Jenis-jenis Termometer
Seperti diketahui, alat untuk mengukur suhu dinamakan termometer.
Termometer dibuat berdasarkan sifat termometrik bahan, yaitu kepekaan
bahan terhadap perubahan suhu atau perubahan besaran fisika akibat
perubahan suhu. Beberapa contoh perubahan besaran fisika yang dapat
digunakan untuk membuat termometer adalah pemuaian zat cair dalam pipa
kapiler, perubahan hambatan listrik kawat platina, pemuaian keping
bimetal, dan perubahan tekanan gas pada volume tetap.
- Termometer Zat Cair
Termometer zat cair yang paling banyak dijumpai dalam kehidupan
sehari-hari adalah termometer yang bahan pengisinya zat cair, misalnya
raksa. Pada umumnya zat cair memiliki pemuaian yang tidak teratur.
Misalnya, air apabila dipanaskan dari suhu 0oC – 4oC volumenya justru menyusut. Akan tetapi, raksa memiliki pemuaian yang teratur.
Suhu pada alat penetas telur atau inkubator perlu diatur dan
dipertahankan supaya nilai tetap. Artinya, inkubator memerlukan alat
untuk mengatur suhu. Alat ini dikenal dengan istilah termostat. Bimetal
merupakan salah satu alat yang dapat digunakan sebagai termostat. Gambar di samping menunjukkan prinsip kerja termostat. Apabila suhunya naik, kontak
putus karena bimetal melengkung ke atas. Sebaliknya, jika suhu turun
kontak tersambung lagi sehingga arus mengalir dan pemanasan berlangsung
lagi. Proses ini berlangsung terus sehingga suhu dapat diatur pada
interval tertentu.
Termometer Raksa
termometer raksa |
Termometer raksa adalah termometer yang
bahan pengisinya adalah raksa. Sebagai contoh termometer raksa adalah
termometer skala Celsius. Gambar di bawah menunjukkan termometer raksa yang
digunakan di laboratorium. Bagaimanakah prinsip kerja termometer ini?
Raksa dalam termometer akan memuai apabila dipanaskan. Pemuaian ini
menyebabkan raksa mengisi pipa kapiler dan menunjuk pada skala tertentu.
Nah, skala yang ditunjukkan oleh termometer ini menunjukkan suhu benda
yang diukur.
Beberapa keuntungan apabila raksa digunakan sebagai bahan pengisi termometer adalah
- raksa mengkilap dan tidak membasahi dinding kaca;
- raksa merupakan penghantar yang baik sehingga suhunya mudah menyesuaikan dengan suhu benda yang diukur;
- pemuaiannya teratur;
- memiliki titik didih yang tinggi (357oC) sehingga dapat digunakan untuk mengukur suhu tinggi; dan
- kalor jenisnya kecil sehingga dengan perubahan panas sedikit saja sudah cukup untuk mengubah suhu.
Adapun kerugian menggunakan raksa sebagai bahan pengisi termometer adalah
- mahal,
- memiliki titik beku rendah (–39oC) sehingga tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu rendah, dan
- beracun, sehingga apabila termometer pecah dapat menyebabkan keracunan.
Termometer Alkohol
Alkohol juga dapat digunakan sebagai
bahan pengisi termometer. Beberapa keuntungan apabila alkohol
digunakan sebagai bahan pengisi termometer adalah
- jika dibandingkan dengan raksa, alkohol lebih murah;
- pemuaiannya teratur; dan
- titik beku alkohol sangat rendah (–115oC) sehingga termometer alkohol dapat digunakan untuk mengukur suhu rendah.
Adapun kerugian menggunakan raksa sebagai bahan pengisi termometer adalah
- membasahi dinding;
- titik didih alkohol sangat rendah (–78oC) sehingga pemakaiannya menjadi terbatas; dan
- kalor jenisnya besar sehingga perlu perubahan panas yang besar untuk mengubah suhu.
Mengapa air tidak dapat digunakan sebagai bahan pengisi termometer?
Ada beberapa alasan sehingga air tidak dapat digunakan sebagai bahan
pengisi termometer:
- air membasahi dinding;
- pada kondisi normal air membeku pada suhu 0oC dan mendidih pada suhu 100oC sehingga jangkauan pengukurannya menjadi sangat terbatas; dan
- air dipanaskan dari suhu 0oC – 4oC volumenya justru menyusut.
