Kumpulan Pola Soal Konversi Satuan Suhu (Celcius, Reamur, Fahrenheit Dan Kelvin) Beserta Pembahasannya
Konsep Suhu
Jika kita membahas perihal suhu suatu benda, tentu terkait dekat dengan panas atau dinginnya benda tersebut. Dengan alat perasa, kita sanggup membedakan benda yang panas, hangat atau dingin. Benda yang panas kita katakan suhunya lebih tinggi dari benda yang hangat atau benda yang dingin. Benda yang hangat suhunya lebih tinggi dari benda yang dingin.
Dengan alat perasa kita hanya sanggup membedakan suhu suatu benda secara kualitatif. Akan tetapi di dalam fisika kita akan menyatakan panas, hangat, cuek dan sebagainya secara eksak yaitu secara kuantitatif (dengan angka-angka).
Secara sederhana suhu didefinisikan sebagai derajad panas dinginnya suatu benda. Ada beberapa sifat benda yang berubah apabila benda itu dipanaskan, antara lain yakni warnanya, volumnya, tekanannya dan daya hantar listriknya. Sifat-sifat benda yang berubah alasannya yakni dipanaskan disebut sifat termometrik. Suhu termasuk besaran pokok dalam fisika yang dalam SI bersatuan Kelvin.
Alat Ukur Suhu
Untuk menyatakan suhu suatu benda secara kuantitatif dibutuhkan alat ukur yang disebut termometer. Ada beberapa jenis termometer dengan memakai konsep perubahan-perubahan sifat alasannya yakni pemanasan. Pada termometer raksa dan termometer alkohol memakai sifat perubahan volum alasannya yakni pemanasan.
Ada beberapa termometer yang memakai sifat perubahan volum alasannya yakni pemanasan, antara lain: Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Masing-masing termometer tersebut memiliki ketentuan-ketentuan tertentu dalam menetapkan nilai titik didih air dan titik beku air pada tekanan 1 atm, ibarat terlihat pada gambar di bawah ini.
Dari gambar di atas, sanggup ditulis dalam bentuk tabel sebagai berikut,
No. | Termometer | Titik tetap bawah | Titik tetap atas | Jumlah skala |
1 | Celcius | 0oC | 100oC | 100 |
2 | Reamur | 0oR | 80oC | 80 |
3 | Fahrenheit | 32oF | 212oF | 180 |
4 | Kelvin | 273 K | 373 K | 100 |
Perbandingan jumlah skalanya yakni sebagai berikut:
tC : tR : (tF – 32) = 100 : 80 : 180 | atau | tC : tR : (tF – 32) = 5 : 4 : 9 |
Perubahan suhu dari celcius ke kelvin dan dari kelvin ke celcius, alasannya yakni jumlah skalanya sama, maka ditulis sebagai berikut.
toC = (t + 273)K | atau | tK = (t – 273)oC |
Keterangan:
tC = skala yang ditunjukkan termometer celcius (oC)
tR = skala yang ditunjukkan termometer reamur (oR)
tF = skala yang ditunjukkan termometer fahrenheit (oF)
tK = skala yang ditunjukkan termometer kelvin (K)
Secara umum, hubungan skala termometer yang satu dengan yang lain yakni ibarat yang diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Termometer X dengan titik tetap bawah (tb)X dan titik tetap atas (ta)X. Termometer Y dengan titik tetap bawah (tb)Y dan titik tetap atas (ta)Y. Titik tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer di atas yakni suhu dikala es melebur dan suhu dikala air mendidih pada tekanan 1 atmosfer.
Dengan membandingkan perubahan suhu dan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan sebagai berikut.
(ta)X – tX | = | (ta)Y – tY |
(ta)X – (tb)X | (ta)Y – (tb)Y |
Keterangan:
(ta)X = titik tetap atas termometer X
(tb)X = titik tetap bawah termometer X
tX = suhu pada termometer X
(ta)Y = titik tetap atas termometer Y
(tb)Y = titik tetap bawah termometer Y
tY = suhu pada termometer Y
Contoh Soal Konversi Satuan Suhu
Berikut ini yakni beberapa rujukan soal perihal konversi atau pengubahan satuan suhu yang mencakup Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin lengkap dengan pembahasannya. Silahkan kalian pelajari baik-baik.
