1.Pengertian Temperatur

Temperatur adalah derajat panas dari aktivitas molekul dalam atmosfer. Lazimnya

pengukuran temperatur dinyatakan dalam skala Celcius, Reamur, dan Fahrenheit. Temperatur

di muka bumi tidaklah sama di berbagai tempat. Persebaran temperatur dibedakan menjadi

dua yaitu:

a. Persebaran horizontal

Persebaran temperatur horizontal diperlihatkan dalam peta oleh isotherm.

Isotherm yaitu garis khayal dalam peta yang menghubungkan tempat-

tempat yang mempunyai suhu yang sama. Persebaran horizontal secara

tidak teratur dipengaruhi oleh kondisi lingkungannya, misalnya perbedaan

temperatur daratan dan lautan.

b. Persebaran vertikal

Persebaran vertikal dipengaruhi oleh letak/posisi tinggi lintang dan musim.

Sebab-sebab adanya perbedaan temperatur, yaitu:

- Panas dari sinar matahari dapat menembus lebih dalam di lautan dari

pada di daratan.

- Panas yang diserap oleh air disebabkan oleh arus vertikal dan horizontal

sedang daratan tidak.

- Air dapat menyerap panas lebih baik dari pada tanah.

Suhu di Indonesia tidak berubah karena musim seperti yang sering terjadi

pada daerah-daerah yang terletak di luar daerah tropis. Perubahan suhu di

Indonesia adalah:

- Dalam 24 jam, atau antara siang dan malam, dengan suhu tertinggi

biasanya terdapat antara pukul 14-15, dan suhu terendah pukul 06-07

pagi.

- Menurut ketinggian tempat, setiap naik 100 meter suhu turun 0,5oC.

Adanya perairan, seperti selat dan laut sangat besar peranannya pada

pengendalian suhu, sehingga tidak terjadi perbedaan suhu terendah dan

suhu tertinggi yang sangat besar, seperti misalnya di Siberia atau Mongolia

yang letaknya jauh dari lautan.

Dengan bervariasinya persebaran temperatur secara vertikal dan

horizontal, maka dapat terjadi gejala-gejala cuaca, kabut, dan awan.

2. Pengertian Termometer dan Jenis-jenis Termometer

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

ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang

berarti panas danmeter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada

bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa.

Jenis-jenis Termometer

1. Termometer alkohol adalah termometer yang menggunkan alkohol sebagai

media pengukur, yang merupakan alternatif dari termometer air raksa dengan fungsi

yang sama. Tetapi tidak sama seperti air raksa dalam termometer kaca. Isi

termometer alkohol tidak beracun dan akan menguap dengan cukup cepat. Ruang di

bagian atas cairan merupakan campuran dari nitrogen dan uap dari cairan. Dengan

meningkatnya suhu maka volumenya naik. Cairan yang digunakan dapat

berupa etanol murni atauasetat isoamyl, tergantung pada produsen dan pekerjaan

yang berhubungan dengan suhu. Karena termometer ini adalah transparan, maka

cairan yang dibuat harus terlihat dengan penambahan pewarna merah atau biru.

Thermometer ini hanya bisa mengukur suhu badan makhluk hidup (manusia dan

hewan). Thermometer ini tidak bisa mengukur yang tinggi suhunya di atas 78 °C.

Satu setengah dari gelas yang mengandung kaplier biasanya diberi label yang

berlatar belakang bewarna putih dan kuning untuk membaca skala. Dalam

penggunaan termometer alkohol ini diatur oleh titik didih cairan yang digunakan.

Batas dari termometer etanol ini adalah 78° C, dan bermanfaat untuk mengukur suhu

di siang hari, malam hari dan mengukur suhu tubuh. Thermometer alkohol ini adalah

yang paling banyak digunakan karena bahaya yang ditimbulkan sangat kecil ketika

terjadi kasus kerusakan pada termometer.

Gambar: Termometer Alkohol

2. Termometer Galileo (atau termometer Galilea), dinamai fisikawan Italia, Galileo

Galilei, adalahtermometer yang terbuat dari gelas silinder tertutup berisi cairan bening

dan serangkaian benda yangkerapatannya sedemikian rupa sehingga mereka naik

atau turun sesuai perubahan suhu.

Ciri desain

Di dalam cairan digantungkan sejumlah beban. Umumnya beban tersebut dilekatkan

pada bola kaca tersegel yang berisi cairan berwarna untuk efek estetika. Saat suhu

berubah, kerapatan cairan di dalam silinder turut berubah yang menyebabkan bola

kaca bergerak timbul atau tenggelam untuk mencapai posisi di mana kerapatannya

sama dengan cairan sekelilingnya atau terhenti oleh bola kaca lainnya. Bila

perbedaan kerapatan bola kaca sangat kecil dan terurutkan sedemikian rupa

sehingga yang kurang rapat berada di atas dan yang terapat berada di bawah, hal

tersebut dapat membentuk suatu skala suhu.

