TERMOMETER

1. Pengertian Termometer

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun

perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti bahang

dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam,

yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa.

Ada berbagai macam jenis termometer, namun disini akan dijelaskan lebih fokus

kepada termometer air raksa atau termometer merkuri.

Gambar 1. Termometer Air Raksa

Termometer air raksa adalah termometer yang dibuat dari air raksa yang ditempatkan

pada suatu tabung kaca. Termometer ini terdiri atas tabung gelas tertutup yang berisi cairan

air raksa atau merkuri. Di tepi tabung terlihat garis-garis yang menunjukkan skala

temperatur. Bila suhu meningkat, air raksa dalam tabung yang sempit itu akan naik. Titik di

mana air raksa tersebut berhenti naik menunjukkan berapa suhu tubuh si pengguna saat itu.

Termometer air raksa termasuk paling banyak digunakan. Mudah didapat, harganya murah

dan pengukurannya akurat. Sesuai dengan desain tabung kaca termometer ini, posisi ujung

air raksa sebagai penunjuk derajatnya akan berada di posisi yang tetap kecuali kita

menggoyang-goyangkannya secara kuat.

Penggunaan air raksa sebagai bahan utama termometer karena koefisien muai air

raksa terbilang konstan sehingga perubahan volume akibat kenaikan atau penurunan suhu

hampir selalu sama. Namun ada juga beberapa termometer keluarga mengandung alkohol

dengan tambahan pewarna merah. Termometer ini lebih aman dan mudah untuk dibaca.

Agar termometer bisa digunakan untuk mengukur suhu maka perlu ditetapkan skala

suhu. Terdapat 2 skala suhu yang sering digunakan, antara lain skala celcius dan skala

Fahrenheit. Skala yang paling banyak digunakan saat ini adalah skala celcius (nama lain

skala celcius adalah skala centigrade. Centigrade = seratus langkah). Skala Fahrenheit paling

banyak digunakan di Amerika Serikat. Skala suhu yang cukup penting dalam bidang sains

adalah skala mutlak alias skala Kelvin.

Titik tetap skala celcius dan skala Fahrenheit menggunakan titik beku dan titik didih

air. Titik beku suatu zat merupakan temperatur di mana wujud padat dan wujud cair berada

dalam keseimbangan (tidak ada perubahan wujud zat). Sebaliknya, titik didih suatu zat

merupakan temperatur di mana wujud cair dan wujud gas berada dalam keseimbangan. Perlu

diketahui bahwa titik beku dan titik didih selalu berubah terhadap tekanan udara., karenanya

tekanan perlu ditetapkan terlebih dahulu. Biasanya kita menggunakan tekanan standar, yakni

1 atm (satu atmosfir).

Konversi Skala Suhu

Pada tekanan 1 atm, suhu titik es untuk termometer berskala celcius = 0 oC,

sedangkan termometer berskala Fahrenheit = 32 oF. Sebaliknya, pada tekanan 1 atm, suhu

titik uap untuk termometer berskala Celcius = 100 oC, sedangkan termometer berskala

Fahrenheit = 212 oF. Amati gambar di bawah.

Gambar 2. Perbandingan antara skala celcius dengan Fahrenheit.

Untuk memudahkan dalam mengubah skala Celcius menjadi skala Fahrenheit atau

mengoprek skala Fahrenheit menjadi skala Celcius, ingat saja 0 oC = 32 oF dan 100 oC = 212 oF. Pada skala Celcius, antara 0 oC sampai 100 oC terdapat 100o. Sedangkan pada skala

Fahrenheit, antara 32 oF sampai 212 oF terdapat 180o.

Mengubah skala Celcius menjadi skala Fahrenheit

Untuk memperoleh suhu dalam skala Fahrenheit (TF), kalikan terlebih dahulu suhu dalam

skala Celcius (TC) dengan 9/5. Setelah itu tambahkan dengan 32o.

Mengubah skala Fahrenheit menjadi skala Celcius

Untuk memperoleh suhu dalam skala Celcius (TC), kurangi terlebih dahulu suhu dalam skala

Fahrenheit (TF) dengan 32o, setelah itu baru kalikan dengan 5/9.