Ada beberapa termometer zat cair yang dapat dijumpai dalam kehidupan
sehari-hari. Akan tetapi, kita hanya akan membahas tiga termometer saja,
yaitu: termometer klinis, termometer dinding, dan termometer maksimum
minimum Six.
Termometer Klinis
termometer klinis |
Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia. Oleh
karena itu, termometer ini sering disebut termometer suhu badan.
Bagian-bagian dari termometer klinis adalah tabung raksa, bagian yang
menyempit, dan pipa kapiler. Zat cair yang digunakan untuk
bahan pengisi termometer ini adalah raksa. Skala termometer klinis
memiliki jangkauan di atas dan di bawah suhu rata-rata tubuh manusia,
yaitu 37oC. Suhu terendah tubuh manusia tidak pernah kurang dari 35oC dan tidak pernah lebih dari 42oC sehingga skala termometer klinis terletak antara 35oC dan 42oC.
Termometer klinis digital |
Termometer yang telah dibicarakan di atas merupakan termometer klinis
analog. Dalam termometer analog, hasil pengukuran suhu dapat dibaca
pada angka yang tertera pada termometer. Di samping termometer analog,
sekarang sudah ada termometer klinis digital. Dalam bentuk
digital, hasil pengukuran langsung ditampilkan dalam bentuk angka.
Untuk mengukur suhu badan, termometer klinis ditempatkan di bawah
lidah atau dijepit pada ketiak. Setelah beberapa saat, termometer
diambil dan raksa dalam tabung menjadi dingin dan menyusut. Dengan
adanya bagian yang menyempit, raksa di dalam pipa kapiler tidak dapat
memasuki tabung dan tetap menunjukkan skala tertentu, misalnya 37oC.
Termometer Dinding
Termometer dinding digunakan untuk mengukur suhu ruang. Sesuai dengan
namanya, termometer ini dipasang pada dinding ruangan. Skala termometer
ini memiliki jangkauan suhu yang dapat terjadi dalam ruang, misalnya
–50oC sampai 50oC.
termometer dinding |
Termometer Maksimum-Minimum Six
Termometer maksimum-minimum Six digunakan untuk mengukur suhu dalam
rumah kaca, yaitu bangunan yang digunakan untuk menanam tumbuh-tumbuhan
sebagai bahan penelitian. Pada umumnya suhu maksimum terjadi pada siang
hari dan suhu minimum terjadi pada malam hari.
Termometer max-min six |
Termometer ini ditemukan oleh James Six pada akhir abad ke-18.
Termometer ini terdiri atas tabung silinder A, tabung B, dan pipa U.
Tabung silinder A yang berisi alkohol atau minyak creasote dihubungkan
dengan tabung B yang juga berisi alkohol melalui pipa U yang berisi
raksa.
Termometer maksimum-minimum Six dilengkapi dengan dua skala, yaitu
skala minimum pada pipa kiri dan skala maksimum pada pipa kanan. Jadi,
suhu maksimum dan suhu minimum dapat dibaca sesuai dengan tinggi kolom
raksa pada masing-masing pipa.
Pada masing-masing permukaan raksa terdapat penunjuk baja yang
dilengkapi dengan pegas sebagai penahan. Jika suhu dalam rumah kaca
naik, alkohol pada tabung silinder A memuai sehingga mendesak raksa yang
terdapat pada pipa kiri. Akibatnya, permukaan raksa pada pipa kiri
turun dan permukaan raksa pada pipa kanan naik. Penunjuk baja pada pipa
kanan terdorong ke atas dan menunjuk suhu maksimum.
Jika suhu dalam rumah kaca turun, alkohol pada tabung silinder A
menyusut dan raksa pada tabung B turun. Perlu diketahui, meskipun raksa
pada tabung B turun tetapi posisi penunjuk baja tetap tidak berubah.
Ketika raksa pada tabung B turun, permukaan raksa pada tabung kiri naik
dan mendorong penunjuk baja sampai kedudukan tertentu. Kedudukan
penunjuk baja pada tabung kiri ini menunjukkan suhu minimum pada saat
itu. Jadi, tinggi kolom raksa pada pipa kiri menunjukkan suhu minimum
dan tinggi kolom raksa pada pipa kanan menunjukkan suhu maksimum. Untuk
mengembalikan penunjuk baja supaya bersentuhan dengan permukaan raksa
digunakan magnet.
