Prinsip Kerja Termometer Zat Cair (Raksa Dan Alkohol)
Tahukah kalian kenapa insan disebut sebagai “makluk berdarah panas” atau dalam bahasa Ilmiah disebut homoiotermik?
Berdarah panas di sini bukan berarti darah kita panas menyerupai ketika air sedang mendidih. Manusia dikatakan berdarah panas alasannya suhu tubuh insan akan berubah menyesuaikan dengan suhu sekitarnya. Tidak hanya insan saja yang berdarah panas, sebagian besar binatang mamalia dan kelompokaves (burung) juga berdarah panas menyerupai anjing, kucing, sapi, burung bangau dan sebagainya.
Berbicara mengenai suhu, tahukah kalian apa yang dimaksud dengan suhu atau temperatur itu?
Coba kalian sentuh es batu! Terasa dingin, bukan? Coba pegang lampu bolam yang sedang menyala! Terasa panas, bukan? Derajat panas atau masbodoh yang dialami kedua benda tersebut dinamakan suhu. Suhu sanggup dirasakan oleh tangan kita melalui syaraf yang ada pada kulit dan diteruskan ke otak, sehingga kita menyatakan panas atau dingin. Namun, kulit kita tidak sanggup dijadikan sebagai alat ukur suhu suatu benda.
Jika kulit tidak sanggup dijadikan sebagai alat ukur suhu suatu benda, kemudian alat apakah yang sanggup dipakai untuk mengukur suhu?
Alat yang dipakai untuk mengukur suhu suatu benda disebut termometer. Kata “termometer” berasal dari bahasa Yunani, yaitu thermos yang berarti panas dan meter yang berarti mengukur. Sebuah termometer biasanya terdiri dari sebuah pipa beling berongga yang berisi zat cair (alkohol atau air raksa), dan bab atas cairan yakni ruang hampa udara. Perhatikan bagian-bagian termometer dan fungsinya berikut ini.
Keterangan:
■ Tabung gelas merupakan tubuh termometer yang di dalamnya berisi komponen utama termometer menyerupai pipa kapiler dan juga skala termometer.
■ Pipa kaca (pipa kapiler) merupakan tabung sempit berisi zat cair dalam hal ini raksa. Fungsi dari pipa kapiler ini yakni daerah terjadinya pemuaian raksa. Ketika raksa memuai (bertambah volume) maka raksa akan naik ke atas pipa kapiler, sebaliknya jikalau raksa menyusut, maka akan turun ke bawah.
■ Skala merupakan bab termometer berupa garis-garis berisi angka. Fungsi dari skala ini yakni untuk menunjuk derajat suhu suatu benda. Semakin besar angka yang ditunjukkan pada skala maka semakin besar pula suhu benda tersebut, begitupun sebaliknya.
■ Zat cair pengisi termometer (raksa) merupakan bab yang paling penting, alasannya berfungsi sebagai komponen untuk mengindikasikan derajat suhu suatu benda. Ketika suhu benda tinggi (panas), maka raksa akan memuai. Sebaliknya, apabila suhu benda rendah (dingin), maka raksa akan menyusut.
■ Lekukan biasanya terdapat pada kolom raksa sebuah termometer badan. Lekukan ini berfungsi biar zat cair yang telah memuai tidak gampang turun kembali. Jadi, sebelum termometer tubuh digunakan, kita harus mengibas-ngibaskan termometer tersebut terlebih dahulu biar raksa turun.
■ Tandon (reservoir) merupakan bab paling bawah pada termometer yang berfungsi sebagai titik daerah kontak antara benda yang akan diukur suhunya dengan termometer.
Terdapat empat skala yang dipakai dalam pengukuran suhu, yaitu skala Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin.
1. Termometer Celsius
Dibuat oleh Anders Celsius dari Swedia pada tahun 1701 - 1744.
• Titik tetap atas memakai air yang sedang mendidih (100 0 C).
• Titik tetap bawah memakai air yang membeku atau es yang sedang mencair (00 C).
• Perbandingan skalanya 100.
2. Termometer Reamur
Dibuat oleh Reamur dari Perancis pada tahun 1731.
• Titik tetap atas memakai air yang mendidih (800 R).
• Titik tetap bawah memakai es yang mencair (00 R).
• Perbandingan skalanya 80.
3. Termometer Fahrenheit
Dibuat oleh Daniel Gabriel Fahrenheit dari Jerman pada tahun 1986 - 1736
• Titik tetap atas memakai air mendidih (212o F).
• Titik tetap bawah memakai es mencair (00o F).
• Perbandingan skalanya 180.
4. Termometer Kelvin
Dibuat oleh Kelvin dari Inggris pada tahun 1848-1954
• Titik tetap atas memakai air mendidih (373 K).
• Titik tetap bawah memakai es mencair (273 K).
• Perbandingan skalanya 100.
Berdasarkan penetapan skala beberapa termometer di atas, maka sanggup dibentuk perbandingan skala termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin sebagai berikut.
Tabel Perbandingan Skala Termometer
No. | Jenis Termometer | Titik Tetap Bawah | Titik Tetap Atas | Selisih (Jumlah Skala) |
1. | Celcius | 0oC | 100oC | 100 |
2. | Reamur | 0oR | 80oR | 80 |
3. | Fahrenheit | 32oF | 212oF | 180 |
4. | Kelvin | 273 K | 373 K | 100 |
Bagaimanakah prinsip atau cara kerja termometer zat cair (raksa dan alkohol) dalam mengukur suhu suatu benda?
