i | P a g e

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,

atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga kami dapat

menyelesaikan penyusunan makalah ini sebagai tugas mata kuliah

Termodinamika. Kami telah menyusun makalah ini dengan sebaik-baiknya

dan semaksimal mungkin.

Namun tentunya sebagai manusia biasa tidak luput dari kesalahan

dan kekurangan. Harapan kami, semoga bisa menjadi koreksi di masa

mendatang agar lebih baik lagi dari sebelumnya. Tak lupa ucapan terima

kasih kami sampaikan kepada teman – teman atas masukkannya,

dorongan dan saran yang telah diberikan kepada kami.

Dan ucapan terima kasih kepada Bapak Apit Fathurohman, S.Pd.,

M.Si sebagai dosen mata kuliah Termodinamika FKIP Universitas

Sriwijaya yang telah memberikan waktu kepada kami untuk

menyelesaikan makalah ini. Sehingga kami dapat menyusun dan

menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya dan insya Allah sesuai

dengan yang kami harapkan. Dan kami ucapkan terima kasih pula kepada

rekan – rekan dan semua pihak yang terkait dalam penyusunan makalah

ini. Mudah – mudahan makalah ini bisa memberikan sumbangan

pemikiran sekaligus pengetahuan bagi kita semuanya.

Palembang, 17 Januari 2015

Penulis

i | P a g e

DAFTAR ISI

BAB I...........................................................................................................1

PENDAHULUAN.........................................................................................1

1.1 LATAR BELAKANG.......................................................................1

1.2 Rumusan Masalah.........................................................................2

1.3 Tujuan............................................................................................2

1.4 Manfaat..........................................................................................2

BAB II..........................................................................................................4

PEMBAHASAN...........................................................................................4

2.1 Sejarah Perkembangan Hukum ke-0 Termodinamika.......................4

2.2 Kesetimbangan Termal......................................................................5

2.3 Hukum ke-0 Termodinamika..............................................................5

2.4 Termometri......................................................................................10

Termometer gas volume konstan.......................................................11

Termokopel........................................................................................13

Termometer Batang...........................................................................14

2.4.1 Syarat – syarat Termometri.......................................................14

2.4.2 Pengukuran Temperatur...........................................................16

2.5 Aplikasi Hukum ke-0 Termodinamika dalam Kehidupan Sehari – hari

...............................................................................................................17

2.5 Teknologi yang Terkait dengan Konsep Hukum ke-0 Termodinamika

...............................................................................................................20

BAB III.......................................................................................................22

PENUTUP.................................................................................................22

ii | P a g e

3.1 KESIMPULAN..................................................................................22

3.2 SARAN............................................................................................23

Contoh soal dan Pembahasan..................................................................24

LATIHAN SOAL DAN PEMBAHASAN......................................................26

SOAL EVALUASI......................................................................................28

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................30

iii | P a g e

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Salah satu cabang fisika dan teknik adalah Termodinamika yaitu

ilmu yang mempelajari aplikasi dari energy panas (termal) yang lebih

dikenal sebagai energy dalam (internal energy) system. Salah satu

konsep utama dari termodinamika adalah temperatur (atau suhu) yang

akan kita bahas pada bagian selanjutnya. Semenjak kecil, kita telah

mengembangkan pengetahuan kita mengenai energy panas dan

temperature. Sebagai contoh, kita telah mengetahui sejak kecil bahwa

kita harus berhati-hati dengan makanan yang panas dan bagaimana

mengontrol temperatur di dalam rumah dan mobil, dan bagaimana

melindungi diri kita dari dinginnya angin serta panasnya matahari.

Contoh bagaimana termodinamika diterapkan dalam kehidupan

sains dan teknik sehari-hari sangat tak terbatas. Insinyur mesin (mobil)

mencari teknik pencegahan overheating mesin mobil khususnya untuk

lomba seperti NASCAR. Insinyur teknologi pangan mendalami cara-

cara memanaskan makanan yang baik seperti pemanggangan pizza

juga pendingin makanan yang baik. Insinyur geologi mendalami

bagaimana transfer energy panas pada bencana El Nino dan

bagaimana pencairan es di Kutub Utara dan Kutub Selatan. Insinyur

pertanian mendalami kondisi cuaca yang menentukan sukses atau

gagalnya panenan petani.

