Suhu dan Pengukurannya Melakukan Pengukuran Waktu

18 Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas VII Gambar 1.12 Termometer berisi zat cair yang pemuaiannya teratur sehingga dapat mengukur perubahan suhu dengan tepat. Sumber: Microsoft Student 2006 3. Masukkan sedotan plastik ke dalam botol sampai masuk ke dalam air, kemudian tutup mulut botol dengan plastisin sehingga tidak ada udara yang masuk. 4. Tiup sedotan dengan perlahan sampai air naik ke dalam sedotan. Berhentilah meniup ketika air mencapai bagian tengah sedotan. 5. Buatlah dua celah pada karton putih, kemudian masukkan karton tersebut ke dalam sedotan. Setelah itu, buatlah tanda permukaan air pada karton putih dengan menggunakan spidol hitam. Tanda permukaan air itu menunjukkan suhu normal suhu ruangan. 6. Simpan termometer di tempat yang panas. Perhatikan, air akan mengembang sehingga permukaan air akan naik. Tandailah permukaan air tersebut dengan spidol merah. Tanda ini dianggap sebagai titik tetap atas. 7. Simpan termometer di dalam lemari es beberapa saat. Perhatikan, air akan menyusut sehingga permukaan air akan turun. Tandailah permukaan air tersebut dengan spidol biru. Tanda ini dianggap sebagai titik tetap bawah. Lebih jelasnya, perhatikan gambar di samping. tanda temperatur tinggi tanda temperatur rendah Dari Kegiatan 1.4 kamu telah menyelidiki hubungan antara perubahan volume suatu zat cair dan perubahan suhu. Permukaan suatu zat cair akan naik melalui sedotan volume zat cair tersebut bertambah ketika dipanaskan dan juga permukaan suatu zat cair akan turun volume zat cair ber- kurang ketika didinginkan. Hubungan inilah yang dimanfaat- kan oleh termometer untuk mengukur suhu suatu zat. Hubungan antara perubahan volume dan perubahan suhu juga terjadi pada zat padat dan zat gas. Jika zat padat atau zat gas dipanaskan, volumenya akan bertambah. Begitu pula jika zat padat atau zat gas didinginkan, volumenya akan berkurang. Nah, tahukah kamu zat apa yang sebaiknya digunakan untuk mengisi termometer agar dapat mengukur suhu dengan baik? Zat pengisi termometer yang paling umum digunakan adalah raksa dan alkohol. Kedua zat cair tersebut masing-masing memiliki keuntungan dan kerugian.

a. Raksa

Keuntungan menggunakan raksa sebagai pengisi termo- meter adalah sebagai berikut. 1 Warnanya mengkilap seperti perak sehingga mudah dilihat. 2 Perubahan volumenya teratur pada saat terjadinya perubahan suhu. 3 Tidak membasahi dinding kaca. 4 Jangkauan suhunya cukup lebar –40 °C sampai dengan 350 °C. Besaran dan Pengukuran 19 Tugas 1.3 Sedangkan kerugiannya adalah sebagai berikut. 1 Harga raksa mahal. 2 Raksa tidak dapat mengukur suhu yang sangat rendah.

b. Alkohol

Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer adalah sebagai berikut. 1 Untuk menaikkan suhu kecil, alkohol mengalami perubahan volume lebih besar sehingga dapat mengukur suhu dengan teliti. 2 Dapat mengukur suhu yang sangat rendah. Sedangkan kerugiannya adalah sebagai berikut. 1 Titik didih rendah 78 °C sehingga pemakaiannya terbatas. 2 Tidak berwarna, sehingga perlu diberi warna agar mudah dilihat. 3 Membasahi dinding kaca. Diskusikan dengan temanmu, mengapa air tidak digunakan untuk mengisi tabung termometer

4. Skala Suhu dan Perbandingannya

Tahukah kamu skala termometer apa saja yang sering digunakan? Sampai saat ini ada empat jenis skala suhu yang sering digunakan di antaranya adalah skala Celsius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin. Mari mempelajari dan memahami perbedaan keempat skala termometer tersebut.

