam Sistem Internasional (SI) adalah Kelvin (K), tetapi secara umum menggunakan satuan Celcius (^oC) dalam pengukuran suhu sehari-hari.

Macam-macam Termometer

a.    Berdasarkan sifat termometrik benda: termometer zat cair, termometer bimetal, temometer hambatan, termokopel, termometer gas, pyrometer.

b.        Berdasarkan hasil tampilan: termometer analog, termometer digital.

c.     Berdasarkan manfaatnya: termometer badan, termometer dinding, termometer maksimum-minimum, termometer batang.

 

3.      Penerapan Skala Suhu

Pada thermometer terdapat titik tetap atas dan titik tetap bawah. Titik tetap atas adalah skala yang ditunjukkan oleh thermometer saat digunakan untuk mengukur suhu air mendidih (titik didih air) pada tekanan normal. Titik tetap bawah adalah skala yang ditunjukkan thermometer saat digunakan untuk mengukur suhu air membeku (titik beku air) pada tekanan normal.

Terdapat empat skala yang digunakan dalam pengukuran suhu, yaitu skala Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin.

a.      Skala Celcius

b.      Skala Fahrenheit  

c.      Skala Reamur

d.   Skala Kelvin 

Diagram Kaliberasi skala thermometer

Dimana skala adalah suhu titik didih air dikurangi suhu titik lebur es.

Perbandingan skala = C : F : R : K : Rn

                           = 100 : 180 : 80 : 100 : 180

                                = 5 : 9 : 4 : 5 : 9

Sehingga untuk perubahan skala dari Celcius menjadi Reamur atau menjadi skala thermometer lainnya sebagai berikut.

 atau

Untuk dua buah thermometer

Perubahan dua thermometer mengikuti aturan perbandingan sebagai berikut:

 

1.          Skala thermometer menunjukkan 40^oC. Nyatakan skala tersebut dalam R, F dan K!

Penyelesaian:

2.          Titik bawah suatu thermometer X adalah -20 sedangkan titik atasnya 130. Berapa suhu yang ditunjukkan oleh thermometer X bila digunakan untuk mengukur suhu suatu benda pada 50^oC?

Penyelesaian:

 

1.          Suatu benda suhunya 90^oC. Nyatakan suhu benda tersebut dalam:

a.      Skala Fahrenheit

b.      Skala Reamur

c.        Skala Kelvin 

d.   Skala Rankin

2.          Kapan skala Celcius dan skala Fahrenheit menunjukkan angka yang sama?

3.    Pada sebuah thermometer skala X, titik beku air adalah 10^oX dan titik didih air 210^oX. jika diukur denga thermometer X, suhu suatu benda 40oX, berapa suhu benda pada thermometer:

a.      Reamur

b.      Fahrenheit

c.    Kelvin

Penilaian 

4.      Pengertian Kalor

Anda tentu pernah merebus air bukan? Air yang tadinya terasa dingin dan sejuk setelah direbus beberapa saat akan terasa hangat dan lama-kelamaan menjadi panas. Tahukah Anda mengapa demikian?

Selama direbus air mendapat energi dari api yang menyala di bawah air tersebut. energi yang dihasilkan oleh nyala api akan berpindah ke air dan berubah menjadi panas dalam air. Bentuk energi yang berpindah karena perbedaan suhu disebut sebagai energi kalor. Perpindahan energi kalor selalu terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah.

Jadi jika ada dua buah benda A dan B mempunyai suhu yang berbeda, dan suhu A lebih dari suhu B kemudian kedua benda tersebut disentuhkan maka suhu A akan menurun dan suhu B akan naik hingga suhu kedua benda tersebut setimbang.

Apakah yang dapat disimpulkan dari kegiatan ini?
 

Pengaruh kalor terhadap perubahan suhu

Gambar 3.1 merebus air

Sewaktu  Anda memasak air, Anda membutuhkan kalor untuk menaikkan suhu air  hingga mendidihkan air. Nasi yang dingin dapat dihangatkan dengan  penghangat nasi. Nasi butuh kalor untuk menaikkan suhunya. Berapa banyak  kalor yang diperlukan air dan nasi untuk menaikkan suhu hingga mencapai  suhu yang diinginkan? Secara induktif, makin besar kenaikan suhu suatu  benda, makin besar pula kalor yang diserapnya. Selain itu, kalor yang diserap  benda juga bergantung massa benda dan bahan penyusun benda.   Secara   matematis dapat di tulis seperti berikut.

Dengan,

Q         : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)

m         : massa benda (kg)

c           : kalor jenis (J/kg.K atau J/kg.°C)

∆t         : perubahan suhu (K atau °C)

5.      Kalor Jenis

 

Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan atau menurunkan suhu tiap satu kilogram massa zat sebesar 1^oC atau 1K

Rumus matematis adalah sebagai berikut:

6.      Pengertian Kapasistas Kalor

Air   satu   panci   ketika   dimasak   hingga   mendidih   memerlukan   kalor  tertentu. Kalor yang dibutuhkan 1 panci air agar suhunya naik 1° C disebut  kapasitas kalor. Kapasitas kalor sebenarnya banyaknya energi yang diberikan dalam bentuk kalor untuk menaikkan suhu benda.

 

Q         : kalor pada perubahan suhu tersebut (J atau kal)

C          : Kapasitas kalor  (J/°C)

m         : massa benda (kg)

c           : kalor jenis (J/kg.K atau J/kg.°C)

∆T         : perubahan suhu (K atau °C)

Tabel kalor jenis beberapa zat

 

1.               Ubahlah satuan berikut ini :

a.         5 J = …….kal

b.        2 kal = …….J

Jawab :

a.        5 joule = 5 : 4,184 kal = 20,92 kal

b.        2 kal  = 2 x 4,184 J = 8,368 J

2.              Tentukan kapasitas kalor suatu zat, jika untuk menaikkan suhu 4 °C dari zat itu diperlukan  kalor 10 joule !

3.               Jika kalor sebanyak 12 joule digunakan untuk menaikkan suhu 10 °C zat sebanyak 0,5 kg , maka tentukan kalor jenis dari zat tersebut ! 

 

1.  Sebutir kelereng terbuat dari kaca massanya 5 gr berada pada suhu 25^oC. berapakah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu kelereng menjadi 45^oC? (kalor jenis kaca = 0,2 kal/gr^oC) 

2.          Panas sebesar 3 x 10⁴J diambil dari 2 kg balok baja yang suhu awalnya 150^oC. berapakah suhu akhir baja tersebut?

3.       Dua zat cair,alcohol dan raksa masing-masing memiliki massa dan suhu yang sama yaitu 500 gram dan 10^oC. Kedua zat tersebut dipanaskan sampai suhu 50^oC. Ternyata untuk alcohol diperlukan kalor 48000 J dan untuk raksa diperlukan kalor 2800 J. tentukan kalor jenis kedua zat tersebut! 

4.          Sebuah tabung terbuat dari tembaga (c = 390 J/Kg K) dan massanya 450 gram. Berapa kapasitas kalor tabung tersebut?

Penilaian