Titik awal pembahasan makalah ini mengenai Termodinamika

adalah konsep Hukum ke-0 Termodinamika, Temperatur, Termometri,

serta penerapan atau aplikasi Hukum k-0 Termodinamika agar dapat

memahami teori Termodinamika dengan lebih baik.

1 | P a g e

1.2 Rumusan Masalah

Dalam makalah ini rumusan masalahnya adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana sejarah dirumuskannya Hukum ke-0 Termodinamika ?

2. Jelaskan bagaimana konsep Kesetimbangan Termal ?

3. Jelaskan bagaimana konsep Hukum ke-0 Termodinamika ?

4. Jelaskan bagaimana konsep Termometri ?

5. Bagaimana aplikasi Hukum ke-0 Termodinamika dalam kehidupan

sehari-hari ?

6. Apa saja teknologi yang terkait dengan konsep Hukum ke-0

Termodinamika ?

1.3 Tujuan

Penyusunan makalah yang berjudul “Hukum ke-0 Termodinamika dan

Termometri” ini bertujuan sebagai berikut :

1. Mahasiswa dapat mengetahui sejarah Hukum ke-0 Termodinamika

2. Mahasiswa dapat mendeskripsikan konsep mengenai

Kesetimbangan Termal

3. Mahasiswa dapat mendeskripsikan konsep mengenai Hukum ke-0

Termodinamika

4. Mahasiswa dapat menjelaskan konsep mengenai Termometri

5. Mahasiswa dapat memberikan contoh aplikasi dan penerapan

Hukum ke-0 Termodinamika dalam kehidupan sehari-hari

6. Mahasiswa dapat memberikan contoh teknologi yang terkait

dengan konsep Hukum ke-0 Termodinamika

1.4 Manfaat

Manfaat dari penyusunan makalah ini yaitu :

1. Dapat mempermudah mahasiswa dalam mengetahui sejarah

dirumuskannya Hukum ke-0 Termodinamika

2 | P a g e

2. Dapat memperjelas mahasiswa dalam memahami konsep

mengenai Kesetimbangan Termal

3. Dapat memperjelas pengetahuan mahasiswa mengenai konsep

Hukum ke-0 Termodinamika

4. Dapat memberikan pemahaman kepada mahasiswa mengenai

konsep Termometri

5. Dapat menjelaskan kepada mahasiswa kegunaan Hukum ke-0

Termodinamika dalam kehidupan sehari-hari

6. Dapat member informasi kepada mahasiswa mengenai Teknologi

yang terkait dengan Konsep Hukum ke-0 Termodinamika

3 | P a g e

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Sejarah Perkembangan Hukum ke-0 TermodinamikaPada dasarnya, termodinamika adalah ilmu yang mempelajari

tentang panas sebagai energy yang mengalir. Oleh karena itu, sejarah

berkembangnya ilmu termodinamika berawal sejak manusia mulai

“memikirkan” tentang panas. Orang yang pertama kali melakukannya

adalah Aristoteles (350 SM). Dia mengatakan bahwa panas adalah bagian

dari materi atau materi tersusun dari panas.

Penalaran yang dilakukan oleh Aristoteles diteruskan oleh Galileo

Galilei (1593) yang menganggap bahwa panas adalah sesuatu yang dapat

diukur dengan penemuannya berupa thermometer air. Beberapa abad

setelahnya Sir Humphrey Davy dan Count Rumford (1799) menegaskan

bahwa panas adalah sesuatu yang mengalir. Kesimpulan ini mendukung

prinsip kerja thermometer, tapi membantah pernyataan Aristoteles.

Seharusnya Hukum ke-0 Termodinamika dirumuskan saat itu, tapi karena

termodinamika belum berkembang sebagai ilmu, maka belum terpikirkan

oleh para ilmuwan.

“Dua system dalam keadaan setimbang dengan system ketiga, maka

ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya”.