1. Sebuah zat cair diukur suhunya memakai termometer celcius diperoleh angka 40oC. Berapakah jikalau zat cair tersebut diukur suhunya menggunakan:
a. Termometer reamur
b. Termometer fahrenheit
c. Termometer kelvin
Penyelesaian:
Diketahui:
tc = 40oC
Ditanyakan: tR, tF, dan T
Jawab:
a. Mengubah skala celcius ke reamur
perbandingan skala termometer reamur dan celcius yakni sebagai berikut.
tR | = | 4 |
tC | 5 |
Maka:
tR = 4/5 × tC
tR = 4/5 × 40
tR = 32
Jadi, ketika diukur dengan termometer reamur, suhunya yakni 32oR.
b. Mengubah skala celcius ke fahrenheit
perbandingan skala termometer fahrenheit dan celcius yakni sebagai berikut.
tF – 32 | = | 9 |
tC | 5 |
Maka:
tF – 32 = 9/5 × tC
tF – 32 = 9/5 × 40
tF – 32 = 72
tF = 72 + 32
tF = 104
Jadi, ketika diukur dengan termometer fahrenheit, suhunya yakni 104oF.
c. Mengubah skala celcius ke kelvin
untuk mengkonversi satuan suhu dari celcius ke kelvin kita pribadi saja memakai rumus berikut.
T = tC + 273
T = 40 + 273
T = 313
Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya yakni 313 K.
2. Suhu sebuah filamen lampu listrik yang sedang menyala yakni 2.925 K. Berapakah suhu filamen lampu tersebut dalam skala Celcius?
Jawab:
Dengan memakai kesetaraan Celcius ke Kelvin diperoleh:
toC = tK – 273 = 2.925 – 273 = 2.652
Jadi, suhu filamen lampu listrik yang sedang menyala tersebut yakni 2.652oC.
3. Sebuah termometer X sesudah ditera dengan termometer Celcius di sanggup 40oC = 80oX dan 20oC = 50oX. Jika suhu sebuah benda 80oC, maka berapa oX suhu benda tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
40oC = 80oX
20oC = 50oX
Ditanya: 80oC = ... oX
Jawab:
Untuk mempermudah dalam memahami soal di atas, perhatikan gambar ilustrasi berikut ini.
Berdasarkan gambar di atas, maka keseteraan skala pada termometer Celcius dan termometer X yakni sebagai berikut.
80 – 40 | = | tX – 80 |
80 – 20 | tX – 50 |
40 | = | tX – 80 |
60 | tX – 50 |
4 | = | tX – 80 |
6 | tX – 50 |
4(tX – 50) = 6(tX – 80)
4tX – 200 = 6tX – 480
6tX – 4tX = 480 – 200
2tX = 280
tX = 280/2
tX = 140
Jadi, 80oC = 140oX
4. Suhu udara di ruangan 95oF. Nyatakan suhu tersebut ke dalam skala Kelvin!
Penyelesaian:
95oF = 5/9 (95 – 32) = 35oC
35oK = (35 + 273) K = 308 K
5. Misalkan Anis menciptakan sebuah termometer yang disebut dengan termometer X. Pada termometer ini air membeku pada 0°X dan air mendidih pada 150°X. Bagaimanakah hubungan termometer ini dengan termometer dalam skala Celsius?
Jawab
Pada termometer X, rentang temperatur yang dimilikinya, yakni dari 0°X – 150°X sehingga skala pada termometer ini dibagi dalam 150 skala. Perbandingan antara termometer X dan termometer Celsius, yakni
C – 0 | = | X – 0 |
100 | 150 |
ToC | = | 100 | ToX → | = | 2 | ToX |
150 | 3 |
Jadi, hubungan antara termometer ini dengan termometer Celsius yakni t°C = 2/3 t°X .
6. Suatu termometer X mengukur suhu es sedang melebur pada −10oX dan mengukur suhu air mendidih pada 110oX. Termometer Celcius mengukur suhu benda tersebut yakni 40oC. Berapa suhu benda tersebut jikalau diukur dengan termometer X?
Penyelesaian:
Diketahui:
(tb)X = −100X
(ta)X = 1100X
tC = 400C
Titik tetap atas termometer Celcius yakni 100oC dan titik tetap bawahnya yakni 0oC sehingga:
(ta)C = 1000C
(tb)C = 00C
Ditanyakan: tX
Jawab:
(ta)X – tX | = | (ta)C – tC |
(ta)X – (tb)X | (ta)C – (tb)C |
110 – tX | = | 100 – 40 |
110 – (−10) | 100 – 0 |
110 – tX | = | 60 |
120 | 100 |
110 – tX | = | 6 |
120 | 10 |
10(110 – tX) = (120)(6)
1100 – 10tX = 720
10tX = 1100 – 720
10tX = 380
tX = 380/10
tX = 38
Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer X yakni 38oX.
