Suhu

Suhu atau temperatur adalah alat yang menunjukkan derajat atau ukuran panas suatu benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat, getaran. Semakin tinggi energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut^{[butuh rujukan]}.

Sebuah peta global jangka panjang suhu udara permukaan rata-rata bulanan dalam proyeksi Mollweide.

Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling dikenal adalah Celsius, Reaumur, Fahrenheit dan Kelvin. Perbandingan antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya mengikuti:

C:R:(F-32)=5:4:9

K=C+273

Suhu Kelvin memiliki nilai pembanding yang sama dengan derajat Celsius yaitu 5:5. Maka dari itu, untuk mengubah suhu tersebut ke suhu yang lain, sebaiknya menggunakan atau mengubahnya ke derajat Celsius terlebih dahulu.

Contoh:

K={\frac {4}{5}}R\times (300-273)

daripada

C={\frac {4}{5}}\times 27

Sebagai contoh:

C={\frac {5}{9}}\left({F-32}\right)

dan

F={\frac {9}{4}}{R+32}

.

Alat ukur

Artikel utama: Termometer

Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer.^[1] Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer yang berisi air raksa atau alkohol. Kata termometer ini diambil dari dua kata yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang artinya mengukur (to measure).

Tipe termometer

Beberapa tipe termometer antara lain:

termometer alkohol
termometer basal
termometer merkuri
termometer oral
termometer Galileo
termometer infra merah
termometer cairan kristal
termistor
Termometer bimetal mekanik
Termometer hambatan listrik
Termometer kebalikan
Sensor suhu celah pita silikon
six's thermometer, juga dikenal sebagai maximum minimum thermometer
termokopel
Termometer blockade coulomb

Termometer yang sering digunakan

Termometer yang biasanya dipakai sebagai berikut:

Termometer bulb (air raksa atau alkohol)

Menggunakan gelembung besar (bulb) pada ujung bawah tempat menampung cairan, dan tabung sempit (lubang kapiler) untuk menekankan perubahan volume atau tempat pemuaian cairan.
Berdasar pada prinsip suatu cairan volumenya berubah sesuai temperatur. Cairan yang diisikan kadang-kadang alkohol yang berwarna tetapi juga bisa cairan metalik yang disebut merkuri, keduanya memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan.
Ada nomor disepanjang tuba gelas yang menjadi tanda besaran temperatur.
Keutungan termometer bulb antara lain tidak memerlukan alat bantu, relatif murah, tidak mudah terkontaminasi bahan kimia sehingga cocok untuk laboratorium kimia, dan konduktivitas panas rendah.
Kelemahan termometer bulb antara lain mudah pecah, mudah terkontaminasi cairan (alkohol atau merkuri), kontaminasi gelas/kaca, dan prosedur pengukuran yang rumit (pencelupan).
Penggunaan thermometer bulb harus melindungi bulb dari benturan dan menghindari pengukuran yang melebihi skala termometer.
Sumber kesalahan termometer bulb:

- time constant effect, waktu yang diperlukan konduksi panas dari luar ke tengah batang kapiler

- thermal capacity effect, apabila massa yang diukur relatif kecil, akan banyak panas yang diserap oleh termometer dan mengurangi suhu sebenarnya

- cairan (alkohol, merkuri) yang terputus

- kesalahan pembacaan

- kesalahan pencelupan

Termometer spring

Menggunakan sebuah coil (pelat pipih) yang terbuat dari logam yang sensitif terhadap panas, pada ujung spring terdapat pointer.
Bila udara panas, coil (logam) mengembang sehingga pointer bergerak naik, sedangkan bila udara dingin logam mengkerut pointer bergerak turun. Secara umum termometer ini paling rendah keakuratannya di banding termometer bulb dan digital.
Penggunaan termometer spring harus selalu melindungi pipa kapiler dan ujung sensor (probe) terhadap benturan/ gesekan. Selain itu, pemakaiannya tidak boleh melebihi suhu skala dan harus diletakkan di tempat yang tidak terpengaruh getaran...

Termometer nonkontak

Termometer infra merah, mendeteksi temperatur secara optik selama objek diamati, radiasi energi sinar infra merah diukur, dan disajikan sebagai suhu, dengan mengetahui jumlah energi infra merah yang dipancarkan oleh objek dan emisinya, temperatur objek dapat dibedakan.

Termometer elektronik

Ada dua jenis yang digunakan di pengolahan, yakni thermocouple dan resistance thermometer. Biasanya, industri menggunakan nominal resistan 100 ohm pada 0°C sehingga disebut sebagai sensor Pt-100. Pt adalah simbol untuk platinum, sensivitas standar sensor 100 ohm adalah nominal 0.385 ohm/°C, RTDs dengan sensivitas 0.375 dan 0.392 ohm/°C juga tersedia.

Jenis-jenis Skala suhu

Daftar jenis jenis skala suhu yang sering digunakan oleh SI.

Satuan

	Celsius	Reamur	Fahrenheit	Kelvin
Titik didih	100	80	212	373
Titik beku	0	0	32	273
Selisih kedua titik	100	80	180	100
perbandingan	5	4	9	5

Mengacu pada SI, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celsius, Fahrenheit, dan Reamur.

Pada skala Celsius, 0 °C adalah titik di mana air membeku dan 100 °C adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celsius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 (atau 273.15 untuk lebih tepatnya).

Skala Fahrenheit adalah skala umum yang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32 °F dan titik didih air adalah 212 °F.