4 | P a g e

Penalaran Aristoteles yang diteruskan oleh Galileo Galilei

2.2 Kesetimbangan TermalSuatu campuran gas yang dinyatakan dalam komposisi, massa,

tekanan, dan volum, dari percobaan ditemukan bahwa untuk komposisi

dan massa konstan, harga volum dan tekanan system dapat berbeda-

beda. Jika tekanan dibuat tetap, volumnya dapat diubah-ubah demikian

pula sebaliknya. Sehingga dapat dikatakan tekanan dan volum merupakan

koordinat bebas. Jadi untuk system dan massa tetap dan komposisi tetap

masing-masing hanya memerlukan sepasang koordinat bebas. Jadi

system akan memcapai keaadan kesetimbangan apabila system memiliki

sepasang koordinat bebas yang konstan selama kondisi eksternal tidak

berubah. Kesetimbangan termal dapat dicapai apabila suhu pada setiap

titik pada seluruh system adalah seragam dan sama dengan suhu

lingkungan. Misalkan terdapat dua benda A dan B, benda A terasa dingin

oleh tangan dan benda B terasa panas oleh tangan. Apabila kedua benda

tersebut disentuhkan, pada keduanya akan terjadi perubahan sifat. Pada

suatu saat tidak terjadi lagi perubahan sifat tersebut maka A dan B

dikatakan mencapai kesetimbangan termal. Sifat yang berubah ini disebut

suhu. Jadi kita dapat mengatakan bahwa benda A dan B mempunyai

suhu yang sama.

“Bila dua system satu sama lain berada dalam kesetimbangan termal,

suhu kedua system tersebut adalah sama”.

2.3 Hukum ke-0 TermodinamikaSifat dari suatu benda berubah ketika kita mengubah

temperaturnya, misalnya dengan memindahkan benda tersebut dari

kulkas ke open. Seperti beberapa contoh nyata: sejalan dengan

peningkatan suhu, volume dari suatu cairan akan meningkat, batang

logam mengalami pertambahan panjang, dan hambatan listrik dari kawar

meningkat, seperti halnya tekanan yang diberikan oleh gas. Kita dapat

menggunakan salah satu dari sifat – sifat sebagai dasar instrumen yang

akan membantu kita mempelajari konsep dari suhu.

5 | P a g e

Gambar diatas menunjukkan salah satu instrument pengukur.

Setiap insinyur dapat mendesain dan membuat instrument tersebut

dengan menggunakan salah satu dari sifat yang tercantum diatas.

Instrumen ini dilengkapi dengan tampilan pembacaan (umpamanya,

dengan Bunsen burner), nomor yang ditampilkan mulai meningkat, jika

Anda kemudian memasukkannya ke dalam kulkas, nomor yang

ditampilkan mulai menurun. Instrumen ini tidak dikalibrasikan dengan cara

apapun, dan nilai yang ditampilkan belum memiliki pengertian fisis.

Perangkat tersebut adalah termoskop tapi tidak (belum) digolongkan

sebagai thermometer.

6 | P a g e

Sebuah termoskop. Nilai akan meningkat ketika perangkat dipanaskan dan menurun ketika didinginkan

Anggaplah, seperti yang ditampilkan pada gambar di atas, kita

menempatkan termoskop (yang akan kita sebut benda T) pada situasi

kontak secara langsung dengan benda lain (benda A). Seluruh system

terkurung dalam kotak isolasi berdinding tebal. Angka-angka yang

ditampilkan oleh termoskop akan terus berubah, hingga akhirnya angka

tersebut mencapai titik stabilnya (mari kita anggap angka yang terbaca

adalah “137,04”) dan tidak ada perubahan lebih lanjut terjadi. Dan kita

menganggap bahwa setiap pengukuran benda T dan benda A telah stabil

atau tidak berubah. Lalu dapat kita katakana bahwa dua benda berada

dalam kesetimbangan panas satu sama lain. Meskipun pembacaan untuk

benda T belum dikalibrasi, kita dapat menyimpulkan bahwa benda T dan

benda A pasti berada pada suhu (tidak diketahui) yang sama.

Selanjutnya kita misalkan benda T untuk mengalami kontak

langsung dengan benda B (gambar diatas) dan kita temukan bahwa

7 | P a g e

Keterangan Gambar :

(a) Benda T (termoskop) dan benda A berada dalam kesetimbangan termal. (benda S adalah isolasi termal).

(b) Benda T dan B juga dalam kesetimbangan termal, nilai dibaca sama oleh termoskop tersebut.

