Suhu dan Perubahannya

Oleh: Muthia Rahma| 7C | 23

A. Bagaimana Mengetahui Suhu Benda?

Suhu sebuah benda adalah tingkat (derajat) panas suatu benda. Benda yang panas mempunyai derajat panas lebih tinggi daripada benda yang dingin. Hasil kegiatan penyelidikanmu menunjukkan bahwa indra perasa memang dapat merasakan tingkat panas benda. Akan tetapi, indra perasa bukan pengukur tingkat panas yang andal. Benda yang tingkat panasnya sama dirasakan berbeda oleh tangan kanan dan kirimu. Jadi, suhu benda yang diukur dengan indra perasa menghasilkan ukuran suhu kualitatif yang tidak dapat dipakai sebagai acuan. Suhu harus diukur secara kuantitatif dengan alat ukur suhu yang disebut termometer.

1. Jenis-Jenis Termometer

a. Termometer Zat Cair

   Secara umum, benda-benda di alam akan memuai (ukurannya bertambah besar) jika suhunya naik. Kenyataan ini dimanfaatkan untuk membuat termometer dari zat cair.Zat cair yang digunakan umumnya raksa atau alkohol jenis tertentu. Raksa

memiliki keistimewaan, yaitu warnanya mengkilat dan cepat bereaksi terhadap perubahan suhu. Selain itu, raksa membeku pada suhu rendah (-38oC) dan

mendidih pada suhu yang tinggi (lebih dari 350oC) sehingga dapat mengukur suhu pada rentang suhu yang lebar. Namun, raksa sangat beracun sehingga berbahaya jika termometer pecah. Alkohol untuk pengisi termometer biasanya diberi pewarna biru atau merah. Rentang suhu yang dapat diukur bergantung jenis alkohol yang digunakan,

contohnya:

• Toluen, dengan rentang -90oC hingga 100oC

• Ethyl alcohol, dengan rentang -110oC hingga 100o

C

Alkohol tidak seberbahaya raksa dan mudah menguap, sehingga lebih aman digunakan sebagai pengisi termometer.

Perlu Diketahui                                                                     

Untuk alasan kepraktisan, seringkali kita                        menggunakan plastik untuk wadah makanan,              termasuk makanan bersuhu tinggi. Namun, hanya       plastik tertentu yang aman digunakan untuk wadah  makanan panas. Plastik memiliki 7 jenis yang               ditandai dengan adanya kode pada plastik tersebut.  

Plastik yang paling aman untuk digunakan sebagai    wadah makanan adalah plastik dengan kode nomor  5 atau kode PP. Plastik ini tahan terhadap suhu            

Beberapa termometer yang menggunakan zat cair akan dibahas berikut ini.

1) Termometer laboratorium

Bentuknya panjang dengan skala                 

dari -10°C sampai 110°C menggunakan

raksa, atau alkohol 

2) Termometer suhu badan

Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu badan manusia. Skala yang ditulis antara 35oC dan 42oC. Pipa di bagian bawah dekat labu dibuat sempit sehingga pengukuran lebih teliti akibat raksa tidak segera turun ke labu/ reservoir

Perlu Diketahui                                                                           

Perubahan suhu juga terjadi pada proses fermentasi, misalnya pada proses pembuatan tape. Pada proses tersebut, bakteri mengubah glukosa menjadi alkohol 

dan karbon dioksida. Proses fermentasi menyebabkan terjadinya perubahan suhu.Suhu terbaik untuk melakukan proses fermentasi adalah 35°C–40°C.  

b. Termometer Bimetal

Perhatikan dua logam yang jenisnya berbeda dan dilekatkan menjadi satu pada Gambar 4.6. Jika suhunya berubah, bimetal akan melengkung. Mengapa? Karena logam yang satu memuai lebih panjang dibanding yang lain. Hal ini dimanfaatkan untuk membuat termometer.

c. Termometer Kristal Cair

Terdapat kristal cair yang warnanya 

dapat berubah jika suhu berubah. Kristal

ini dikemas dalam plastik tipis, untuk     

mengukur suhu tubuh, suhu akuarium,dan sebagainya

Perlu diketahui

1. Binatang yang hidup di daerah dingin pada umumnya berbulu tebal.

Bulu yang tebal tersebut menjaga tubuh tetap hangat.