Sebagai satuan baku, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis suhu 20 K saja, tidak perlu 20° K.

Konversi skala

Cara mudah untuk mengubah dari Celsius, Fahrenheit, dan Reamur adalah dengan mengingat perbandingan C:F:R = 5:9:4. Caranya, adalah

$({\text{Skala tujuan}})/({\text{Skala awal}})\times {\text{Suhu}}$ .

Dari Celsius ke Fahrenheit setelah menggunakan cara itu, ditambahkan 32.

77°F pada skala Celsius adalah ${\frac {5}{9}}\times (77-32)=25$

Daftar rumus skala suhu

Tabel berikut memuat rumus konversi suhu.

Dari	ke
Dari	Celsius	Reamur	Fahrenheit	Kelvin
Celsius		${\frac {4}{5}}C$	${\frac {9}{5}}{C+32}$	${C+273}$
Reamur	${\frac {5}{4}}R$		${\frac {9}{4}}{R+32}$	${\frac {5}{4}}{R+273}$
Fahrenheit	${\frac {5}{9}}\left({F-32}\right)$	${\frac {4}{9}}\left({F-32}\right)$		${\frac {5}{9}}\left({F+459.4}\right)$
Kelvin	${K-273}$	${\frac {4}{5}}\left({K-273}\right)$	${\frac {9}{5}}{K-459.4}$

Konversi skala termometer

${\frac {T_{x}-X_{b}}{X_{a}-X_{b}}}={\frac {T_{y}-Y_{b}}{Y_{a}-Y_{b}}}$

keterangan:

$X_{a}$ = titik tetap atas termometer X
$X_{b}$ = titik tetap bawah termometer X
$T_{x}$ = suhu pada termometer X
$Y_{a}$ = titik tetap atas termometer Y
$Y_{b}$ = titik tetap bawah termometer Y
$T_{y}$ = suhu pada termometer Y

Contoh soal:

Suhu es yang sedang melebur dan suhu air mendidih jika diukur dengan termometer X masing - masing besarnya 10 derajat X dan 105 derajat X. Jika suhu suatu benda diukur dengan termometer celcius adalah 60 derajat C. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X?

${\frac {T_{x}-10}{105-10}}={\frac {60-0}{100-0}}$
${\frac {T_{x}-10}{95}}={\frac {60}{100}}$
$T_{x}-10=57$
$T_{x}=67$

Lihat pula

Referensi

^ "Thermometer". education.nationalgeographic.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2023-05-16.

Bacaan lanjutan

Adkins, C.J. (1968/1983). Equilibrium Thermodynamics, (1st edition 1968), third edition 1983, Cambridge University Press, Cambridge UK, ISBN 0-521-25445-0.
Buchdahl, H.A. (1966). The Concepts of Classical Thermodynamics, Cambridge University Press, Cambridge Food Thermometers.
Jaynes, E.T. (1965). Gibbs vs Boltzmann entropies, American Journal of Physics, 33(5), 391–398.
Middleton, W.E.K. (1966). A History of the Thermometer and its Use in Metrology, Johns Hopkins Press, Baltimore.
Miller, J (2013). "Cooling molecules the optoelectric way". Physics Today. 66 (1): 12–14. Bibcode:2013PhT....66a..12M. doi:10.1063/pt.3.1840. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2016-05-15. Diakses tanggal 2020-01-28.
Partington, J.R. (1949). An Advanced Treatise on Physical Chemistry, volume 1, Fundamental Principles. The Properties of Gases, Longmans, Green & Co., London, pp. 175–177.
Pippard, A.B. (1957/1966). Elements of Classical Thermodynamics for Advanced Students of Physics, original publication 1957, reprint 1966, Cambridge University Press, Cambridge UK.
Quinn, T.J. (1983). Temperature, Academic Press, London, ISBN 0-12-569680-9.
Schooley, J.F. (1986). Thermometry, CRC Press, Boca Raton, ISBN 0-8493-5833-7.
Roberts, J.K., Miller, A.R. (1928/1960). Heat and Thermodynamics, (first edition 1928), fifth edition, Blackie & Son Limited, Glasgow.
Thomson, W. (Lord Kelvin) (1848). On an absolute thermometric scale founded on Carnot's theory of the motive power of heat, and calculated from Regnault's observations, Proc. Camb. Phil. Soc. (1843/1863) 1, No. 5: 66–71.
Thomson, W. (Lord Kelvin) (March 1851). "On the Dynamical Theory of Heat, with numerical results deduced from Mr Joule's equivalent of a Thermal Unit, and M. Regnault's Observations on Steam". Transactions of the Royal Society of Edinburgh. XX (part II): 261–268, 289–298.
Truesdell, C.A. (1980). The Tragicomical History of Thermodynamics, 1822–1854, Springer, New York, ISBN 0-387-90403-4.
Tschoegl, N.W. (2000). Fundamentals of Equilibrium and Steady-State Thermodynamics, Elsevier, Amsterdam, ISBN 0-444-50426-5.
Zeppenfeld, M.; Englert, B.G.U.; Glöckner, R.; Prehn, A.; Mielenz, M.; Sommer, C.; van Buuren, L.D.; Motsch, M.; Rempe, G. (2012). "Sysiphus cooling of electrically trapped polyatomic molecules". Nature. 491 (7425): 570–573. arXiv:1208.0046  . Bibcode:2012Natur.491..570Z. doi:10.1038/nature11595. PMID 23151480.

[1] "Thermometer". education.nationalgeographic.org (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2023-05-16.

[1]