(c) Jika (a) dan (b) memiliki nilai yang sama, Hukum Termodinamika ke-0 menyatakan bahwa benda A dan B juga dalam kesetimbangan termal.

kedua benda berada pada kesetimbangan termal yang sama pada

pembacaan termoskop. Dan pastinya benda T dan benda B berada pada

suhu (masih belum diketahui) yang sama. Jika kita sekarang

menempatkan benda A dan B ke untuk mengalami kontak langsung

(gambar diatas), apakah kedua benda tersebut akan langsung mengalami

ksetimbangan termal satu sama lain? Dalam eksperimen, kita

menemukan bahwa kedua benda mengalami kesetimbangan.

Fakta eksperimen yang ditunjukkan pada gambar disamping

tercakup dalam Hukum ke-0 Termodinamika :

Dalam bahasa yang sederhana, maksud dari hokum ke – nol

adalah : “setiap benda memiliki property yang disebut temperature.

Ketika dua benda berada dalam kesetimbangan termal, temperatur

mereka adalah sama. Dan sebaliknya.” Sehingga kami sekarang dapat

membuat termoskop kita (benda T sebagai benda ketiga) sebagai

thermometer yang dipercaya bahwa pembacaanya akan memiliki makna

fisis. Yang harus kita lakukan adalah mengkalibrasi alat tersebut.

Kita menggunakan Hukum ke-0 Termodinamika terus menerus di

laboratorium. Jika kita ingin mengetahui apakah cairan dalam dua gelas

berada pada suhu yang sama, maka kita dapat mengukur suhu masing –

masing dengan termometer. Kita tidak perlu membawa cairan dalam gelas

untuk berkontak secara langsung dan selanjutnya hanya perlu mengamati

apakah mereka dalam keadaan kesetimbangan termal atau tidak.

Hukum ke-0 Termodinamika pada tahun 1930-an, jauh setelah

hukum pertama dan kedua termodinamika dan dinomori. Karena konsep

temperatur adalah dasar kedua hukum, maka hukum yang menetapkan

8 | P a g e

Jika benda A dan B masing – masing dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga yaitu T, maka A dan B berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain.

suhu sebagai konsep yang valid harus memiliki nomor terendah sehingga

diberi nomor nol.

Dari pandangan mikroskopik, temperature merupakan

pengejawantahan kegiatan molekul. Peningkatan temperature akan diikiti

oleh peningkatan serentak pada energy kinetic molekul tersebut. Apabila

dua system gas ideal berada dalam kesetimbangan termal, energy kinetic

rerata (average) molekul akan sama untuk kedua system ini.

Temperature dapat diukur hanya dengan metode tak langsung.

Umumnya kalor dipindahkan ke suatu instrumen seperti benda C, dan

perubahan akibat temperature pada sejumlah sifat atau tanggapan

(response) C diukur. Suatu sifat yang berubah nilainya sebagai fungsi

temperature disebut sifat termometrik. Contoh – contoh sifat termometrik

termasuk panjang kolam cairan dalam suatu bumbung kapiler yang

dihubungkan dengan bola. Tekanan gas bermassa tetap yang

dipertahankan pada volume konstan, volume gas bermassa tetap yang

dipertahankan pada tekanan konstan, tahanan listrik kawat logam pada

tekanan atmosfer, dan medan elektromagnetik termokopel.

Dalam membuat skala temperatur, suatu bilangan sembarang

ditetapkan untuk menyajikan satu titik tetap dan temperatur lain

dinyatakan dengan titik tetap ini sebagai acuan. Pada tahun 1954, Kelvin

menyatakan bahwa suatu titik tetap, seperti titik triple air (es, air cair, dan

uap muncul bersama dalam kesetimbangan), sudah cukup untuk

menentukan dasar skala temperature mutlak. Titik tetap ini telah dipakai

pada 1954 oleh Konferensi Internasional Kesepuluh tentang Bobot dan

Ukuran karena ketelitian yang tinggi yang dapat ditentukan dengan titik

tetap ini, dan nilainya telah ditetapkan pada 273,16 K. Sebelumnya, kedua

titik tetap yang menentukan skala temperature ialah titik es, yang

merupakan cair es pada tekanan atmosfer standard an temperature ini

9 | P a g e

0,01°C di bawah titik tripel, dan titik uap yang merupakan temperatur titik

didih air pada tekanan atmosfer standar.