7. Pada waktu animo cuek terdapat laporan cuaca dari Inggris di mana suhu udara mencapai 14oF. Berapakah suhunya jikalau diukur menggunakan:
a. Termometer reamur
b. Termometer celcius
c. Termometer kelvin
Penyelesaian:
Diketahui:
tF = 14oF
Ditanyakan: tR, tC, dan T
Jawab:
a. Mengubah skala fahrenheit ke reamur
perbandingan skala termometer reamur dan fahrenheit yakni sebagai berikut.
tR | = | 4 |
tF – 32 | 9 |
Maka:
tR = 4/9 × (tF – 32)
tR = 4/9 × (14 – 32)
tR = 4/9 × (–18)
tR = –8
Jadi, ketika diukur dengan termometer reamur, suhunya adalah –8oR.
b. Mengubah skala fahrenheit ke celcius
perbandingan skala termometer celcius dan fahrenheit yakni sebagai berikut.
tC | = | 5 |
tF – 32 | 9 |
Maka:
tC = 5/9 × (tF – 32)
tC = 5/9 × (14 – 32)
tC = 5/9 × (–18)
tC = –10
Jadi, ketika diukur dengan termometer celcius, suhunya adalah –10oC.
c. Mengubah skala fahrenheit ke kelvin
perbandingan skala termometer kelvin dan fahrenheit yakni sebagai berikut.
T – 273 | = | 5 |
tF – 32 | 9 |
Maka:
T – 273 = 5/9 × (tF – 32)
T – 273 = 5/9 × (14 – 32)
T – 273 = 5/9 × (–18)
T – 273 = –10
T = –10 + 273
T = 263
Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya yakni 263 K.
8. Termometer X dirancang sanggup mengukur air membeku pada skala - 40 dan air mendidih pada skala 160. Jika suatu benda diukur dengan termometer Reamur menawarkan nilai 20oR maka tentukan nilai yang ditunjuk dikala diukur dengan termometer X!
Penyelesaian:
Diketahui:
(tb)X = −40oX
(ta)X = 160 oX
tR = 20
Titik tetap atas termometer Reamur yakni 80oR dan titik tetap bawahnya yakni 0oR sehingga:
(ta)R = 0oR
(tb)R = 80oR
Ditanyakan: tX?
Jawab:
(ta)X – tX | = | (ta)R – tR |
(ta)X – (tb)X | (ta)R – (tb)R |
160 – tX | = | 80 – 20 |
160 – (−40) | 80 – 0 |
160 – tX | = | 60 |
200 | 80 |
160 – tX | = | 6 |
200 | 8 |
8(160 – tX) = (200)(6)
1280 – 8tX = 1200
8tX = 1280 – 1200
8tX = 80
tX = 80/8
tX = 10
Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer X yakni 10oX.
9. Sepotong logam dipanaskan dan diukur dengan termometer optik menawarkan skala 36oR. Berapakah suhunya jikalau diukur menggunakan:
a. Termometer celcius
b. Termometer fahrenheit
c. Termometer kelvin
Penyelesaian:
Diketahui:
tR = 36oR
Ditanyakan: tC, tF, dan T
Jawab:
a. Mengubah skala reamur ke celcius
perbandingan skala termometer celcius dan reamur yakni sebagai berikut.
tC | = | 5 |
tR | 4 |
Maka:
tC = 5/4 × tR
tC = 5/4 × 36
tC = 45
Jadi, ketika diukur dengan termometer celcius, suhunya yakni 45oC.
b. Mengubah skala reamur ke fahrenheit
perbandingan skala termometer fahrenheit dan reamur yakni sebagai berikut.
tF – 32 | = | 9 |
tR | 4 |
Maka:
tF – 32 = 9/4 × tR
tF – 32 = 9/4 × 36
tF – 32 = 81
tF = 81 + 32
tF = 113
Jadi, ketika diukur dengan termometer fahrenheit, suhunya yakni 113oF.
c. Mengubah skala reamur ke kelvin
perbandingan skala termometer kelvin dan reamur yakni sebagai berikut.
T – 273 | = | 5 |
tR | 4 |
Maka:
T – 273 = 5/4 × tR
T – 273 = 5/4 × 36
T – 273 = 45
T = 45 + 273
T = 318
Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya yakni 318 K.
10. Suhu es yang sedang melebur dan suhu air mendidih apabila diukur dengan termometer A masing-masing besarnya 10oA dan 130oA. Suhu suatu benda diukur dengan termometer skala Fahrenheit sebesar 62oF. Berapa suhu benda tersebut jikalau diukur dengan termometer A?
Penyelesaian:
Diketahui:
(tb)A = 10oA
(ta)A = 130oA
tF = 62oF
Titik tetap atas termometer Fahrenheit yakni 212oF dan titik tetap bawahnya yakni 320F sehingga:
(ta)F = 212oF
(tb)F = 32oF
Ditanyakan: tA?
Jawab:
(ta)A – tA | = | (ta)F – tF |
(ta)A – (tb)A | (ta)F – (tb)F |
130 – tA | = | 212 – 62 |
130 – (10) | 212 – 32 |
130 – tA | = | 150 |
120 | 180 |
130 – tA | = | 5 |
120 | 6 |
6(130 – tA) = (120)(5)
780 – 6tA = 600
6tA = 780 – 600
6tA = 180
tA = 180/6
tA = 30
Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer A yakni 30oA.