Suhu dibaca dari ukiran piringan logam di setiap bola kaca. Biasanya sebuah celah

memisahkan bola kaca atas dengan bola kaca bawah, berarti nilai suhu berada di

antara kedua nilai label baca di setiap sisi celah. Bila bola kaca melayang-layang di

celah, berarti nilai label baca mendekati suhu lingkungan.

Untuk mencapai keakuratan yang sesuai, toleransi beban harus dibuat kurang dari

1/1000 per satu gram(1 miligram).

Teori operasi

Termometer Galilea bekerja dengan prinsip daya apung. Daya apung sendiri

menentukan apakah suatu benda mengapung atau tenggelam dalam cairan, serta

memberi penjelasan mengapa perahu yang terbuat dari baja bisa mengapung

(sementara batangan baja padat dengan sendirinya akan tenggelam).

Satu-satunya faktor yang menentukan apakah suatu objek besar naik atau turun

dalam suatu cairan tertentu, berkaitan dengan kerapatan objek terhadap kerapatan

cairan di mana ia ditempatkan. Jika massa benda lebih besar dari massa cairan

pengisi, objek tersebut akan tenggelam. Jika massa benda kurang dari massa cairan

pengisi, objek tersebut akan mengapung.

Gambar: Termometer Galileo

3. Termistor (Inggris: thermistor) adalah alat atau komponen atau

sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Prinsip dasar dari termistor

adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika

suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan

gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).

Termistor NTC yang tersambung pada kabel terisolasi

Termistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930, dan mendapat

hak paten diAmerika Serikat dengan nomor #2.021.491. Ada dua macam termistor

secara umum:Posistor atau PTC (Positive Temperature Coefficient),

dan NTC (Negative Temperature Coefficient). Nilai tahanan pada PTC akan naik jika

perubahan suhunya naik, sementara sifat NTC justru kebalikannya.

4. Termokopel

Sensor suhu ruangan dalam ° Celsius

Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan

untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan

listrik (voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis

konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan

suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

Prinsip Operasi

Pada tahun 1821, seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann

Seebeckmenemukan bahwa sebuah konduktor (semacam logam) yang diberi

perbedaan panas secara gradien akan menghasilkan tegangan listrik. Hal ini disebut

sebagai efek termoelektrik. Untuk mengukur perubahan panas ini gabungan dua

macam konduktor sekaligus sering dipakai pada ujung benda panas yang diukur.

Konduktor tambahan ini kemudian akan mengalami gradiasi suhu, dan mengalami

perubahan tegangan secara berkebalikan dengan perbedaan temperatur benda.

Menggunakan logam yang berbeda untuk melengkapi sirkuit akan menghasilkan

tegangan yang berbeda, meninggalkan perbedaan kecil tegangan memungkinkan

kita melakukan pengukuran, yang bertambah sesuai temperatur. Perbedaan ini

umumnya berkisar antara 1 hingga 70 microvolt tiap derajad celcius untuk kisaran

yang dihasilkan kombinasi logam modern. Beberapa kombinasi menjadi populer

sebagai standar industri, dilihat dari biaya, ketersediaanya, kemudahan, titik lebur,

kemampuan kimia, stabilitas, dan hasil. Sangat penting diingat bahwa termokopel

mengukur perbedaan temperatur di antara 2 titik, bukan temperatur absolut.

Pada banyak aplikasi, salah satu sambungan (sambungan yang dingin) dijaga

sebagai temperatur referensi, sedang yang lain dihubungkan pada objek pengukuran.

contoh, pada gambar di atas, hubungan dingin akan ditempatkan pada tembaga pada

papan sirkuit. Sensor suhu yang lain akan mengukur suhu pada titik ini, sehingga

suhu pada ujung benda yang diperiksa dapat dihitung. Termokopel dapat

dihubungkan secara seri satu sama lain untuk membuat termopile, dimana tiap

sambungan yang panas diarahkan ke suhu yang lebih tinggi dan semua sambungan

dingin ke suhu yang lebih rendah. Dengan begitu, tegangan pada setiap termokopel

menjadi naik, yang memungkinkan untuk digunakan pada tegangan yang lebih tinggi.

