A. TERMOSKOP DAN TERMOMETER
Ketika kita berada di suatu lokasi
kita sering mengatakan tempat ini sangat panas; atau tempat ini udaranya lumayan
dingin. Seberapa panaskah hari itu atau seberapa dinginkah saat ini? Untuk
menjawab pertanyaan tersebut kita memerlukan suatu cara atau alat yang sahih
(dapat dipercaya) untuk mengukur suhu udaranya. Artinya kita memerlukan
termoskop dan termometer.
Energi panas dihasilkan energi gerak dari
atom-atom penyusun suatu molekul. Sedangkan suhu merupakan ukuran panas yang
dimiliki oleh setiap molekul suatu zat. Suhu tidaklah sama dengan panas.
Semakin tinggi suhu suatu zat, semakin banyak energi yang tersimpan dalam zat
tersebut. Untuk mengukur suhu dengan tepat, maka kita membutuhkan peralatan
yang benar-benar peka atau sensitif.
Termoskop merupakan peralatan ilmiah pertama yang
digunakan untuk mengukur perubahan suhu. Termoskop pertama dibuat pada abad
ketiga SM oleh seorang ilmuwan Yunani, Ctesibius. Termoskop ini terdiri atas
bola berongga dengan tabung yang keluar dari bagian atas bola yang dimasukan ke
dalam semangkuk air.
Ketika bolanya memanas, udara di bagian dalam mengembang
menuruni tabung dan akhirnya keluar dari air dalam bentuk gelembung. Jika
bolanya mendingin, udaranya mengerut (membutuhkan sedikit ruangan) dan menyedot
air menaiki tabung. Termoskop dapat menunjukan perubahan suhu, tetapi tidak
dapat menunjukan seberapa banyak perubahannya, karena termoskop tidak ditandai
dengan skala suhu.
Sekitar tahun 1592, fisikawan Galileo Galilei
(1564-1642) menciptakan termoskop yang lebih akurat. Tetapi Dia tidak dapat
membuat langkah besar berikutnya yakni menciptakan skala untuk menandai tabung,
agar termoskopnya dapat menunjukan angka tertentu. Salah satu teman Galileo,
seorang doktor Italia bernama Santorio (1561-1636), mengambil termoskop buatan
Galileo dan mulai menandai dengan dua titik.
Ketinggian zat cair ketika
termoskopnya ditusukan ke dalam salju dan ketinggian zat cair ketika
termoskopnya dipegang di atas nyala lilin. Kemudian dia membagi jarak di antara
dua titik itu menjadi 100 bagian yang sama yang disebut derajat. Setelah
itu setiap suhu dapat diukur dan dibandingkan dengan dua titik itu. Ini adalah
termometer pertama yang sebenarnya.
Termometer buatan Santorio segera digantikan oleh
peralatan yang lebih akurat. Sebagian besar peralatan ini bekerja sesuai dengan
prinsip bahwa cairan dan gas akan menempati sedikit ruang ketika mendingin dan
membutuhkan lebih banyak ruang ketika memanas.
Jenis termometer yang paling umum memiliki tabung
kaca yang berisi cairan. Ketika termometer ini memanas, baik tabung kaca maupun
cairannya mengembang. Cairan lebih mengembang daripada tabung kaca, maka cairan
akan bergerak menaiki tabung. Jenis termometer ini sekarang sudah jarang
digunakan.
Pada awalnya, termometer menggunakan campuran
alkohol dan air. Campuran ini akan membeku pada suhu yang lebih rendah jika
dibandingkan dengan hanya menggunakan air saja, sehingga kita dapat mengukur
suhu di bawah titik beku air.
Kita bisa menggunakan air saja dalam termometer
namun termometer tersebut akan membeku pada suhu di bawah 0 °C. Akan tetapi
campuran air-alkohol akan mendidih di bawah suhu 100 °C sehingga termometer
tersebut tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu setinggi itu.
Namun diakhir awal abad ke-18, seorang fisikawan
Jerman, Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), menyadari bahwa air raksa
ternyata lebih baik dibanding campuran air-alkohol jika digunakan di dalam
termometer.
Air raksa adalah satu-satunya unsur logam yang berwujud cair pada
suhu kamar dan hingga kini belum ada satu pun teori yang mampu menjelaskan
mengapa air raksa berwujud cair pada suhu kamar.
Air raksa merupakan penghantar
panas yang baik, artinya seluruh bagian air raksa akan dengan cepat memiliki
suhu yang sama ketika termometer didinginkan atau dipanaskan. Tidak seperti
alkohol, air raksa tidak membasahi kaca atau menempel di dalam termometer. Air
raksa dapat menaiki dan menuruni tabung kaca dengan lancar tanpa hambatan.
B. SKALA SUHU
Para ilmuwan telah bekerja keras untuk menciptakan skala suhu
sehingga termometer dapat digunakan dengan baik. Saat ini skala Fahrenheit
masih digunakan secara luas. Fahrenheit mempunyai suhu nol di bawah titik beku
air sehingga suhu-suhu rendah selama musim dingin dapat di tulis tanpa
menggunakan bilangan negatif.
Oleh sebab itu, beliau menetapkan 0 °F untuk campuran es dan
garam, yang jauh lebih dingin daripada es saja. Fahrenheit menetapkan suhu es
yang sedang mencair 32 °F dan suhu air mendidih 212 °C.
Ilmuwan Swedia, Anders Celcius (1701-1744) menciptakan skala
dengan titik beku air pada suhu 100 °C dan titik didihnya 0 °C. Namun di
kemudian hari para ilmuwan mulai membaliknya menjadi “titik beku air pada suhu
0 °C dan titik didihnya 100 °C”.
Dalam beberapa kondisi, para ilmuwan sering menggunakan skala
Celcius dan juga skala suhu termodinamika. Skala suhu termodinamika
dikembangkan dari skala yang diciptakan oleh ilmuwan Inggris, Lord Kelvin
(1824-1907). Dia menggunakan derajat yang berukuran sama dengan derajat
Celcius, tetapi memulai skalanya pada nol mutlak. Ini adalah suhu terendah yang
dapat dicapai oleh suatu zat, ketika seluruh atomnya hampir tidak dapat
bergerak.
Nol mutlak adalah -459,67 °F (-273,15 °C); pada skala asli
Kelvin nol mutlak ditulis sebagai 0 °K. Sekarang seluruh skalanya telah disebut
dengan skala Kelvin (K). Saat ini, nol mutlak dalam skala Kelvin di tulis
sebagai 0 K, dan titik beku air adalah 273,15 K.
Untuk mengubah suhu bolak balik antara skala Celcius dan
skala Fahrenheit sangat mudah.
- Untuk
mengubah Fahrenheit ke Celcius: kurangi suhunya dengan 32 kemudian bagilah dengan 1,8.
Contoh :
Ubahlah 76 °F ke skala Celcius.
76 – 32 = 44
44 / 1,8 = 24,4
Jadi suhu 76 °F = 24,4 °C.
- Untuk
mengubah Celcius ke Fahrenheit: kalikan suhu Celcius dengan 1,8 dan tambahkan dengan 32.
Contoh:
Ubahlah 35 °C ke skala Fahrenheit
35 x 1,8 = 63
63 + 32 = 95
Jadi suhu 35 °C = 95 °F
Tidak ada komentar:
Posting Komentar