TEMPERATUR Dosen : Syafa’at Ariful Huda, M.Pd
MAKALAH FISIKA DASAR 2 Tugas Matakuliah Fisika Dasar 2 pada Program Strata1 ( S1)
KUAT MUHAMMAD HENDRA
20148300571 20148300572
Jurusan Pendidikan Matematika Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Kusumanegara Jakarta 2015
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat
rahmat
serta
kasih-Nya
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan makalah ini dengan judul “ Temperatur “. Penulisan makalah ini bertujuan untuk memenuhi sebagian tugas matakuliah Fisika Dasar 2 Semester II program S1 pada program studi pendidikan Matematika Sekolah Tinggi Keguruan dan Ilmu Pendidikan Kusuma Negara Jakarta. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak demi kesempurnaan makalah ini.
Jakarta, Februari 2015 Penulis,
BAB I PENDAHULUAN A.
Latar Belakang Temperatur atau suhu menunjukan derajat panas suatu benda.
Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Suhu juga dapat menunjukan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerak di tempat getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Temperatur dapat di ukur dengan menggunakan alat yang disebut termometer. Ada empat macam satuan termoter yang paling dikenal yaitu Celcius, Reumur, Fahrenheit, dan Kelvin.
B.
Rumusan Masalah Dalam penulisan makalah ini penulis akan membuat rumusan
masalah sebagai berikut : 1. Konsep Temperatur 2. Mengukur Temperatur 3. Pemuaian Thermal
C.
Tujuan Penulisan makalah ini lebih mendalami Konsep Temperatur,
Mengukur Temperatur, dan Pemuaian Thermal.
BAB II TEMPERATUR A.
Konsep Temperatur Temperatur atau suhu adalah besaran yang menyatakan derajat
panas dingin suatu benda. Secara kualitatif dapat di ketahui suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang di rasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif dapat diketahui dengan menggunakan alat yang disebut termometer. Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer yang berisi air raksa atau alkohol. Kata termometer ini diambil dari dua kata yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang artinya mengukur. Termometer
yang
paling
dikenal
adalah
Celcius,
Reamur,
Fahrenheit, dan Kelvin. Setiap satuan termometer memiliki perbandingan yang berbeda antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya. Adapun perbandingan termometer mengikuti perbandingan sebagai berikut :
C:R:(F-32) = 5:4:9 dan K = C + 273 (derajat)
Keterangan : C = Satuan derajat Celcius R = Satuan derajat Reumur
F = Satuan derajat Fahrenheit K = Satuan derajat Kelvin
Derajat Kelvin dimulai dari 273 derajat, bukan dari -273 derajat. Sedangkan, derajat Celcius dimulai dari 0 derajat. Maka dari itu, untuk mengubah suhi tersebut ke suhu yang lain, sebaiknya menggunakan atau mengubahnya
ke
derajat
Celcius
terkebuh
dahulu,
karena
jika
menggunakan Kelvin akan lebih rumit mengubahnya ke suhu yang lain.
B.
Mengukur Temperatur Satuan Internasional untuk temperatur atau suhu menggunakan
satuan Kelvin ( K). Sebagai Satuan Internasional, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis 20K saja, tidak perlu 20°K . Sedangkan skala-skala lain yang umum digunakan adalah Celcius, Fahrenheit, dan Reamur. Pada skala Celcius, 00 Celcius adalah titik dimana air membeku dan 1000 Celcius adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celcius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 ( atau 273.15 untuk lebih tepatnya ). Skala Fahrenheit adalah skala umumyang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32 0 Fahrenheit dan titik didih air adalah 2120 Fahrenheit.
