Rumus Perbandingan Skala Termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit, Kelvin, Teladan Soal Dan Pembahasan
Saat melaksanakan pengukuran suhu dengan suatu termometer, kita memerlukan suatu acuan. Acuan ini ada didasarkan pada skala termometer. Skala ini mempunyai dua acuan, yakni titik didih dan titik beku air. Titik didih air dijadikan sebagai titik pola atas, sedangkan titik beku air dijadikan titik pola bawah, di antara keduanya dibagi dalam beberapa skala kecil.
Adapun tahapan-tahapan dalam menetapkan suhu termometer berdasarkan Andreas Celcius antara lain sebagai berikut.
■ Titik tetap bawah skala Celcius (0o) memakai suhu air yang sedang membeku (es).
■ Titik tetap atas (100o) memakai suhu air yang sedang mendidih pada tekanan udara normal yaitu 1 atm (76 cmHg).
■ Bagi jarak antara kedua titik tetap atas dan titik tetap bawah menjadi bab yang sama (100 bagian). Hal ini mengatakan bahwa jarak antara dua garis berurutan sama dengan 1oC.
Ketika mengukur temperatur dengan memakai termometer, terdapat beberapa skala yang digunakan, di antaranya yaitu skala Celcius, skala Reamur, skala Fahrenheit, dan skala Kelvin. Keempat skala tersebut mempunyai perbedaan dalam pengukuran suhunya. Perbandingan keempat jenis skala termometer tersebut, diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
1. Termometer Celsius
Dibuat oleh Anders Celcius (1701 – 1744). Ia menciptakan termometer dengan titik beku air pada skala 0 dan titik didih air pada skala 100. Termometer buatannya dikenal sebagai termometer Celcius dengan satuan suhu dalam derajat Celcius (oC). Jadi, termometer celcius mempunyai titik bawah 0oC dan titik atasnya 100oC.
2. Termometer Reamur
Dibuat oleh Antoine Ferchault de Reamur (1683 – 1757). Termometer rancangannya disebut sebagai termometer Reamur dengan titik pola bawah 0oR dan titik pola atas 80oR.
3. Termometer Fahrenheit
Dibuat oleh Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 – 1736). Ia menetapkan titik beku air pada skala 32o sebagai titik pola bawah dan titik didih air pada skala 212oC sebagai titik pola atas. Termometer hasil rancangannya disebut termometer Fahrenheit dengan satuan suhu derajat Fahrenheit (oF).
4. Termometer Kelvin
Dibuat oleh Lord Kelvin (1824 – 1904). Ia merancang termometer yang dikenal sebagai termometer Kelvin. Termometer ini mempunyai titik pola bawah 273 dan titik pola atas 373. Skala satuan suhu termometer ini dinyatakan dalam Kelvin (K) tanpa derajat.
Berdasarkan penetapan skala beberapa termometer di atas, maka sanggup dibentuk perbandingan skala termometer Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin yaitu sebagai berikut.
Tabel Perbandingan Skala Termometer
Jenis Termometer | Titik Tetap Bawah | Titik Tetap Atas | Selisih (Jumlah Skala) |
Celcius | 0oC | 100oC | 100 |
Reamur | 0oR | 80oR | 80 |
Fahrenheit | 32oF | 212oF | 180 |
Kelvin | 273 K | 373 K | 100 |
Dari nilai titik tetap atas dan titik tetap bawah keempat jenis termometer pada tabel di atas, diperoleh rumus-rumus berikut ini.
1. Rumus Perbandingan Skala Celcius dan Reamur
Pada tabel di atas, telah diketahui bahwa titik tetap bawah skala Celcius dan skala Reamur yaitu 0oC dan 0oR. Adapun titik tetap atas skala Celcius dan skala Reamur yaitu 100oC dan 80oR. Jadi, 100 skala Celcius = 80 skala Reamur. Sehingga sanggup dinyatakan persamaan berikut.
toC – 0 | = | 100 |
toR – 0 | 80 |
toC | = | 5 |
toR | 4 |
Dengan demikian diperoleh rumus hubungan antara skala Celcius dan skala Reamur sebagai berikut.
toC | = | 5 | × | toR | ………. Pers. (1) |
4 |
toR | = | 4 | × | toC | ………. Pers. (2) |
5 |
Contoh Soal:
1. Suhu tubuh Anis yaitu 30oR. Berapakah suhunya dalam skala Celcius?
Jawab:
Dengan memakai persamaan (1) diperoleh:
toC | = | 5 | × | toR |
4 |
toC | = | 5 | × | 30 |
4 |
toC | = | 37,5 |
Jadi, suhu tubuh Anis yaitu 37,5oC.
