BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam
kehidupan sehari-hari untuk mengetahui panas atau dinginnya suatu benda kita
sering menggunakan indra peraba. Misalnya seorang anak demam maka ibunya hanya
meraba keningnya dengan bahagian belakang telapak tangan. Indera peraba ini
tidak mengukur derajat panas atau dinginnya suatu benda dengan tepat, karena
indera peraba manusia hanya dapat menentukan panas atau dinginnya benda secara
relative. Misalnya air mendidih rasanya panas, es terasa dingin, kadang kala
indera peraba dapat merasakan hal yang berbeda dari keadaan yang sesungguhnya.
Bila benda yang suhunya lebih tinggi disentuhkan dengan benda yang suhunya
lebih rendah, maka ada energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih
tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Energi yang berpindah ini adalah
energi kalor. Sehingga kalor dapat dikatakan sebagai bentuk energi yang dapat
berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih
rendah melalui persentuhan.
Suatu
benda yang dapat berikan atau melepaskan kalor, apabila kalor diberikan pada
suatu benda maka kita katakana bahwa benda itu menerima kalor dan sebaliknya
bila kalor diambil dari suatu benda, maka dikatakan bahwa benda itu melepaskan
atau kehilangan kalor. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer. Suhu atau
temperature dalah derajat panas dinginnya suatu benda. Selain termometer
kalorimeter juga berguna untuk mengukur keadaan kalor yang dilepaskan maupun
diterima. Kita akan menyajikan kedua alat ukur tersebut ke dalam makalah ini.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. TERMOMETER
2.1.1 Definisi
Secara
bahasa, istilah termometer berasal dari bahasa latin thermo yang
berarti rahang dan meter yang berarti untuk mengukur. Termometer
adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu pada suatu benda dengan tepat
serta perpindahan suhu dan dinyatakan dengan angka. Termometer pertama kali
ditemukan oleh Galileo dalam bab pemuaian gas. Termometer biasanya terdiri dari
sebuah pipa kaca yang berisi zat cair (alcohol atau air raksa), dan bagian atas
cairan adalah ruang hampa udara. Seiring dengan perubahan zaman dengan pola
pemikiran manusia terdapat berbagai jenis termometer.
Skala
thermometer yang telah lazim dipergunakan yaitu terbagi atas empat jenis skala
dan memiliki perbedaan dalam pembagian skala yaitu:[1]
a. Thermometer
skala celcius
Skala
celcius ditetapkan oleh Anders Celcius (1701-1744). Ia menetapkan skala titik
bekunya 00C dan titik didih air 1000 C, sehingga skala
celcius dibagi dalam 100 skala.
b. Thermometer
skala Reamur
Pada
thermometer skala reamur ditetapkan skala titik bekunya 0 0R dan
titik didihnya 80 0R, sehingga skala reamur dibagi dalam 80 skala.
c. Thermometer
skala Fahrenheit
Thermometer
skla Fahrenheit ditetapkan oleh Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Pada
thermometer ini ditetapkan skala titik bekunya 32 0F dan titik
didihnya 212 0F, sehingga skala Fahrenheit dibagi dalam 180 skala.
d. Thermometer
skala Kelvin
Skala
Kelvin ditetapkan oleh William Thomson yang lebih dikenal sebagai Lord Kelvin.
Pada thermometer Kelvin ditetapkan skala titik bekunya 273 K atau nol mutlak
sedangkan titik didihnya 373K.
Adapun jenis-jenis termometer sebagai berikut :
a.
Termometer raksa
adalah termometer yang sering digunakan saat ini terdiri dari tabung
kaca, dimana terdapat air raksa pada bagian tengah tabung. Termometer ini
biasanya digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia
b. Termometer alkohol adalah termometer
yang sering digunakan saat ini terdiri dari tabung kaca, dimana ada
jenis termometer yang pada bagian tengah tabungnya terdapat alkohol. Skala pada termometer klinis antara 35°C sampai
dengan 42°C. Penampang kepalanya dibuat lebih kecil daripada macam termometer
biasa.
c.
Termometer six-bellaini adalah termometer
ini sering digunakan oleh pengamat cuaca untuk mengetahui suhu
tertinggi dan suhu terendah dalam jangka waktu tertentu. Termometer
Six-Bellaini memiliki 2 skala yakni skala minimum di pipa kiri dan skala
maksimum pada pipa kanan. Sehingga suhu bisa dibaca sesuai dengan ketinggian
kolom cairan
raksa di masing-masing pipa.
