THERMOMETER
Thermometer merupakan salah satu alat yang terkenal. Secara umum, thermometer adalah
alat yang berfungsi untuk mengukur suhu. Tapi khusus untuk bidang
meteorologi, yang akan kita bicarakan lebih detail adalah thermometer yang digunakan untuk mengukur suhu udara. Ok! sekarang kita langsung menuju ke pengertian Thermometer.
Dikembangkan selama abad 16 dan
17, termometer (dari makna (termo) Yunani θερμός "panas" dan meter,
"untuk mengukur") adalah sebuah perangkat yang mengukur suhu atau
gradien suhu menggunakan berbagai prinsip yang berbeda. Termometer
memiliki dua elemen penting: sensor suhu (misalnya bola pada termometer
merkuri) di mana beberapa perubahan fisik terjadi dengan suhu, ditambah
beberapa cara mengkonversi perubahan fisik ke dalam nilai numerik
(misalnya skala pada termometer merkuri) biasanya menggunakan gelas
kaca.
Suhu
Sementara sebuah termometer
individu mampu mengukur derajat panas,pembacaan pada dua termometer
tidak bisa dibandingkan kecuali mereka sesuai dengan skala yang
disepakati. Saat ini digunakan skala temperatur termodinamika absolut.
Skala suhu disepakati secara internasional yang dirancang untuk
perkiraan ini erat, berdasarkan poin tetap dan termometer interpolasi.
Skala temperatur terbaru resmi adalah Skala Suhu Internasional 1990. Ini
memanjang dari 0,65 K (-272,5 ° C; -458,5 ° F) untuk sekitar 1.358 K
(1085 ° C; 1.985 ° F).
Jenis-jenis Thermometer
Thermometer memiliki keragaman
bentuk dan jenis, tergantung dari jenis skalanya, bahan yang akan
diukur,dsb. Secara umum, thermometer dapat kita golongkan menurut :
1. Menururt skalanya
- Thermometer berskala Reamur; titik beku : 0°R dan titik didih : 80°R
- Thermometer berskala Fahrenheit; titik beku : 32°F dan titik didih : 212°F
- Thermometer berskala Kelvin; titik beku : 273 K dan titik didih : 373 K
- Thermometer berskala celcius; titik beku : 0°C dan titik didih : 80°C
*titik
beku : suhu dimana es mulai mencair dan titik didih adalah suhu dimana
seluruh bagian air menguap. Keduanya pada keadaan standar, yaitu pada
tekanan 1 atm.
2. Menurut penggunaannya, dapat dibedakan menjadi :
- Thermometer ruangan,
- Thermometer badan,
- Thermometer rumput
- Thermometer apung,
- Thermometer Maksimum
- Thermometer minimum,dsb
3. Menurut zat pendeteksi panas,dapat dibedakan menjadi :
-
Thermometer cair (liquid in-glass thermometer), pendeteksi panasnya
adalah zat cair yang berada di dalam tabung kaca. zat cair akan memuai
atau menyusut secara teratur sesuai dengan suhu udara dan menunjukkan
skala hasil pengukuran.
-
Thermometer digital, pendeteksi panasnya adalah sensor yang bisa
mengirim sinyal elektrik mengenai suhu kemudian sinyal itu diubah
menjadi tampilan digital pada layar dan menunjukkan suhu.
4.Menurut zat cair yang digunakan (untuk liquid in-glass thermometer), dapat dibedakan menjadi:
- Thermometer alkhohol
- Thermometer raksa
- Thermometer campuran
Sebenarnya thermometer masih
dapat digolongkan lagi menjadi beberapa bagian. Hanya saja bahasan
dibatasi sampai disini. Termometer yang paling banyak dipakai saat ini
berbahan dasar raksa (merkuri),dengan skala yang umum digunakan adalah
oCelcius kecuali USA yang menggunakan skala fahrenheit.
Liquid in glass thermometer
merupakan thermometer yang umum dipakai oleh BMKG, oleh karena itu,
penulis memberikan tambahan informasi sebagi berikut :
4.a. Thermometer raksa
Thermometer air raksa dalam
gelas adalah termometer yang dibuat dari air raksa yang ditempatkan pada
suatu tabung kaca. Termometer raksa dapat kita kenali dari warna cairan
thermometernya yang berkilau keperakan. Tanda yang dikalibrasi pada
tabung membuat temperature dapat dibaca sesuai panjang air raksa di
dalam gelas, bervariasi sesuai suhu. Untuk meningkatkan ketelitian,
biasanya ada bohlam air raksa pada ujung termometer yang berisi sebagian
besar air raksa; pemuaian dan penyempitan volume air raksa kemudian
dilanjutkan ke bagian tabung yang lebih sempit. Ruangan di antara air
raksa dapat diisi atau dibiarkan kosong.