2. Suhu di suatu padang pasir yaitu 40oC. Berapakah suhunya dalam skala Reamur?
Jawab:
Dengan memakai persamaan (2) diperoleh:
toR | = | 4 | × | toC |
5 |
toR | = | 4 | × | 40 |
5 |
toR | = | 32 |
Jadi, suhu padang pasir tersebut yaitu 32oR.
2. Rumus Perbandingan Skala Celcius dan Fahrenheit
Dari tabel diketahui bahwa 0oC = 32oF dan 100oC = 212oF, serta 100 skala Celcius = 180 skala Fahrenheit, sehingga sanggup dinyatakan persamaan sebagai berikut.
toC – 0 | = | 100 |
toF – 32 | 180 |
toC | = | 5 |
toF – 32 | 9 |
Dengan demikian diperoleh rumus hubungan antara skala Celcius dan skala Fahrenheit sebagai berikut.
toC | = | 5 | × | (toF – 32) | ………. Pers. (3) |
9 |
toF | = | 9 | × | toC | + | 32 | …. Pers. (4) | |
5 |
Contoh Soal:
1. Suhu suatu ruangan yaitu 86oF. Berapakah suhu ruangan tersebut dalam skala Celcius?
Jawab:
Dengan memakai persamaan (3) diperoleh:
toC | = | 5 | × | (toF – 32) |
9 |
toC | = | 5 | × | (86 – 32) |
9 |
toC | = | 5 | × | 54 |
9 |
toC | = | 30 |
Jadi, suhu ruangan tersebut yaitu 30oC.
2. Suhu seorang anak yaitu 35oC. Berapakah suhu anak tersebut dalam skala Fahrenheit?
Jawab:
Dengan memakai persamaan (4) diperoleh:
toF | = | 9 | × | toC | + | 32 | |
5 |
toF | = | 9 | × | 35 | + | 32 | |
5 |
toF | = | 63 + 32 |
toF | = | 95 |
Jadi, suhu anak tersebut yaitu 95oF.
3. Rumus Perbandingan Skala Celcius dan Kelvin
Kelvin yaitu satuan suhu dalam Sistem Internasional (SI). Dari tabel di atas, kita ketahui bahwa 0oC = 273 K dan 100oC = 373 K. Skala Celcius dan skala Kelvin sama-sama mempunyai 100 skala sehingga diperoleh rumus hubungan skala sebagai berikut.
t K = toC + 273 ………. Pers. (5) |
toC = t K − 273 ………. Pers. (6) |
Contoh Soal:
1. Suhu suatu ruangan yaitu 27oC. Berapakah suhunya adalam skala Kelvin?
Jawab:
Dengan memakai persamaan (5) diperoleh:
t K = toC + 273 = 27 + 273 = 300
Jadi, suhu ruangan tersebut yaitu 300 K.
2. Suhu sebuah filamen lampu listrik yang sedang menyala yaitu 2.925 K. Berapakah suhu filamen lampu tersebut dalam skala Celcius?
Jawab:
Dengan memakai persamaan (6) diperoleh:
toC = t K – 273 = 2.925 – 273 = 2.652
Jadi, suhu filamen lampu listrik yang sedang menyala tersebut yaitu 2.652oC.
Contoh Soal Tambahan
1. Setarakan suhu berikut sesuai satuan yang dikehendaki.
a) 40oR = … oC
b) 20oC = … oR
c) 50oF = … oR
d) 59oF = … oC
Penyelesaian:
a) Untuk mengubah oR ke dalam oC, kita memakai faktor konversi berikut.
ToR | = | 5 | × | ToC |
4 |
40oR | = | 5 | × | 40oC |
4 |
40oR | = | 50oC |
b) Untuk mengubah oC ke dalam oR, kita memakai faktor konversi berikut.
ToC | = | 4 | × | ToR |
5 |
20oC | = | 4 | × | 20oR |
5 |
20oC | = | 16oR |
c) Untuk mengubah oF ke dalam oR, kita memakai faktor konversi berikut.
ToF | = | 4 | × | (T – 32)oR |
9 |
50oF | = | 4 | × | (50 – 32)oR |
9 |
50oF | = | 8oR |
d) Untuk mengubah oF ke dalam oC, kita memakai faktor konversi berikut.
ToF | = | 5 | × | (T – 32)oC |
9 |
59oF | = | 5 | × | (59 – 32)oC |
9 |
59oF | = | 15oC |
2. 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
3. Misalkan Ucok 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 yaitu t°C = 2/3 t°X