Dengan adanya suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk

pengukuran di laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai untuk

kebanyakan indikasi sambungan lansung dan instrumen kontrol. Mereka

menambahkan sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain yang

sensitif terhadap suhu (seperti termistor atau diode) untuk mengukur suhu

sambungan input pada peralatan, dengan tujuan khusus untuk mengurangi gradiasi

suhu di antara ujung-ujungnya. Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan dingin

yang diketahui dapat disimulasikan, dan koreksi yang baik dapat diaplikasikan. Hal ini

dikenal dengan kompensasi hubungan dingin. Biasanya termokopel dihubungkan

dengan alat indikasi oleh kawat yang disebut kabel ekstensi atau kompensasi.

Tujuannya sudah jelas. Kabel ekstensi menggunakan kawat-kawat dengan jumlah

yang sama dengan kondoktur yang dipakai pada Termokopel itu sendiri. Kabel-kabel

ini lebih murah daripada kabel termokopel, walaupun tidak terlalu murah, dan

biasanya diproduksi pada bentuk yang tepat untuk pengangkutan jarak jauh -

umumnya sebagai kawat tertutup fleksibel atau kabel multi inti. Kabel-kabel ini

biasanya memiliki spesifikasi untuk rentang suhu yang lebih besar dari kabel

termokopel. Kabel ini direkomendasikan untuk keakuratan tinggi. Kabel kompensasi

pada sisi lain, kurang presisi, tetapi murah. Mereka memakai perbedaan kecil,

biasanya campuran material konduktor yang murah yang memiliki koefisien

termoelektrik yang sama dengan termokopel (bekerja pada rentang suhu terbatas),

dengan hasil yang tidak seakurat kabel ekstensi. Kombinasi ini menghasilkan output

yang mirip dengan termokopel, tetapi operasi rentang suhu pada kabel kompensasi

dibatasi untuk menjaga agar kesalahan yang diperoleh kecil. Kabel ekstensi atau

kompensasi harus dipilih sesuai kebutuhan termokopel. Pemilihan ini menghasilkan

tegangan yang proporsional terhadap beda suhu antara sambungan panas dan

dingin, dan kutub harus dihubungkan dengan benar sehingga tegangan tambahan

ditambahkan pada tegangan termokopel, menggantikan perbedaan suhu antara

sambungan panas dan dingin.

Hubungan Tegangan dan Suhu

Hubungan antara perbedaan suhu dengan tegangan yang dihasilkan termokopel

bukan merupakan fungsi linier melainkan fungsi interpolasi polinomial

Koefisien an memiliki n antara 5 dan 9. Agar diperoleh hasil pengukuran yang akurat,

persamaan biasanya diimplementasikan pada kontroler digital atau disimpan dalam

sebuah tabel pengamatan. Beberapa peralatan yang lebih tua menggunakan filter

analog.

Tipe-Tipe Termokopel

Tersedia beberapa jenis termokopel, tergantung aplikasi penggunaannya

1. Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy))

Termokopel untuk tujuan umum. Lebih murah. Tersedia untuk rentang suhu −200 °C

hingga +1200 °C.

2. Tipe E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy))

Tipe E memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok digunakan pada

temperatur rendah. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.

3. Tipe J (Iron / Constantan)

Rentangnya terbatas (−40 hingga +750 °C) membuatnya kurang populer dibanding

tipe K

Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C

4. Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy))

Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk

pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C.

Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900 °C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N

merupakan perbaikan tipe K

Termokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang memiliki

karakteristik yang hampir sama. Mereka adalah termokopel yang paling stabil, tetapi

karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10 µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan

untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).

5. Type B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh)

Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang sama pada suhu

0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu 50 °C.

6. Type R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium)

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya

tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.

7. Type S (Platinum /Platinum with 10% Rhodium)

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya

tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum. Karena stabilitasnya

yang tinggi Tipe S digunakan untuk standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).

8. Type T (Copper / Constantan)

Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif terbuat dari

tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat

pengukur alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43

µV/°C

Penggunaan Termokopel

Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang luas,

hingga 2300°C. 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.

5. TERMOMETER DIGITAL

digunakan untuk mengetahui suhu objek benda atau tubuh

Cara Menggunakan :Termometer digital, biasanya menggunakan termokopel

sebagai sensornya untuk membaca perubahan nilai tahanan. Secara sederhana

termokopel berupa dua buah kabel dari jenis logam yg berbeda yang ujungnya,

hanya ujungnya saja, disatukan (dilas). Titik penyatuan ini disebut hot junction.

Prinsip kerjanya memanfaatkan karakteristik hubungan antara tegangan (volt)

dengan temperatur.