II. Kegunaan dan Fungsi Termometer Air Raksa

Termometer air raksa adalah termometer merkuri (air raksa) terbungkus kaca untuk

mengukur suhu tubuh. Termometer raksa dapat merekam temperatur dari mulut, ketiak atau

dubur. Namun alat ini tidak lagi dianjurkan, karena dapat merusak dan merkuri bisa terhirup.

Terdapat banyak jenis termometer, tetapi prinsip kerjanya sebenarnya sama. Biasanya, kita

memanfaatkan materi yang bersifat termometrik (sifat materi yang berubah terhadap

temperatur). Maksudnya, kalau suhu materi tersebut berubah, bentuk dan ukuran materi

tersebut juga ikut berubah. Kebanyakan termometer menggunakan materi yang bisa memuai

ketika suhunya berubah. Termometer yang sering digunakan saat ini terdiri dari tabung kaca,

dimana terdapat alkohol atau air raksa pada bagian tengah tabung.

III. Jenis-jenis dan Pengaplikasian dari Termometer

Pengaplikasian yang paling utama dari termometer air raksa yaitu untuk mengukur

suhu, entah itu suhu tubuh ataupun suhu ruangan. Hari ini termometer air raksa masih

banyak digunakan dalam bidang meteorologi, tetapi pengguanaan pada bidang-bidang lain

semakin berkurang, karena air raksa secara permanen sangat beracun pada sistem yang rapuh

dan beberapa negara maju telah mengutuk penggunaannya untuk tujuan medis. Beberapa

perusahaan menggunakan campuran gallium, indium, dan tin (galinstan) sebagai pengganti

air raksa.

Berikut jenis-jenis dan aplikasi-aplikasi lain dari berbagai macam thermometer.

1. Termometer Bimetal Mekanik

Termometer Bimetal Mekanik adalah sebuah termometer yang terbuat dari dau buah

kepingan logam yang memiliki koefisien muai berbeda yang dikeling (dipelat) menjadi satu.

Kata Bimetal sendiri memiliki arti yaitu bi berarti dua sedangkan kata metal berarti logam,

sehingga bimetal berarti “dua logam”. Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi,

keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien muainya lebih tinggi,

sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang

keofisien muainya lebih rendah. 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. Pada thermometer keping

bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena jika kepingan menerima rangsangan

berupa suhu, maka keping akan langsung melengkung karena pemuaian panjang pada

logam. Selain digunakan sebagai termometer, keping bimetal juga digunakan pada lampu

sein mobil, termostat, setrika, dan lain-lain.

2. Termometer Infra Merah

Termometer Infra Merah menawarkan kemampuan untuk mendeteksi temperatur

secara optik – selama objek diamati, radiasi energi sinar infra merah diukur, dan disajikan

sebagai suhu. Mereka menawarkan metode pengukuran suhu yang cepat dan akurat dengan

objek dari kejauhan dan tanpa disentuh – situasi ideal dimana objek bergerak cepat, jauh

letaknya, sangat panas, berada di lingkungan yang bahaya, dan/atau adanya kebutuhan

menghindari kontaminasi objek (seperti makanan/alat medis/obat-obatan/produk atau test,

dan lain-lain). Termometers Infra Merah mengukur suhu menggunakan radiasi kotak hitam

(biasanya infra merah) yang dipancarkan objek. Kadang disebut termometer laser jika

menggunakan laser untuk membantu pekerjaan pengukuran, atau termometer tanpa sentuhan

untuk menggambarkan kemampuan alat mengukur suhu dari jarak jauh. Termometers

Infrared dapat digunakan untuk beberapa fungsi pengamatan temperatur. Beberapa contoh,

antara lain:

Mendeteksi awan untuk sistem operasi teleskop jarak jauh.

Memeriksa peralatan mekanika atau kotak sakering listrik atau saluran hotspot

Memeriksa suhu pemanas atau oven, untuk tujuan kontrol dan kalibrasi

Mendeteksi titik api/menunjukkan diagnosa pada produksi papan rangkaian listrik

Memeriksa titik api bagi pemadam kebakaran

Mendeteksi suhu tubuh makhluk hidup, seperti manusia, hewan, dll

Memonitor proses pendinginan atau pemanasan material, untuk penelitian dan

pengembangan atau quality control pada manufaktur

3. Termokopel

Termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan

panas dalam benda yang diukur temperaturnya menjadi perubahan potesial/ tegangan listrik

(voltase). Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang luas,

hingga 1800 K. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana perbedaan suhu yang

kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya rentang suhu 0–100 °C dengan

keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor dan RTD lebih cocok. Contoh Penggunaan

Termokopel yang umum antara lain:

Industri besi dan baja

Pengaman pada alat-alat pemanas

Untuk termopile sensor radiasi

Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile.