Kelebihan raksa sebagai bahan pengisi thermometer antara lain:
1. Raksa dapat menyerap / mengambil panas dari suhu sesuatu yang diukur.
2. Raksa memiliki sifat yang tidak membasahi medium kaca pada termometer.
3. Raksa dapat dilihat dengan mudah karena warnanya yang mengkilat.
4. Raksa memiliki sifat pemuaian / memuai yang teratur dari temperatur ke temperatur.
5. Raksa memiliki titik beku dan titik didih yang rentangnya jauh, sehingga cocok untuk mengukur suhu tinggi.
Selain kelebihan, air raksa juga memiliki kekurangan, antara lain :
1. Titik bekunya tinggi sehingga tidak cocok untuk mengukur suhu di daerah dingin
2. Raksa merupakan zat beracun yang berbahaya bagi kesehatan
3. Raksa harganya mahal
Jika thermometer raksa
mengandung nitrogen, gas mungkin mengalir turun ke dalam kolom dan
terjebak di sana ketika temperature 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).
Termometer air raksa umumnya
menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Anders Celsius merumuskan
skala Celsius, yang dipaparkan pada publikasinya ”the origin of the
Celsius temperature scale” pada 1742. Celsius memakai dua titik penting
pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Ini bukanlah
ide baru, sejak dulu Isaac Newton bekerja dengan sesuatu yang mirip.
Pengukuran suhu Celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu
pembekuan. Eksperimen untuk mendapat kalibrasi yang lebih baik pada
termometer Celsius dilakukan selama 2 minggu setelah itu. Dengan
melakukan eksperimen yang sama berulang-ulang, dia menemukan es mencair
pada tanda kalibrasi yang sama pada termometer. Dia menemukan titik yang
sama pada kalibrasi pada uap air yang mendidih (saat percobaan
dilakukan dengan ketelitian tinggi, variasi terlihat dengan variasi
tekanan atmosfir). Saat dia mengeluarkan termometer dari uap air,
ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan
pendinginan (dan pemuaian kaca tabung).
Tekanan udara mempengaruhi titik
didih air. Celsius mengklaim bahwa ketinggian air raksa saat penguapan
air sebanding dengan ketinggian barometer. Saat Celsius memutuskan untuk
menggunakan skala temperaturnya sendiri, dia menentukan titik didih
pada 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Satu tahun
kemudian Frenchman Jean Pierre Cristin mengusulkan versi kebalikan skala
celsius dengan titik beku pada 0 °C (32 °F) dan titik didih pada 100 °C
(212 °F). Dia menamakannya Centrigade.
Pada akhirnya, Celsius mengusulkan metode kalibrasi termometer sbb:
1. Tempatkan silinder termometer
pada air murni meleleh dan tandai titik saat cairan di dalam termometer
sudah stabil. ini adalah titik beku air.
2. Dengan cara yang sama tandai titik di mana cairan sudah stabil ketika termometer ditempatkan di dalam uap air mendidih.
3.
Bagilah panjang di antara kedua titik dengan 100 bagian kecil 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).
CATATAN: Semua
perpindahan panas berhenti pada 0 K, Tetapi suhu ini masih mustahil
dicapai karena secara fisika masih tidak mungkin menghentikan partikel.
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.
4.b. Thermometer alkohol
Sebagai pengganti air raksa,
beberapa thermometer keluarga mengandung alkohol dengan tambahan pewarna
merah. Bagi sebagian kalangan, termometer ini lebih mudah untuk dibaca,
karena warna merahnya cukup mencolok. Selain itu thermometer ini juga
lebih aman digunakan karena bahan dasarnya adalah alkhohol, bukan logam
berat seperti merkuri (Hg).
Kelebihan alcohol sebagai bahan pengisi thermometer :
1. Alkohol dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah, sampai -1140 C.
2. Alkohol lebih murah jika dibandingkan dengan raksa
3. Alkohol lebih cepat mengalami pemuaian meskipun kenaikan suhunya kecil sehingga lebih akurat.
Termometer alkohol juga memiliki kelemahan, antara lain:
1. Pemuaiannya tidak teratur
2. Tidak berwarna sehingga sulit dilihat (harus diwarnai)
3. Membasahi dinding kaca
4. Tidak bisa digunakan untuk mengukur suhu benda yang tinggi, sebab pada suhu 780 C alkohol sudah mendidih.
4.c. Thermometer campuran
Beberapa perusahaan menggunakan campuran gallium, indium, dan tin (galinstan) sebagai pengganti air raksa.
Cara Kerja Termometer
Secara umum, cara kerja
thermometer adalah sebagai berikut : Ketika temperatur naik, cairan di
bola tabung mengembang lebih banyak daripada gelas yg menutupinya.
Hasilnya, benang cairan yg tipis dipaksa ke atas secara kapiler.
Sebaliknya, ketika temperatur turun, cairan mengerut dan cairan yg tipis
di tabung bergerak kembali turun. Gerakan ujung cairan tipis yg
dinamakan meniscus dibaca terhadap skala yg menunjukkan temperatur.