Skala Suhu              : 32oC – 42oC / 90oF – 107.6oF

Kelebihan                : . Pada termometer digital menggunakan logam sebagai sensor

suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian

elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca.

Kekurangan             : harganya mahal

6. Termometer Six-Bellani

digunakan untuk mengukur suhu maksimum dan minimum suatu tempat

Cara Menggunakan : ketika suhu udara turun,alkohol di ruang A (tengah) [lihat

gambar 2] menyusut sehingga raksa di ruang B naik dan mendorong keping baja

untuk  menunjukkan angka minimum.Sebaliknya jika suhu udara naik,alkohol diruang

A memuai dan mendesak raksa di ruang B turun,sedangkan raksa di ruang C naik

untuk mendorong paku baja menunjukkan angka maksimum.Untuk mengembalikan

keping baja pada posisi semula digunakan magnet tetap.

Skala Suhu             :-20°C sampai dengan 50°C

Jenis Zat Muai       : Alkohol dan Raksa

Kelebihan              : dilengkapi magnet tetap untuk menarik keping baja turun

melekat pada raksa

7. Termometer Ruang

digunakan untuk mengukur suhu suatu ruangan

Cara Menggunakan  : untuk mengukur suhu suatu ruangan,biasanya thermometer

ini di gabungkan dengan berbagai alat lain misalnya : alat penunjuk waktu,hiasan

dinding,dan lain sebagainya

Skala Suhu              : -50 samapai dengan 50

Jenis Zat Muai        : menggunakan zat muai logam(sebagian raksa)

Kelebihan               : -merupakan termometer maksimum

- ukuran tandon dibuat besar agar menjadi lebih peka terhadap perubahan suhu

8. Termometer Klinis

-Termometer Klinis biasanya digunakan untuk mengukur suhu tubuh manusia.

Cara menggunakan : Mula-mula,periksa terlebih dahulu apakah termometer sudah

menunjukkan suhu dibawah 35°C.Jika belum,termometer kita kibas-kibaskan

sehingga menunjukkan suhu kurang dari 35°C.Selanjutnya,pasang thermometer itu di

bawah ketiak atau lipatan tubuh selama kira-kira 5 menit.Setelah itu,ambil

thermometer dari tubuh dan baca pada skala termometer.Skala yang ditunjukkan

termometer menunjukkan suhu tubuh pasien pada keadaan itu.

Skala Suhu              : 35°C sampai dengan 42°C

Jenis zat muai         : raksa atau alkohol

Tingkat Ketelitian   : 0,1°C

Kelebihan        : Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang

berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak

berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien.

Kekurangan         : Termometer klinis harus dikibas-kibaskan terlebih dahulu

sebelum digunakan agar kembali ke posisi normal

3.Pengertian Pemuaian dan Aplikasi contoh dari Jenis-jenis

Pemuaian

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh

perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena

menerima kalor.

Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair,

dan pada zat gas.

Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu

demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga

dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian

volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai

volumenya sama dengan 1/273.

a. Pemuaian panjang

adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima

kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil

dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan

tebal dianggap tidak ada. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian

panjang saja adalah kawat kecil yang panjang sekali.

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu

panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu.

Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda

atau jenis bahan.

Secara matematis persamaan yang digunakan untuk menentukan

pertambahan panjang benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu

adalah

Bila ingin menentukan panjang akhir setelah pemanasan maka digunakan

persamaan sebagai berikut :

Yang perlu diperhatikan adalah didala rumus tersebut banyak sekali

menggunakan lambang sehingga menyulitkan dalam menghapal.

Disarankan untuk sering menggunakan rumus tersebut dalam

mengerjakan soal dan tidak perlu dihapal.

b.Pemuaian luas

adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor.

Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan

lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh

benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar

sekali dan tipis.

Seperti halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian

luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena

sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau

dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali

koefisien muai panjang. Pada perguruan tinggi nanti akan dibahas

bagaimana perumusan sehingga diperoleh bahwa koefisien muai luas

sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

Untuk menentukan pertambahan luas dan volume akhir digunakan

persamaan sebagai berikut :

c.Pemuaian volume

adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor.

Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar

dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah

kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3

dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan

3 kali koefisien muai panjang. Sebagaimana yang telah dijelskan diatas

bahwa khusus gas koefisien muai volumenya sama dengan 1/273

Persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan volume dan

volume akhir suatu benda tidak jauh beda pada perumusan sebelum.

Hanya saja beda pada lambangnya saja. Perumusannya adalah

http://alljabbar.files.wordpress.com/2008/03/pemuaian-volum.png