Suhu: Pengertian, Rumus Konversi, Contoh Soal

Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak pernah terlepas dari namanya suhu lingkungan. Setiap tempat di muka bumi memiliki temperatur yang berbeda-beda. Indonesia beriklim tropis sehingga suhunya berada di kisaran 10an ⁰C (daerah pegunungan tinggi) sampai 30an ⁰C.

Pengertian Suhu

Suhu suatu benda merupakan besaran yang menunjukkan tingkat atau derajat panas benda tersebut. Benda yang panas memiliki derajat panas lebih tinggi dibandingkan benda yang dingin.

Suhu atau juga dikenal sebagai temperatur merupakan sifat fisik suatu benda yang dapat digunakan untuk menentukan apakah dua buah benda berada dalam kesetimbangan termal jika mempunyai temperatur sama.

Manusia memiliki indera perasa dalam bentuk sensor-sensor yang ada di kulit. Sensor-sensor kulit tersebut bisa digunakan untuk merasakan tingkat panas benda. Namun sensor sentuh yang ada di kulit tidak bisa digunakan untuk menunjukkan tingkat suhu yang tepat.

Hal ini karena sensor sentuh hanya menghasilkan ukuran suhu kualitatif saja. Oleh karena itu dibutuhkan alat ukur suhu untuk mengukur suhu secara kuantitatif.

Skala Suhu

Skala suhu yang digunakan untuk pengukuran temperatur di dunia ini adalah Celcius (⁰C), skala suhu untuk Reamur (⁰R) dan skala suhu Fahrenheit (⁰F). Sementara skala suhu yang digunakan sebagai Standar Internasional (SI) adalah skala suhu Kelvin.

Skala suhu pada Kelvin menggunakan nol mutlak sehingga tidak diberi tanda “derajat” di depannya. Ketika suhu mencapai nol Kelvin, maka artinya tidak ada energi panas yang dikandung benda tersebut.

Konversi Suhu

Setiap skala suhu yang ada, masing-masing memiliki rentang skala suhu yang berbeda. Gambaran mengenai batas titik tetap bawah dan titik tetap atas masing-masing skala suhu ditunjukkan dari Gambar 1. di bawah ini:

Untuk mengkonversi satu satuan suhu dengan satuan lainnya dapat dilakukan dengan melakukan perbandingan pada skala suhu berikut:

Skala C: Skala R: Skala F: Skala K = 100 : 80 : 180 : 100

Skala C: Skala R: Skala F: Skala K = 5 : 4 : 9 : 5

Jika memperhatikan titik tetap bawah (dibandingkan mulai dari nol), maka bisa didapat perbandingan angka suhunya:

Tc : Tr : (Tf – 32) : (Tk – 273) = 5 : 4 : 9 : 5

Perbandingan di atas bisa dipakai untuk menentukan konversi skala suhu. Berikut ini adalah contoh konversi skala suhu dari Celcius ke Reamur:

Tc/Tr = 5/4

Tr = 4/5 Tc

Sementara itu konversi skala suhu dari Celcius ke Fahrenheit bisa menggunakan persamaan berikut:

Tc/(Tf – 32) = 5/9

Tf = 9/5 Tc + 32

Jika ingin mengkonversi skala suhu dari Fahrenheit ke Celcius menggunakan persamaan berikut:

Tc/(Tf – 32) = 5/9

Tc = 5/9 (Tf – 32)

Alat Ukur Suhu

Alat untuk mengukur suhu atau temperatur benda adalah termometer. Ada berbagai jenis temperatur yang biasa digunakan yakni termometer Fahrenheit, Celcius dan Reamur. Jenis termometer yang paling sering digunakan di Indonesia adalah termometer Celcius. Ada berbagai jenis termometer yang digunakan:

1. Termometer Zat Cair

Benda yang ada di alam ini akan mengalami pemuaian atau ukuran bertambah besar ketika suhu naik. Karakteristik inilah yang digunakan dalam pembuatan termometer dari zat cair. Cairan dimasukkan di dalam tabung kapiler yang terbuat dari kaca yang mempunyai bagian penyimpanan atau reservoir.