]
d.
Termometer
Termokopel adalah termometer
ini terdiri atas dua kawat yang dibuat dari bahan logam yang berbeda jenisnya
dan dihubungkan dengan sebuah amperemeter. Jangkauan suhu
termometer ini mulai dari -100°C sampai dengan 1500°C, selain mempunyai
jangkauan yang besar, termometer termokopel ini dapat juga mengukur suhu dengan
cepat dan dapat dihubungkan dengan rangkaian lain atau komputer.
e.
Termometer optik
(pyrometer)
adalah termometer optik
biasa disebut juga pyrometer yang biasanya digunakan mengukur suhu yang sangat
tinggi (di atas 1000°C) seperti pada peleburan logam.
f.
Termometer bimetal adalah thermometer yang mengandung sebuah keping bimetal tipis berbentuk
spiral. Prinsipnya, makin tinggi suhu, keping bimetal makin melengkung
untuk menunjukkan suhu yang lebih tinggi.
2.1.2 Fungsi Termometer
Termometer
adalah alat yang berfungsi sebagai alat untuk mengukur suhu. Fungsi dari mengukur suhu ini bermacam-macam. Salah satu fungsi mengukur suhu bisa untuk bidang kedokteran,
yaitu untuk mengetahui suhu tubuh manusia. Termometer juga dapat digunakan untuk
mengetahui suhu kamar, untuk mengetahui berapa suhu oven untuk memasak dan
sebagainya.
2.1.3 Cara Kerja
Adapun cara kerja termometer secara umum adalah :
- a. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal;
- b. Perubahan suhu lingkungan disekitar termometer direspon air raksa dengan perubahan volume;
- c. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut ketika suhu menurun; dan
- d. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.
Adapun cara
kerja termometer menurut jenisnya sebagai berikut :[2]
a.
Termometer
raksa, ketika suhu meningkat, air raksa yang berada
didalam wadah akan memuai sehingga panjang kolom air raksa akan bertambah. Sebaliknya,
ketika suhu menurun panjang kolom air raksa akan berkurang. Pada bagian luar
tabung kaca terdapat angka-angka yang merupakan skala termometer tersebut.
Angka yang ditunjukkan oleh ujung kolom air raksa merupakan nilai suhu yang
diukur. Raksa dapat dikembalikan ke tempat semula dengan cara
menggoyang-goyangkan termometer selama beberapa kali.
b.
Termometer
alkohol, ketika suhu meningkat, alkohol yang berada didalam
wadah akan memuai sehingga panjang kolom alkohol akan bertambah. Sebaliknya,
ketika suhu menurun panjang kolom alkohol akan berkurang. Pada bagian luar
tabung kaca terdapat angka-angka yang merupakan skala termometer tersebut.
Angka yang ditunjukkan oleh ujung kolom alkohol merupakan nilai suhu yang
diukur.
c.
Termometer Six-Bellaini, ketika suhu udara turun alkohol di ruang A menyusut sehingga
raksa di ruang B naik dan mendorong keping baja untuk menunjukkan angka
minimum. Sebaliknya suhu udara naik alkohol di ruang A memuai dan mendesak
raksa di ruang B turun dan raksa di ruang C naik untuk mendorong paku baja
untuk menunjukkan angka maksimum. Kedua keping baja dapat turun karena ditahan
oleh spiral. Untuk mengembalikan keeping baja pada posisi semula digunakan
magnet tetap. Ciri-ciri termometer six-Bellani antara lain : merupakan
termometer khusus karena hanya digunakan untuk mengukur suhu tertinggi dan
terendah di suatu tempat, skala ukurnya antara -20oC sampai
50oC, menggunakan zat muai alcohol dan raks dan dilengkapi pula keeping
baja sebagai penunjuk skala, dilengkapi magnet tetap untuk menarik keeping
baja turun melekat pada raksa.
d.
Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam
konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam
konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan
suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang
mendeteksi suhu panas.
e.