2.4 TermometriTemperature perlu ditentukan secara kuantitatif dan penentuan

atau cara penentuan ini disebut termometri. Pada taraf pertama, secara

langsung kita dapat merasakan ukuran temperature melalui panca-indera.

Kita mengenal bahwa ukuran temperature adalah suatu besaran

scalar dan besaran ini dapat berubah – ubah. Kita mengetahui juga bahwa

zat atau zat – zat yang berlainan temperaturnya bila dicampur, akhirnya

jika tidak terganggu, akan mencapai suatu keadaan keseimbangan yakni

mempunyai suatu ukuran temperature yang sama yang terletak di antara

kedua ukuran temperature semula. Selanjutnya dapat diketahui pula

bahwa perubahan temperatur dari suatu benda atau zat mengubah fisis

atau sifat fisis serta dimensi dari benda atau zat tersebut. Sifat ini dapat

dipergunakan untuk menentukan ukuran temperatur secara tidak

langsung. Alat untuk mengukur temperatur ini disebut termometer.

Cara yang paling sederhana untuk menentukan suhu sejumlah

system adalah memilih salah satu system sebagai indicator

kesetimbangan termal antara system ini dengan system – system lainnya.

System yang dipilih ini disebut thermometer.

Kualitas dari sebuah thermometer ditentukan oleh kepekaannya,

ketelitiannya, dan keterulangannya (dapat diperbanyak) serta

kecepatanya mencapai kesetimbangan termal dengan system lainnya.

Nama Termometer Sifat Termometrik

Gas volume konstan Tekanan

Termokopel tegangan mekanis

tetap

Elektromotansi termal

Hambatan listrik tegangan tetap Daya hambat tetap

Uap helium jenuh Tekanan

10 | P a g e

Garam paramagnetic Suseptibiltas magnetic

Radiasi benda hitam Emitansi radian

Termometer semikonduktor Tegangan atau arus listrik

Termometer LCD Beda potensial

Pirometer radiasi Radiasi

Termometer gas volume konstan

Di antara sifat termometrik yang digunakan dalam

pengukuran suhu adalah tekanan gas dijaga pada volume

konstan. Thermometer gas volume konstan atau thermometer

gas ideal yaitu :

Thermometer ini terutama dipakai di lembaga standard an

lembaga riset universitas. Thermometer ini biasanya besar dan

lambat mencapai kesetimbangan termalnya. Thermometer

terdiri dari sebuah tabung yang dapat terbuat dari gelas,

porselen, kuarsa, platinum, atau platinum iridium dan

manometer raksa. Keduanya dihubungkan dengan pipa kapiler.

Tabung C diisi gas, umumnya hydrogen atau helium

ditempatkan pada system yang akan diukur suhunya. Pipa A

dinaikkan atau diturunkan hingga raksa pada pipa B berada

11 | P a g e

Termometer dengan sifat termometriknya

pada tanda yang diberikan. Tinggi kolom cairan y sebanding

dengan tekanan tolok gas dalam bola gelas. Tinggi y akan

berubah bila tekanan gas dalam bola gelas berubah.

Dari suatu percobaan yang dilakukan pada gambar diatas,

kita lihat bahwa semua gas pada suhu tertentu memberikan

nilai pv yang sama ketika tekanannya sangat rendah yang

ditunjukkan pada gambar dibawah ini. Oleh karenanya besaran

pv dapat digunakan sebagai sifat termometrik untuk mengukur

suhu, tak peduli apapun gasnya. Pada tekanan yang sangat

rendah, pv berubah secara linier terhadap T. Artinya, pada

thermometer gas volume konstan, tak peduli sifat gasnya,

semua thermometer gas mendekati pembacaan yang sama

ketika tekanan gasnya mendekati nol.

Apabila thermometer dikontakkan pada system yang hendak

diukur suhunya dan kemudian dikontakkan pada system acuan,

persamaanya berlaku dan diperoleh :

12 | P a g e

Pembacaan thermometer gas volume konstan untuk mengatur pengembunan uap air dan benda yang sedang diuji.

T (K) = 273,16 pp tp

ptp adalah tekanan mutlak pada saat thermometer dalam

keadaan kesetimbangan dengan titim triple air.

Apabila thermometer ini diisi gas 3He tekanan rendah, suhu

gas ideal yang dapat diukur adalah sekitar 5K.

