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 0^oC – 4^oC volumenya justru menyusut. Akan tetapi, raksa memiliki pemuaian yang teratur.

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 (357^oC) 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 (–39^oC) 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 (–115^oC) 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 (–78^oC) 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 0^oC dan mendidih pada suhu 100^oC sehingga jangkauan pengukurannya menjadi sangat terbatas; dan
• air dipanaskan dari suhu 0^oC – 4^oC 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 37^oC. Suhu terendah tubuh manusia tidak pernah kurang dari 35^oC dan tidak pernah lebih dari 42^oC sehingga skala termometer klinis terletak antara 35^oC dan 42^oC.

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 37^oC.

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 –50^oC sampai 50^oC.

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 0^oC 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 0,0001^oC. Jangkauan pengukuran sangat lebar, yaitu –250^oC sampai dengan 1760^oC. 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 1500^oC. Termometer gas helium pada tekanan rendah mampu mengukur suhu hingga –250^oC.

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

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.