2. Unta mempunyai punuk yang berfungsi untuk menyimpan air sehingga

tahan untuk tidak minum selama berhari-hari dan menjaga agar suhu

tubuh tidak panas.

3. Jenis tanaman di pantai berbeda dengan jenis taman di gunung karena

suhu di pantai lebih tinggi daripada suhu di puncak gunung.

                           

          

Dalam kurun waktu 100 tahun ini, suhu bumi sudah naik ± 2°C.

Kenaikan ini menyebabkan banyak masalah lingkungan, seperti iklim

yang tidak menentu dan cuaca ekstrim. Keadaan ini disebut pemanasan

global. Pada Bab 9, kamu akan mempelajari lebih lanjut tentang peristiwa

pemanasan global.

2. Skala Suhu

Berapa suhu tubuh manusia sehat? Ya, kamu akan menjawab 37 C. Huruf C kependekan dari Celcius, salah satu contoh satuan suhu atau skala suhu. Saat ini, dikenal beberapa skala suhu, misalnya Celcius, Fahrenheit, Reamur, dan Kelvin.

Kelvin merupakan skala suhu dalam SI. Skala Kelvin

menggunakan nol mutlak, tidak menggunakan “derajat”. Pada suhu nol Kelvin, tidak ada energi panas yang dimiliki benda. Perbedaan antara skala itu adalah angka pada titik tetap bawah dan titik tetap atas pada skala termometer tersebut.

Penggunaan Matematika                                                         

Perbandingan Skala Suhu:                                                        

skala C: skala R: skala F: skala K = 100 : 80 : 180 : 100       

skala C: skala R: skala F: skala K = 5 : 4 : 9 : 5                      

Dengan memperhatikan titik tetap bawah                              (dibandingkan mulai dari nol semua), perbandingan             angka suhunya:                                                                         

tC : tR : (tF - 32) : (tK -273) = 5 : 4 : 9 : 5                                

Perbandingan di atas dapat digunakan untuk menentukan konversi skala

suhu. Sebagai contoh, konversi skala suhu dari Celcius ke Fahrenheit.

          tc            = 5

    ( tf - 32 )         9

maka

tf = 9 tc + 32

       5

Perlu Diketahui 

Derajat Celcius pertama kali diper- kenalkan oleh Anders Celcius, salah satu ahli astronomi Swedia, 

pada tahun 1742. Awalnya 0°C merupakan suhu saat air mendidih dan 100°C adalah suhu saat air membeku.

B. Perubahan Akibat Suhu

Apa yang terjadi pada benda jika suhunya

berubah? Salah satu perubahan yang terjadi

pada benda adalah ukuran benda itu berubah.

Jika suhu benda naik, secara umum ukuran

benda bertambah. Peristiwa ini disebut

pemuaian

1. Pemuaian Zat Padat 

Zat padat dapat mengalami pemuaian. Gejala ini memang sulit untuk diamati secara langsung, tetapi seringkali kamu dapat melihat pengaruhnya. Misalnya, saat kamu menuangkan air panas ke dalam gelas, tiba-tiba gelas itu retak. Retaknya

gelas ini karena terjadinya pemuaian yang tidak merata pada gelas itu. Kamu akan pelajari lebih dalam tentang pemuaian pada zat padat.Pada umumnya, benda atau zat padat akan memuai atau mengembang jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Pemuaian dan penyusutan itu terjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Jika benda padat dipanaskan, suhunya akan naik. Pada suhu yang tinggi, atom