Termometer optik (pyrometer) dengan mengukur radiasi pada salah satu warna (panjang
gelombang). Pirometer optic bekerja berdasarkan pengukuran radiasi pada suatu
panjang gelombang tertentu. Piromrter bekerja dengan mengukur
intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda yang sangat panas (misalnya,
pada tingkat lebur baja). Pirometer dapat digunakan untuk mengukur suhu yang
sangat tinggi (kira-kira 500°C sampai 3000°C). Cara menggunakannya dengan
mengarahkan pirometer ke lubang tungku. Lalu, rheostat diputar
sampai filamen lampu mulai menyala dan warna nyala filamen sama dengan warna
tungku yang berisi logam yang sedang dilebur. Suhu tungku sesuai dengan suhu
yang ditunjukkan oleh ammeter pada pirometer yang sudah dikalibrasikan ke dalam
derajat celsius.
f.
Termometer Bimetal sengaja dibuat memiliki dua buah
keping logam karena kepingan ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu.
Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung
ke arah logam yang keoefisien muainya lebih rendah, sedangkan jika suhu menjadi
rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keofisien muainya
lebih tinggi. Logam dengan koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat
memanjang sehingga kepingan akan membengkok (melengkung) sebab logam yang
satunya lagi tidak ikut memanjang. Biasanya keping bimetal ini terbuat dari
logam yang koefisien muainya jauh berbeda, seperti besi dan tembaga.
2.2. KALORIMETER
2.2.1 Definisi
Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk
mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.
Kalor adalah suatu bentuk
energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu
lebih rendah ketika benda itu saling berhubungan. Benda yang menerima kalor,
suhunya akan naik sedangkan benda yang melepas kalor, suhunya akan turun. Pada
kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi kalor
sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat
diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan.
1 kalori adalah banyaknya
kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu 1oC air murni yang
massanya 1 gram. Kalor jenis
(c) adalah banyaknya kalor yang
diperlukan untuk menaikan 1 kg zat sebesar 1K atau 1oC.
Ketika
bagian-bagian yang berbeda dari sistem yang terisolasi berada pada temperatur
yang berbeda, kalor akan mengalir dari bagian dengan temperatur yang lebih
tinggi kebagian dengan temperatur yang lebih rendah. Jika sistem terisolasi
seluuhnya, tidak ada energi yang bisa mengalir kedalam atau ke luar. Jadi,
sekali lagi, kekekalan energi memainkan peranan penting untuk kita: kehilangan
kalor sebanyak satu bagian sistem sama dengan kalor yang di dapat oleh bagian
yang lain:
Kekekalan
energi
kalor
yang hilang = kalor yang di dapat
Pertukaran
energi merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran
kalor. Untuk melakukan pengukuran semacam itu, digunakan kalorimeter. Kalorimeter air sederhana penting karena kalorimeter
diisolasi dengan baik sehingga hanya sejumlah minimum kalor dipertukarkan
dengan luarnya. Satu kegunaan yang penting dari kalorimeter adalah penentuan
dari kalor jenis zat-zat.pada teknik yang dikenal sebagai “metode campuran”, satu
sampel zat dipanaskan sampai temperatur tinggi yang diukur dengan akurat, dan
dengan cepat ditempatkan pada air dingin kalorimeter. Kalor yang hilang pada
sampel tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter. Dengan mengukur
temperatur akhir campuran tersebut, kalor jenis dapat dihitung.[3]
Adapun jenis-jenis calorimeter sebagai berikut :
a.
Kalorimeter
Alumunium, Kalorimeter ini terdiri dari
sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya
ditempatkan di dalam bejana lain yang agak lebih besar. Kedua bejana dipisahkan
oleh bahan penyekat, misalnya gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah
sebagai isolator agar pertukaran kalor dengan sekitar kalorimeter dapat
dikurangi. Cara Kerja Pada waktu zat dicampurkan di dalam kalorimeter, air
di dalam kalorimeter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat
percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Asas penggunaan kalorimeter adalah
Asas Black. Zat yang ditentukan kalor jenisnya dipanaskan sampai suhu
tertentu. Dengan cepat zat itu dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi air
dengan suhu dan massanya sudah diketahui. Kalorimeter diaduk sampai suhunya
tidak berubah lagi. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, kalor jenis zat
yang dimasukkan dihitung.