a. Skala Celsius

Skala Celsius merupakan skala yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Tahukah kamu siapa yang menetapkan skala Celsius? Skala Celsius ditetapkan oleh seorang fisikawan Swedia yang bernama Andreas Celsius 1701 – 1744. Skala temperatur Celsius menggunakan satuan Derajat Celsius simbol °C. Pada skala Celsius, titik beku air ditetapkan sebagai titik tetap bawah, yaitu sebesar 0 °C dan titik didih air ditetapkan sebagai titik tetap atas, yaitu sebesar 100 °C. Jarak antara kedua titik tetap ini dibagi menjadi 100 skala.

b. Skala Fahrenheit

Pada skala Fahrenheit, titik beku air ditetapkan sebesar 32 °F dan titik didih air ditetapkan sebesar 212 °F. Jarak kedua titik tetap ini dibagi dalam 180 skala. Skala Fahrenheit banyak digunakan di Inggris, Kanada, dan Amerika Serikat. Tokoh Sains Andreas Celsius Andreas Celsius 27 November 1701 – 25 April 1744 lahir di Ovanåker, Swedia. Beliau adalah seorang profesor astronomi di Uni- versitas Uppsala dari tahun 1730 hingga 1744. Pada tahun 1733 di Nuremberg, Celsius menerbitkan sebuah koleksi 316 pengamatan aurora borealis yang dibuatnya dan orang lain selama tahun 1716-1732. Di Paris beliau menggagas peng- ukuran busur meridian di Lapland dan pada 1736 mengikuti sebuah ekspedisi yang dilaksanakan untuk tujuan tersebut oleh Akademi Sains Perancis. Celsius adalah salah satu pendiri Observatorium Astronomi Uppsala pada 1741. Namanya paling dikenal sebagai pengusul skala Celsius pada tahun 1742. Tahun 1744 beliau meninggal karena penyakit tuberkulosis di Uppsala. 20 Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas VII

c. Skala Reamur

Pada skala Reamur, titik beku air ditetapkan sebesar 0 °R dan titik didih air ditetapkan sebesar 80 °R. Jarak antara kedua titik tetap ini dibagi ke dalam 80 skala. Skala Reamur jarang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

d. Skala Kelvin

Tahukah kamu siapakah yang menetapkan skala Kelvin? Skala Kelvin ditetapkan oleh fisikawan Inggris Lord Kelvin. Skala Kelvin memiliki satuan Kelvin disingkat K, bukan °K. Pada skala Kelvin, tidak ada skala negatif karena titik beku air ditetapkan sebesar 273 K dan titik didih air ditetapkan sebesar 373 K. Hal ini berarti suhu 0 K sama dengan –273 °C. Suhu ini dikenal sebagai suhu nol mutlak. Para ilmuwan yakin bahwa pada suhu nol mutlak, molekul- molekul diam atau tidak bergerak. Dengan alasan inilah skala Kelvin sering digunakan untuk keperluan ilmiah. Skala Kelvin merupakan satuan internasional untuk temperatur. Nah, setelah kamu mengetahui skala-skala tersebut, tahukah kamu cara membandingkan antara skala Celsius dengan skala Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin? Perhatikan perbandingan skala termometer pada Gambar 1.13. Dari Gambar 1.13, diketahui bahwa 0 o C = 32 o F dan 100 o C = 212 o F, serta 100 skala Celsius = 180 skala Fahrenheit sehingga dapat dinyatakan persamaan sebagai berikut. C 0 100 C 0 5 180 9 F 32 F 32 t t t t ° ° ° ° − − = ⇔ = − − Sehingga diperoleh hubungan antara skala Celcius dan skala Fahrenheit sebagai berikut. 5 C F 32 9 t t ° ° = − .......... 1 - 1 9 F C 32 5 t t ° ° = + ......... 1 - 2 0°C skala Celsius 100°C 32°F skala Fahrenheit 0°R skala Reamur 273 K skala Kelvin 212°F 80°R 373 K 100 skala 180 skala 80 skala 100 skala Gambar 1.13 Perbandingan skala Celsius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin. Tokoh Sains Lord Kelvin Lord Kelvin adalah seorang fisikawan dan matematikawan Britania 1824 – 1907. Lahir dengan nama William Thomson di Belfast. Kelvin adalah orang pertama yang mengusulkan skala mutlak dari suhu. Studinya terhadap teori Carnot teori tentang mesin ideal dengan efisiensi mendekati 100 me- nuntunnya ke ide bahwa kalor tidak pernah berpindah secara spontan dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi, teori ini dikenal sebagai hukum kedua termodinamika.