BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Konsep Suhu [1,2]
Suhu merupakan
derajat panas dari suatu benda. Dari sentuhan telapak tangan, kita dapat
menyusun urutan benda-benda berdasarkan derajat panasnya dari benda A, B, dan
C, kita dapat memutuskan bahwa B lebih panas dari A, C lebih panas dari B. Kita
dapat menyatakan bahwa suhu yang paling tinggi adalah C, dan yang paling rendah
adalah A. Jadi, konsep suhu berasal dari perasaan kita.
Kita dapat
merasakan panas atau dingin suatu benda dengan menyentuhnya. Akan tetapi,
apakah perasaan kita dapat menyatakan suhu benda dengan tepat ? Percobaan
sederhana ini pertama kali disarankan oleh John
Locke pada tahun 1960. Mula-mula kita celupkan tangan kiri pada ember yang
berisi air dingin dan tangan kanan pada ember yang berisi air hangat selama
kira-kira 30 detik. Yang dimaksud air hangat di sini adalah air yang paling
panas yang dapat ditahan oleh kulit tangan ita selama kira-kira 30 detik.
Dengan cepat pindahkan kedua tangan kita ke dalam ember ketiga yang berisi air
yang suhunya di antara air dingin dan hangat. Air terasa lebih sejuk untuk
tangan kanan dan lebih hangat untuk tangan kiri.
Hasil percobaan diatas menunjukkan
perasaan kita keliru menilai suhu. Selain itu, jangkauan perasaan kita adalah
terbatas. Tangan kita tidak tahan menyentuh benda yang sangat panas atau sangat
dingin. Oleh karena itu, diperlukan suatu alat yang dapat kita gunakan untuk
mengukur suhu dan menyatakannya dengan suatu angka. Alat untuk mengukur suhu
disebut termometer.
Suhu secara umum dapat diukur dalam
tiga skala yang berbeda yaitu Celcius, Fahrenhait dan Kelvin. Skala Celcius
mempunyai titik didih air 100OC dan titik beku air 0OC.
Skala Fahrenhait mempunyai titik didih air 212OF dan titik beku air
32OF. Sedangkan untuk skala Kelvin didasari oleh skala Celcius.
Untuk mengubah dari Celcius ke Kelvin dengan menambahkan 273O pada
skala Celcius yang terukur.
Suhu dapat diukur dalam berbagai
macam cara yang berbeda. Dalam hal ini pengukuran suhu secara garis besar dapat
dibedakan menjadi dua macam yaitu pengukuran secara mekanik dan pengukuran
secara elektrik. Pengukuran secara mekanik tergantung pada beberapa prinsip
fisik bahwa gas, zat cair dan zat padat dapat berubah volumenya apabila benda
tersebut dipanaskan. Penggunaan substansi zat yang tidak sama dapat merubah
volume dalam perbedaan kuantitas zat tersebut. Sebagai contoh, air raksa
mempunyai penambahan 0,01% per derajat Fahrenhait sedangkan alkohol di lain
pihak mempunyai penambahan 0,07% per derajat Fahrenhait (0,1% per derajat
Celcius). Yang termasuk dalam pengukuran mekanik antara lain termometer glass-steam, termometer bimetallic, termometer filled-system. Sedangkan pengukuran
secara elektrik menggunakan energi listrik untuk mengontrol perubahan suhu
secara analog maupun secara digital dan mempunyai prinsip yang hampir sama
dengan secara mekanik. Pengukuran perubahan suhu tersebut dapat dideteksi
dengan menggunakan beberapa sensor antara lain thermocouple, thermistor, RTD IC
Op-Amp, IC LM 35 dan lain sebagainya.
Banyak sifat fisis yang dapat diukur
berubah sewaktu suhu yang diterima oleh benda tersebut berubah kuantitasnya. Di
antara sifat-sifat ini adalah volume sebuah cairan, panjang sebuah tongkat,
hambatan listrik sebuah kawat, tekanan sebuah gas pada volume konstan, volume
gas pada tekanan konstan dan warna sebuah kawat pijar (filament). Masing-masing sifat ini dapat digunakan dalam pembuatan
sebuah alat ukur suhu (termometer). Skala suhu yang didapat yaitu dengan
memilih sebuah zat dan sifat termometrik yang khas dari zat tersebut. Apabila
dalam memilih zat termometrik sudah didapat dan sifat termometrik tersebut
dinyatakan dengan X dalam pembuatan sebuah sklala termometer maka dapat dipilih
sembarang fungsi linier dari sifat X sebagai temperatur T yang dimiliki oleh
termometer yang sesuai, dan setiap sistem yang berada di dalam kesetimbangan
termal dengan termometer akan didapatkan sebuah persamaan : T(x) = aX. Di mana
a adalah konstanta yang harus dihitung dengan memilih bentuk linier dari T(x)
konstanta a ditentukan dengan mengkalibrasi termometer tersebut untuk
menentukan sebuah titik tetap standart. Titik tetap ini merupakan titik di mana
es, air cair dan uap air berada dalam kesetimbangan dan dinamakan dengan titik
tripel air (triple point of water).