Pada saat mengukur suhu dengan menggunakan termometer, kalian harus memperhatikan beberapa hal berikut ini.
- Ketika menggunakan termometer, suhu awal tidak perlu diatur terlebih dahulu. Misalnya, suhu awal tidak perlu dibuat 0oC terlebih dahulu.
- Ketika mengukur suhu zat cair, ujung bawah termometer harus diletakkan di tengah-tengah cairan. Ujung bawah termometer ini tidak boleh menyentuh dasar atau dinding bejana. Ketika termometer diangkat dari cairan, suhu termometer akan segera berubah menyesuaikan dengan suhu udara. Oleh karena itu, pembacaan termometer dilakukan ketika termometer masih berada di dalam cairan.
- Untuk mengukur suhu tinggi, pastikan kalian menggunakan termometer yang dirancang untuk mengukur suhu tinggi.
- Pada saat mengukur suhu, tangan tidak boleh bersentuhan langsung dengan termometer. Untuk mengatasi masalah ini, termometer dapat dijepit dengan statif atau digantung dengan benang melalui lubang yang ada pada ujung atas termometer.
- Termometer tidak boleh digunakan untuk mengaduk cairan.
- Dalam membaca skala termometer, posisi mata harus berada pada garis yang tegak lurus terhadap posisi skala termometer. Hal ini dilakukan untuk menghindari kesalahan paralaks.
Termometer Bimetal
Termometer bimetal dibuat dari dua
lempeng logam yang berbeda jenisnya. Kedua logam ini direkatkan satu
sama lain (Gambar 4.6a). Apabila lempeng bimatel dipanaskan, bimetal
akan melengkung ke arah salah satu logam. Jadi, lempeng bimetal akan
melengkung apabila suhunya berubah. Lempeng bimetal pada umumnya dibuat
bentuk spiral yang salah satu ujungnya dihubungkan dengan jarum penunjuk
(Gambar 4.6b). Akibat perubahan suhu, jarum penunjuk akan bergerak dan
menunjukkan angka tertentu.
Termometer bimetal |
Termometer Hambatan
termometer hambatan |
Prinsip termometer hambatan adalah memanfaatkan perubahan hambatan logam (platina) akibat perubahan
suhu. Platina dililitkan pada mika dan dimasukkan ke dalam gelas silika
atau tabung perak yang tahan panas. Ujung-ujung kawat platina
dihubungkan dengan alat ukur hambatan, misalnya jembatan Wheatstone,
yang diletakkan di luar tabung. Prinsip jembatan Wheatstone akan kalian
pelajari di SMA.
Termometer hambatan memiliki ketelitian yang tinggi. Ketelitian pengukuran dapat mencapai 0,0001oC. Jangkauan pengukuran sangat lebar, yaitu –250oC sampai dengan 1760oC. Termometer hambatan sering digunakan untuk mengukur suhu mesin mobil.
Termometer Gas
Termometer Gas |
Prinsip termometer gas adalah pada
volume tetap tekanan gas akan bertambah seiring dengan perubahan suhu.
Secara sederhana bentuk termometer gas seperti ditunjukkan pada gambar. Termometer gas dapat mengukur suhu yang lebih teliti daripada
termometer zat cair. Termometer gas mampu mengukur suhu tinggi hingga
1500oC. Termometer gas helium pada tekanan rendah mampu mengukur suhu hingga –250oC.
Pyrometer Optik
Bagaimanakah cara mengukur suhu bara
api? Apabila digunakan termometer zat cair, pasti termometernya pecah.
Untuk mengukur suhu yang sangat tinggi, misalnya suhu tungku peleburan
baja, digunakan pyrometer optik. Alat ini mengukur
intensitas radiasi yang dihasilkan oleh bahan yang berpendar. Berbeda
dengan penggunaan termometer zat cair, pyrometer optik tidak menyentuh
benda yang diukur suhunya. Dengan demikian, pyrometer optik dapat
mengukur suhu benda yang sangat tinggi
Pyrometer Optik |
Prinsip kerja termostat bimetal |
Post a Comment for "Jenis-jenis Termometer"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!