Zat untuk termometer haruslah
zat cair dengan sifat termometrik artinya mengalami perubahan fisis pada
saat dipanaskan atau didinginkan, misalnya raksa dan alkohol. zat cair
tersebut memiliki dua titik tetap (fixed points), yaitu titik tertinggi
dan titik terendah. Misalnya, titik didih air dan titik lebur es untuk
suhu yang tidak terlalu tinggi. Setelah itu, pembagian dilakukan di
antara kedua titik tetap menjadi bagian-bagian yang sama besar, misalnya
termometer skala Celcius dengan 100 bagian dan setiap bagiannya
bernilai 1C.
Konversi Suhu
Telah disinggung diatas bahwa
thermometer menggunakan berbagai skala. Untuk dapat mengubah satu skala
ke satuan skala lain, kita perlu mengetahui cara mengkonversikannya.
Untuk mengetahui konversi suhu maka diperlukan perbandingan antara skala Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin
1. Skala Celcius : titik lebur = 0 C dan titik didih = 100 C
2. Skala Reamur titik lebur = 0 R dan titik didih = 80 R
3. Skala Fahrenheit titik lebur = 32 F dan titik didih = 212 F
4. Skala Kelvin titik lebur = 273 K dan titik didih = 373 K
Cara Menggunakan
Karena thermometer yang paling
sering digunakan adalah thermometer cair, maka kali ini akan kita bahas
cara memakai thermometer cair. Pertama, tempelkan benda yang akan kita
ukur dengan ujung thermometer yang berisi cairan thermometer. Jika kita
akan mengukur suhu udara,sebagai contoh, cukup letakkan thermometer pada
ruangan yang terlindung dari sinar matahari langsung.
Kemudian perhatikan gerakan zat
cair dalam thermometer. Tunggu beberapa saat sampai cairan berhenti
bergerak. Bacalah besaran skala yang terlihat tepat tegak lurus dengan
thermometer.
Yang perlu diperhatikan adalah
jangan sampai thermometer pecah karena benda yang diukur terlalu
panas,sehingga berada diluar batas maksimal thermometer. Dalam mengukur
suhu benda, pastikan tangan kita tidak menyentuh thermometer. Hal ini
dapat mempengaruhi pembacaan akhir thermometer.gunakan alat Bantu
seperti penjepit kayu atau penjepit statis. Perlu diingat bahwa setelah
mengukur benda panas, thermometer jangan langsung dipakai untuk mengukur
benda bersuhu dingin. Hal ini untuk menecegah pecahnya thermometer akan
perbedaan suhu yang cukup besar.
Cara Merawat dan Mengkalibrasi
Termometer harus dikontrol dan
dipelihara dengan baik agar menghasilkan data dan pembacaan yang benar,
maka harus ada pemeliharaan alat yaitu dengan pengawasan dan melakukan
pengkalibrasian alat serta membandingkannya dengan alat yang lain untuk
mengetahui alat yang dipakai masih dapat digunakan atau tidak.
Alat yang diperlukan adalah
Termometer terkalibrasi disertai sertifikat Uji Operasional, Semua alat
pengukuran harus dikontrol pada saat pertama beroperasi dan sesudah
digunakan paling sedikit satu kali pertahun dengan menggunakan
thermometer terkalibrasi. Pengujian harus dilakukan paling sedikit
dengan satu nilai pada rentang temperatur dimana alat dioperasikan.
Untuk pengukuran pada temperatur kamar misal alat tersebut dicek pada 15
– 25c . suhu yang ditunjukan oleh masing_masing termometer dicek oleh
thermometer terkalibrasi, dimana thermometer-termometer tersebut
dimasukkan kedalam lemari pendingin atau penangas air (water bath),
sampai temperatur yang ditunjukkan oleh masing-masing termometer stabil
paling sedikit dalam satu menit.
Untuk pengukuran suhu udara
dengan menggunakan termometer, hal berikut dianjurkan untuk memperlambat
penunjukan suhu, tempelkan gabus atau kapas/wool pada ujung termometer
dan biarkan termometer kira-kira 1 (satu) jam untuk mencapai temperature
diinginkan.
Agar thermometer yang kita punya tahan lama, diperlukan perawatan khusus. Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain:
1. Perhatikan permukaan kaca
thermometer. Setelah dipakai, segera bersihkan kaca dari kotoran atau
endapan yang mungkin menempel dengan kain. Usapkan kain tersebut secara
perlahan
2. Segera simpan
thermometer setelah dipakai dalam wadah penyimpanannya. Sebelum
disimpan, sebaiknya thermometer didinginkan terlebih dahulu. Simpan
thermometer pada lemari penyimpanan yang tertutup
3. Periksa keadaan thermometer secara berkala, jangan sampai terjadi anomaly pada thermometer tersebut
Komentar
Posting Komentar