b. Kalorimeter Elektrik, pada
kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi sesuai
dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan
energi tidak dapat dimusnahkan.Pada percobaan ini kita tidak membuat energi
kalor / panas melainkan kita hanya merubah energi listrik menjadi energi kalor
/ panas. Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada
kumparan kawat penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada
waktu bergerak dalam kawat penghantar (akibat perbedaan potenial) pembawa
muatan bertumbukan dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa
muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan
listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri
arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor / panas
.
c. Kalorimeter gas, kalorimeter dapat melakukan banyak hal, seperti mengukur
: berapa banyak waktu yang dibutuhkan untuk terbakarnya suatu material
(ignition time), berapa kalor yang dilepaskan dari suatu proses pembakaran,
berapa jumlah asap yang dilepaskan dari hasil pembakaran suatu material, dan
pengukuran-pengukuran tersebut dapat digunakan untuk berbagai macam kegunaan
khususnya untuk material interior bangunan. Cara kerja alat ini adalah sebagai
berikut: sampel material dimasukkan ke dalam Kalorimeter Api, kemudian
dilakukan pemanasan menggunakan heater yang akan membuat sampel menerima beban
kalor. Jika titik nyala sampel tersebut sudah terlampaui , maka sampel tersebut
akan terbakar. Ketika sampel terbakar maka ia akan melepaskan energi ke atas,
sehingga oksigen di sekitarnya akan tetarik dan konsentrasi oksigen di gas
buang akan berkurang. Penurunan konsentrsi oksigen dalam gas buang diukur
menggunakan gas analyzer.
d.
Kalorimeter
bom digunakan
untuk mengukur kalor yang dikeluarkan ketika sebuah zat terbakar. Pemakaian
yang penting adalah membakar makanan untuk menentukan “kadar energi”, atau
kalor pembakarannya. Sampel zat yang telah ditimbang dengan teliti, bersama
dengan jumlah kelebihan oksigen pada tekanan tinggi, diletakkan pada bejana
yang tersegel (“bom”). Bom tersebut diletakkan di air kalorimeter dan kawat
halus yang disambungkan ke bom dipanaskan
sebentar, yang menyebabkan campuran tersebut terpicu.
2.2.2 Fungsi Kalorimeter
Kalorimeter digunakan untuk menentukan kalori (energi
makanan) dalam makanan. Fungsi kalorimeter tergantung pada kekekalan energi
dalam sebuah sistem terisolasi tertutup. Dan untuk mengetahui besar energi yang
dibebaskan pada suatu sistem menentukan perubahan kalor.
Kalorimeter tidak hanya digunakan untuk mengukur kalor jenis bahan logam,
melainkan dapat juga digunakan untuk keperluan lain yang berkaitan dengan kalor
(jumlah kalor). Beberapa kegunaan kalorimeter yang lain adalah untuk menunjukkan
asas Black, mengukur kesetaraan kalor listrik, mengukur kalor lebur es,
mengukur kalor uap, dan mengukur kalor jenis cairan.
2.2.3 Cara Kerja
Prinsip
kerja kalorimeter adalah sebagai berikut: Kalorimeter terdiri atas
bejana logam yang jenisnya telah diketahui, dinding penyekat dari isolator yang
berfungsi untuk mencegah terjadinya perambatan kalor ke lingkungan sekitar,
termometer, dan pengaduk. Bejana logam berisi air yang suhu awalnya dapat
diketahui dari termometer. Jika sebuah bahan yang belum diketahui kalor
jenisnya dipanaskan, kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter dengan cepat, kalor
jenis itu dapat dihitung.[4]
Untuk mempercepat terciptanya keseimbangan termal, bersamaan dengan
dimasukkannya bahan ke dalam kalorimeter, air dalam bejana diaduk. Keseimbangan
termal terjadi jika suhu yang ditunjukkan oleh termometer sudah konstan. Pada
saat terjadi keseimbangan termal itulah kalor jenis bahan dapat dihitung
berdasarkan asas black.
BAB III
PENUTUP
3.1. Kesimpulan
a.
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur
suhu pada suatu benda dengan tepat serta perpindahan suhu dan dinyatakan dengan
angka.
b.
Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk
mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.
c.
Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi
listrik menjadi energi kalor sesuai dengan hukum kekekalan energi yang
menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan.
[1]
Muhammad
Toha,dkk, FISIKA, Banda Aceh: Dinas Pendidikan NAD, 2014, hlm.2-5
[2] Paul A. Tipler, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I
(terjemahan), Jakarta: Erlangga, 1998, hlm.562