Zat cair yang digunakan untuk mengisi tabung penyimpanan pada termometer adalah raksa atau alcohol jenis tertentu. Kelebihan cairan berupa raksa adalah warna raksa yang mengkilap dan cepat bereaksi terhadap perubahan suhu.

Raksa membeku pada suhu yang sangat rendah yakni -38 ⁰C serta akan mendidih di suhu yang sangat tinggi yakni lebih dari 350 ⁰C. Oleh karena itu rentang suhu yang bisa diukur oleh termometer Celcius cukup lebar. Namun karena sifat raksa yang sangat beracun akan sangat berbahaya apabila termometer pecah.

Sementara jika cairan yang diisikan ke dalam termometer berupa alkohol, maka alcohol akan diberi pewarna merah atau biru. Alkohol lebih aman dibandingkan raksa dan mudah menguap. Termometer yang biasa menggunakan zat cair adalah termometer suhu badan dan termometer laboratorium.

• Termometer Laboratorium

Termometer laboratorium biasa digunakan untuk mengukur suhu-suhu zat percobaan atau eksperimen. Bentuk termometer laboratorium panjang dengan skala mulai dari -10 ⁰C sampai 110 ⁰C. Isian termometer laboratorium menggunakan zat cair berupa raksa atau alkohol.

• Termometer Suhu Badan

Termometer suhu badan biasa digunakan untuk mengukur suhu manusia apakah demam atau tidak. Skala yang tertulis pada termometer suhu badan berada di rentang antara 35 ⁰C dan 42 ⁰C.

Pipa pada bagian bawah dekat labu dibuat menyempit sehingga pengukurannya lebih teliti karena raksa tidak segera turun ke labu atau reservoir.

2. Termometer Bimetal

Termometer bimetal adalah adalah alat pengukur suhu yang terdiri dari dua logam berbeda jenis yang dilekatkan menjadi satu. Apabila suhu berubah, maka bimetalnya akan melengkung. Melengkungnya bimetal disebabkan oleh logam yang satunya memuai lebih panjang dibandingkan lainnya.

3. Termometer Kristal Cair

Termometer kristal cair diisi oleh Kristal cair yang akan mengalami perubahan warna apabila suhunya berubah. Kristal cair ini dikemas menggunakan plastik tipis yang bisa digunakan untuk mengukur suhu tubuh, suhu akuarium dan temperatur yang lain.

4. Termometer Gas Volume Konstan

Volume pada termometer gas volume konstan akan meningkat secara langsung saat meningkatnya suhu. Termometer ini bisa digunakan untuk mengukur suhu dari 0 K sampai 500 K. Termometer gas volume konstan adalah termometer yang hampir sempurna prinsip kerjanya.

Prinsip kerja termometer gas volume konstan adalah volume gas dijaga agar selalu konstan dan tidak berubah. Saat suhunya meningkat, maka tekanan gas juga meningkat. Termometer ini lebih sering dimanfaatkan dalam aktivitas industri.

Contoh Soal Suhu

1. Tentukan berapa suhu dalam skala Fahrenheit dari 45⁰C.

2. Tentukan berapa suhu dalam skala Reamur dari 25 ⁰C.

3. Tentukan berapa suhu dalam skala Kelvin dari 27 ⁰C.

4. Tentukan berapa suhu dalam skala Celcius dari 40 ⁰R

5. Tentukan berapa suhu dalam skala Celcius dari 351 K.

Berdasarkan studi antariksa yang dilakukan oleh ilmuwan NASA selama beberapa decade terakhir, terlihat bahwa suhu rata-rata global Bumi telah mengalami kenaikan sebesar 0,8 ⁰C sejak 1880. Untuk mengukur tingkat suhu suatu benda dibutuhkan alat pengukur suhu objektif berupa termometer.