Jawaban singkat:
Termometer bekerja dengan memanfaatkan perubahan sifat-sifat fisis benda tanggapan perubahan suhu. Termometer berupa tabung beling yang di dalamnya berisi zat cair, yaitu raksa atau alkohol. Pada suhu yang lebih tinggi, raksa dalam tabung memuai sehingga menunjuk angka yang lebih tinggi pada skala. Sebaliknya, pada suhu yang lebih rendah raksa dalam tabung menyusut sehingga menunjuk angka yang lebih rendah pada skala.
Pernahkah kalian menyaksikan ibu ketika sedang memasak air di dapur? Jika pernah, coba kalian perhatikan volume air yang sedang dipanaskan. Saat air dipanaskan, suhu air akan meningkat. Peristiwa selanjutnya yakni volume air tersebut juga meningkat. Begitupun sebaliknya, dikala air didinginkan, volume air tersebut juga menurun.
Dengan demikian, termometer dibentuk menurut prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau didinginkan. Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan, sedangkan apabila didinginkan volume zat cair akan berkurang. Naik atau turunnya zat cair tersebut dipakai sebagai teladan untuk memilih suhu suatu benda.
Jawaban lengkap:
Prinsip dasar kerja termometer yakni pemuian zat cair yang mempunyai sifat termometrik. Sifat termometrik yakni perubahan sifat zat (yang mencakup warna, volume, tekanan, daya hantar listrik) tanggapan perubahan suhu. Suatu benda dikatakan mempunyai sifat termometrik apabila mempunyai ciri-ciri atau karakteristik sebagai berikut.
1. | Jika benda dipanaskan akan memuai dan jikalau didinginkan akan menyusut |
2. | Jika dua benda yang suhunya tidak sama disentuhkan (dicampurkan) akan terjadi perpindahan panas dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Pada risikonya suhu kedua benda akan sama. |
Termometer bekerja menurut pemuian zat cair yang ada pada reservoir. Cara menggunakannya yakni dengan menyentuhkan resevoir pada benda yang akan diukur suhunya. Apabila reservoir (tandon air raksa/alkohol) bersentuhan dengan benda yang bersuhu panas, maka zat cair dalam reservoir akan memuai. Arah pemuaian zat cair dalam reservoir akan menuju jalur pipa kapiler yang berisi skala. Semakin tinggi suhu suatu benda maka zat pada pipa kapiler akan semakin tinggi.
Sebaliknya apabila reservoir bersentuhan dengan benda yang bersuhu rendah maka zat cair dalam reservoir akan menyusut, sehingga permukaan zat cair pada pipa kapiler yang diberi skala akan turun. Tinggi rendahnya suatu benda yang diukur suhunya sanggup dilihat dari tinggi permukaan zat cair pada pipa kapiler.
Pada prinsipnya semua zat cair sanggup dipakai untuk mengisi reservoir sebuah termometer. Hingga kini yang paling banyak dipakai untuk mengisi reservoir termometer yakni air raksa (Hydragyrum diberi simbol Hg). Keunggulan air raksa dibandingkan dengan zat cair yang lain adalah:
1. | dapat menyerap panas suatu benda yang akan diukur sehingga temperatur air raksa sama dengan temperatur benda yang diukur |
2. | dapat dipakai untuk mengukur temperatur yang rendah sampai temperatur yang lebih tinggi alasannya air raksa mempunyai titik beku pada temperatur –39°C dan titik didihnya pada temperatur 357°C |
3. | tidak membasahi dinding tabung sehingga pengukurannya menjadi lebih teliti |
4. | pemuaian air raksa teratur atau linear terhadap kenaikan temperatur, kecuali pada temperatur yang sangat tinggi |
5. | mudah dilihat alasannya air raksa sanggup memantulkan cahaya |
Selain air raksa, sanggup juga dipakai alkohol untuk mengisi tabung termometer. Akan tetapi, alkohol tidak sanggup mengukur temperatur yang tinggi alasannya titik didihnya 78°C, namun alkohol sanggup mengukur temperatur yang lebih rendah alasannya titik bekunya pada temperatur –144°C. Jadi, termometer yang berisi alkohol baik untuk mengukur temperatur yang rendah, tetapi tidak sanggup mengukur temperatur yang lebih tinggi.
Untuk mengukur suhu di atas 375oC dipakai termometer jenis lain, yaitu: termometer digital, termometer logam dan termometer optik (berdasarkan spektrum cahaya). Pengukuran suhu memakai termometer optik tidak menyentuh benda secara langsung, alasannya pada umumnya benda terletak sangat jauh atau bendanya berpijar.
Misalnya mengukur suhu bintang atau mengukur suhu pada tungku pengecoran logam. Spektrum berwarna biru lebih panas dibandingkan dengan spektrum berwarna merah. Hasil scaner oleh termometer optik pada tanur peleburan besi, warna biru renta mengatakan suhu yang paling tinggi, warna merah mengatakan suhu yang lebih rendah.
Meskipun hampir semua jenis zat cair sanggup dipakai sebagai materi pengisi termometer namun kenyataannya air tidak sanggup dipakai untuk mengisi termometer alasannya beberapa alasan, yaitu sebagai berikut.
1. | Air membasahi dinding kaca. |
2. | Air tidak bewarna sehingga sulit dibaca batas ketinggiannya. |
3. | Jangkauan suhu air terbatas yaitu 0oC – 100oC. |
4. | Perubahan volume air sangat kecil ketika suhu dinaikkan. |
5. | Hasil pembacaan yang diperoleh kurang teliti alasannya air penghantar panas yang jelek. |