Perbandingan titik beku dan titik didih untuk satuan skala suhu dapat di tuliskan sebagai beriku : Celcius
Reamur
Fahrenheit
Kelvin
Titik didih
100
80
212
373
Titik beku
0
0
32
273
100
80
180
100
5
4
9
5
Selisih kedua titik Perbandingan
Cara mudah untuk mengubah dari Celcius, Fahrenheit, dan Reamur adalah dengan mengingat perbandingan C : F :R = 5: 9 : 4 atau dapat menggunakan persamaan sebagai berikut :
ℎ
Sehingga dapat di konversikan seperti tabel di bawah ini : Dari Celcius Reamur Fahrenheit Kelvin
Celcius R (F – 32 ) K - 273
Reamur C -
Ke
(F – 32 ) ( K – 273 )
Fahrenheit C + 32 R + 32 -
Kelvin C + 273 R + 273 -
Berdasarkan perbandingan dan persamaan konversi tersebut dapat digunakan sebagai dasar dalam pembuatan termometer. Sebuah termometer biasanya terdiru dari sebuah pipa kaca berongga yang berisi zat cair (alkohol atau air raksa), dan bagian atas acairan adalah ruang hampa udara. Termometer dibuat berdasarkan prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau di dinginkan. Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan, sedangkan apabila didinginkan volume zat cair akan berkurang. Naik atau turunnya zat cair tersebut digunakan sebagai acuan untuk menentukan suhu suatu benda. Perubahan volume zat cair dalam pipa dapat digunakan untuk mengukur volume. Seperti kita ketahui bahwa zat cair sebagai bahan pengisi termometer ada dua macam, yaitu air raksa dan alkohol. Ada beberapa keuntungan dan kerugian dari penggunaan bahan tersebut . 1. Termometer air raksa. Berikut ini beberapa keuntungan air raks sebagai pengisi termometer antara lain : a.) Air
raks
tidak
membasahi
dinding
pipa
kapiler,
sehingga
pengukurannya menjadi teliti. b.) Air raksa mudah dilihat karena mengkilat. c.) Air raksa cepat mengambil panas dari suhu benda yang sedang diukur
d.) Jangkauan suhu air raksa cukup lebar, karena air raksa membeku pada suhu 40 0C dan mendidih pada suhu 360 0C. e.) Volume air raksa berubah secara teratur.
Sedangkan beberapa kerugian yang di miliki air raksa sebagai berikut :
a.) Air raksa harganya mahal. b.) Air raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah. c.) Air raksa termasuk zat beracun sehingga berbahaya apabila tabungnya pecah.
2. Termometer Alkohol
Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :
a.) Alkohol harganya murah. b.) Alkohol lebih teliti, sebab untuk kenaikan suhu yang kecil ternyata alkohol mengalami perubahan volume yang besar. c.) Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat rendah, sebab titik beku alkohol -130 0C.
Kerugian menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :
a.) Membasahi dinding kaca. b.) Titik didihnya rendah ( 78 0C). c.) Alkohol tidak berwarna, sehingga perlu memberi pewarna dahulu agar dapat dilihat.
Jenis-jenis termometer, antara lain :
1. Termometer Zat Cair dalam gelas
Termometer ini biasanya digunakan untuk mengukur tempertaur pada daerah batas pengukuran yang di pengaruhi oleh jenis zat termometrik yang berupa cairan dalam pipa kapiler. Prinsip yang dipakai adalah zat cair memuai apabila di panaskan.
2. Termokopel
Termokopel terdiri dari dua jenis logam yang dihubungkan dan membentuk rangkaian tertutup. Besarnya aliran listrik pada kawat berubah sesuai dengan perubahan suhu. Keuntungan termokopel terletak pada kecepatan mencapai keseimbangan suhu dengan sistem yang akan diukur.
3. Termometer hambatan listrik
Dasar kerja termometer ini adalah hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam tersebut naik.
4. Termometer gas volume tetap
Termometer ini terdiri dari bola yang berisi gas yang dihubungkan dengan tabung manometer. Prinsip kerjanya adalah perubahan tekanan suatu gas akibat perubahan suhu bila volumenya tetap.
C.
Pemuaian Termal Pemuauian termal adalah perubahan suatu benda yang bisa
menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor ). Pemuaian setiap benda akan berbeda-beda terggantung pada suhu di sekitar dan koefisien muai atau daya muai dari benda tersebut. Perubahan panjang akibat panas kan mengikuti :
dimana Lt
= panjang pada suhu t
L0
= panjang pada suhu awal, = koefisien muai panjang/kofisien muai linier, = besarnya perubahan suhu.