Masih banyak termometer dengan jenis-jenis dan pengaplikasiannya yang berbeda seperti,

termometer basal, termometer digital, termometer alkohol, termistor, termometer Galileo,

dan lain-lain.

IV. Langkah Penggunaan

Jenis khusus termometer air raksa, disebut termometer maksimun, bekerja dengan

adanya katup pada leher tabung dekat bohlam. Saat suhu naik, air raksa didorong ke atas

melalui katup oleh gaya pemuaian. Saat suhu turun air raksa tertahan pada katup dan tidak

dapat kembali ke bohlam membuat air raksa tetap di dalam tabung. Pembaca kemudian dapat

membaca temperatur maksimun selama waktu yang telah ditentukan. Untuk mengembalikan

fungsinya, termometer harus diayunkan dengan keras. Termometer ini mirip desain

termometer medis.

Air raksa akan membeku pada suhu -38.83 °C (-37.89 °F) dan hanya dapat digunakan

pada suhu diatasnya. Air raksa, tidak seperti air, tidak mengembang saat membeku sehingga

tidak memecahkan tabung kaca, membuatnya sulit diamati ketika membeku. Jika termometer

mengandung nitrogen, gas mungkin mengalir turun ke dalam kolom dan terjebak disana

ketika temperatur naik. Jika ini terjadi termometer tidak dapat digunakan hingga kembali ke

kondisi awal. Untuk menghindarinya, termometer air raksa sebaiknya dimasukkan ke dalam

tempat yang hangat saat temperatur di bawah -37 °C (-34.6 °F). Pada area di mana suhu

maksimum tidak diharapkan naik di atas - 38.83 ° C (-37.89 °F) termometer yang memakai

campuran air raksa dan thallium mungkin bisa dipakai. Termometer ini mempunyai titik

beku of -61.1 °C (-78 °F).

V. Sistem Pengukuran atau Cara Kerja

Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan

air raksa di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa

sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah

atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala

yang telah ditentukan. Adapun cara kerja secara umum adalah sebagai berikut:

1. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal.

2. Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon air raksa dengan

perubahan volume.

3. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika

suhu menurun.

4. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.

VI. Kalibrasi

Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan

rancangannya. Kalibrasi biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang

terhubung dengan standar nasional maupun internasional dan bahan-bahan acuan

tersertifikasi.

Proses kalibrasi termometer antara lain:

1. Letakkan silinder termometer di air yang sedang mencair dan tandai titik termometer

disaat seluruh air tersebut berwujud cair seluruhnya. Titik ini adalah titik beku air.

2. Dengan cara yang sama, tandai titik termometer disaat seluruh air tersebut mendidih

seluruhnya saat dipanaskan.

3. Bagi panjang di antara kedua titik menjadi seratus bagian yang sama.

Titik-titik ini ditambahkan pada kalibrasi rata-rata tetapi keduanya sangat tergantung

tekanan udara. Saat ini, tiga titik air digunakan sebagai pengganti (titik ketiga terjadi pada

273.16 kelvins (K), 0.01 °C). Semua perpindahan panas berhenti pada 0 K, Tetapi suhu ini

masih mustahil dicapai karena secara fisika masih tidak mungkin menghentikan partikel.

VII. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan:

1. Raksa mudah dilihat karena mengkilap.

2. Volume raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu.

3. Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut.

4. Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan laboratoriun (-40

derajat Celcius s/d 350 derajat Celcius)

5. Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu cepat dan tepat.

Kekurangan:

1. Raksa mahal

2. Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah (misalnya suhu di

kutub utara dan kutub selatan)

3. Raksa termasuk zat berbahaya (sering digunakan “air keras”) sehingga termometer raksa

berbahaya jika tabungnya pecah.

DAFTAR PUSTAKA