dan molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan memuai ke segala arah. Para perancang bangunan, jembatan, dan jalan raya harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan bahan karena perubahan suhu. Jembatan umumnya dibuat dari besi baja yang saling disambungkan satu dengan lainnya. Untuk itu, agar sambungan besi baja tidak melengkung karena memuai akibat terik panas matahari atau menyusut di malam hari, sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan lainnya. Harus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan itu. Bimetal dibuat berdasarkan sifat pemuaian zat padat. Bimetal antara lain dimanfaatkan pada termostat. Prinsip kerja termostat sebagai berikut. Jika udara di

ruangan dingin, keping bimetal pada Gambar 7.15 akan menyusut, membengkok ke kiri, dan menyentuh logam biasa sehingga kedua ujungnya saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan rangkaian tertutup dan

menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat. Jika untuk mengontrol ruangan berpendingin, cara kerjanya serupa. Saat ruangan mulai panas, termostat bengkok dan menghubungkan rangkaian listrik sehingga pendingin kembali bekerja.

 Hasil percobaanmu menunjukkan jika panjang logam mula-mula sama, untuk logam yang berbeda ternyata pertambahan panjangnya benda karena pemuaiannya juga berbeda. Besaran yang menentukan pemuaian panjang zat padat adalah koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat padat adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang zat itu jika suhunya dinaikkan 1o C 

Sebagai contoh, jika muai panjang kaca 9 x 10-6/oC berarti jika 1 meter kaca suhunya bertambah 1o

C maka panjangnya bertambah 0,000009 meter. Tabel 4.1 menunjukkan koefisien muai panjang beberapa bahan. Berdasarkan tabel tersebut, mengapa alat laboratorium menggunakan kaca Pyrex?

b. Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat

Jika suatu benda berbentuk lempengan dipanaskan, pemuaian terjadi pada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut pemuaian luas. Pemasangan pelat-pelat logam selalu memperhatikan terjadinya pemuaian luas. Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Berdasarkan data dalam Tabel 7.1, maka lempengan baja memiliki koefisien muai luas sebesar 0,000022/oC.

Bagaimanakah pemuaian yang dialami oleh kelereng dan balok besi jika kedua benda tersebut dipanaskan? Benda-benda yang berdimensi tiga (memiliki panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami muai ruang jika dipanaskan. Pemuaian

ruang memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang. Balok baja jika dipanaskan akan memuai dengan koefisien muai sebesar 0,000033/oC.

Pernahkah kamu menjumpai daun pintu tidak dapat ditutupkan pada bingkai pintunya? Kaca jendela tidak dapat masuk ke dalam bingkainya? Hal itu terjadi karena pemasangan daun pintu dan kaca jendela terlalu rapat dengan bingkainya sehingga ketika terjadi pemuaian atau penyusutan tidak tersedia lagi rongga yang cukup.

Perlu Diketahui

Partikel-partikel zat padat selalu bergerak (bergetar). Gerakan partikel

makin cepat sehingga memerlukan ruangan antara partikel yang lebih

besar. Jarak antara partikel makin besar, zat padat itu memuai, bertambah

panjang, bertambah luas, dan akhirnya bertambah volumenya.

2. Pemuaian Zat Cair dan Gas

Sebagaimana zat padat, zat cair juga memuai jika dipanaskan. Bahkan, pemuaian zat cair relatif lebih mudah atau lebih cepat teramati dibandingkan

dengan pemuaian zat padat. Gas juga memuai jika dipanaskan. Sifat pemuaian gas harus diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika memompa ban sepeda jangan terlalu keras, seharusnya sesuai ukuran. Carilah contoh gejala

dan pemanfaatan pemuaian zat cair dan gas dalam kehidupan sehari-hari!

Perlu Diketahui

Botol kemasan sirop, kecap,

saos, minyak goreng, tidak          

pernah diisi penuh agar tidak

tumpah jika memuai.