Suatu benda akan mengalami muai panjang apabila benda itu hanya memiliki (dominan dengan) ukuran panjangnya saja. Muai luas terjadi pada benda apabila benda itu memiliki ukuran panjang dan lebar, sedangkan muai volum terjadi apabila benda itu memiliki ukuran panjang, lebar, dan tinggi.
dimana At = luas ( area) pada suhu t,\ A0 = luas pada suhu awal, = ( 2 kali
) adalah koefisien luas, dan
= besarnya perubahan suhu.
Dan untuk perubahan volum :
dimana Vt = volum pada suhu t, V0 = volum pada suhu awal, = (3 kali
) yaitu koefisen muai volum, dan
= besarnya perubahan suhu.
Pemuaian yang di pengaruhi suhu dan panas dapat di alami
pada 3
medium zat yaitu : 1. Pemuaian zat padat Umumnya zat padat
akan mengalami pemuaian jika dipanaskan.
Pemuaian zat padat tergantung pada 3 faktor yaitu : a.) Panjang awal sebelum dipanaskan b.) Kenaikan suhu c.) Jenis bahan Jenis bahan yang berbeda akan mempengaruhi besar dan panjang hasil pemuaian benda tersebut. Dikarenakan benda memilik koefisien yang berbeda. Sebagai contoh berikut beberapa benda padat dengan nilai koesien benda tersebut. Jenis Zat Padat
Koefisien muaia panjang (/0C atau /K )
Alumunium
2,4 x 10-5
Kuningan
1,9 x 10
Perunggu
1,9 x 10
Baja
1,1 x 10
Besi
1,2 x 10
Tembaga
1,7 x 10
Kaca Biasa
0,9 x 10
Kaca Pyrex
0,32 x 10
Emas
1,4 x 10
2. Pemuaian Zat Cair Zat cair akan mengalami pemuaian jika ada kenaikan suhu. Zat cair hanya akan mengalami pemuaian volume karena sifatnya yang selalu mengikuti bentuk wadahnya. Pemuaian zat cair lebih besar dari pada pemuaian zat padat untuk kenaikan suhu yang sama. Berikut koefien muai volume beberapa jenis zat cair : Jenis zat Cair
Koefisien muai Volume (/0C atau /K
Air
0,00044
Alkohol ( etil )
0,0011
Alkohol (metal)
0,0012
Aseton
0,0005
Gliserin
0,00053
Papaverin
0,001
Terpentin
0,00105
3. Pemuaian pada Gas Gas akan mengalmi pemuaian jika ada kenaikan suhu. Gas hanya akan mengalami pemuaian volume. Hal-hal yang berkaitan dengan pemuaian gas adalah Volume, suhu, dan tekanan. Pemuaian gas dapat terjadi pada dua keadaan yaitu : a.) Pemuaian gas pada tekanan tetap b.) Pemuaian gas pada volume tetap
Pemuaian Volume tetap suatu gas dalam keadadn tempat tertutup di panaskan sehingga suhu naik sebesar Δt. Volume udara dibatasi sehingga udara tidak dapat mengembang. Hal ini menyebabkan tekanan udara bertambah sebesar Δp. Rumus
Pt = P0 (1 + Δp =
. P0. Δt
. Δt )
dimana Δp : perubahan tekanan (atm ) Δt : perubahan suhu (0C) P0 : tekanan mula-mula (atm) Pt : tekanan akhir (atm)
BAB III PENUTUP
Secara kualitatif dapat di ketahui suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang di rasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif dapat diketahui dengan menggunakan alat yang disebut termometer. Perubahan volume zat cair dalam pipa dapat digunakan untuk mengukur volume. Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan, sedangkan apabila didinginkan volume zat cair akan berkurang. Suatu benda dapat mengalami pemuaian jika dipengaruhi kenaikan suhu yang mengakibatkan perubahan benda pada panjang, lebar, dan luas atau volume benda tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org http://pendfisikaunsri.blogspot.com/2010/03/temperatur.html http://www.rumus-fisika.com/2012/07/suhu-dan-pengukurannya.html http://www.rumus-fisika.com/2012/07/suhu-dan-pengukurannya.html bukurobek.blogspot.com/2011/06/pemuaian.html