Termokopel

Thermometer kedua yang banyak digunakan di laboratorium

riset dan rekayasa adalah termokopel. Thermometer ini terdiri

dari hubungan dua logam atau logam campuran. Dalam praktik

dua termokopel tak serupa disambung bersama pada satu

ujung untuk membentuk hubungan uji dan disambung pada

ujung dua lainnya dengan kawat tembaga untuk dihubungkan

ke potensiometer seperti gambar dibawah ini. Selama

pemakaian, hubungan dengan kawat tembaga dijaga pada

suhu acuan yang diketahui.

Termometer Batang

13 | P a g e

(a) Thermometer besi-konstantan untuk mengindera perbedaan suhu antara hubungan acuan dengan hubungan uji

(b) Thermometer gelas berisi cairan

Thermometer ini merupakan thermometer yang paling

dikenal namun kurang akurat. Thermometer ini terdiri dari

bole berdinding sangat tipis dihubungkan dengan pipa

kapiler yang berisi cairan raksa atau alcohol. Panjang kolom

cairan dalam kapiler merupakan sifat termometrik. Nilai suhu

ditunjukkan oleh panjang kolom cairan yang dihitung dari titik

yang dipilih sekehendak.

2.4.1 Syarat – syarat TermometriUntuk mengukur temperatur suatu benda dapat digunakan zat yang

sifat fisisnya (thermometric property-nya) dapat berubah karena

perubahan temperatur. Diharapkan perubahan sifat fisis ini semaksimal

mungkin dapat menunjukkan perubahan-perubahan temperatur yang

sekecil mungkin. Oleh sebab itu, dalam pengukuran temperatur

(termometri) dengan menggunakan perubahan sifat fisis suatu zat

diperlukan syarat-syarat termometri sebagai berikut.

1. Zat yang digunakan,

2. Sifat fisis zat (thermometric property), dan

3. Tingkatan kuantitatif yang menyatakan besar kecilnya temperatur.

Ketiga syarat termometri ini saling kait mengait sulit untuk

dipisahkan. Sifat fisis tergantung pada zat yang digunakan, sedangkan

batas-batas ukuran kuantitatif yang dapat dicapai termometer bergantung

kepada zat dan sifat fisis zat yang digunakan. Oleh sebab itu, dalam

pembuatan termometer harus diperhatikan ketiga syarat termometri

tersebut. Adapun zat yang sering digunakan dalam pengukuran

temperatur (termometri) antara lain:

1. zat padat, misalnya: platina dan alumel.

2. zat cair, misalnya: airraksa (raksa) dan alkohol.

3. zat gas, misalnya: udara, zat air, dan zat lemas.

14 | P a g e

Sifat-sifat fisis zat yang sering digunakan dalam pengukuran

temperatur (termometri) antara lain:

1. perubahan volume gas.

2. perubahan tekanan gas.

3. perubahan panjang kolom cairan.

4. perubahan harga hambatan listrik atau hambatan jenis.

5. perubahan gaya gerak listrik.

6. perubahan harga kuat arus listrik.

7. perubahan intensitas cahaya karena perubahan temperatur.

8. perubahan warna zat.

9. perubahan panjang dua logam yang berlainan jenisnya.

Tingkatan yang menyatakan besar kecilnya temperatur ditunjukkan

oleh nilai atau harga temperatur. Penentuan harga ini harus dapat

direproduksi, artinya, jika temperatur dari suatu keadaan sudah

dinyatakan dalam suatu harga, misalnya 500C, maka setiap kali kita

memperoleh harga itu, keadaan sesungguhnya harus tepat sama dengan

keadaan semula atau sebaliknya.

Dalam pengukuran temperatur ada korespondensi timbal balik

antara keadaan temperatur dan angka atau harga temperatur itu serta

keajegan penunjukkannya. Untuk ini diperlukan suatu patokan yang tetap.

Dengan patokan harga yang tetap, pengertian tentang patokan itu sendiri,

dan perkembangan ilmu yang mendasarinya, maka timbul bermacam-

macam jenis termometer, timbul berbagai macam derajat temperatur, dan

masalah-masalah lainnya yang berkaitan dengan pengukuran temperatur.

Oleh sebab itu, akan dibahas tentang jenis-jenis termometer, derajat

temperatur, dan skala temperatur.

2.4.2 Pengukuran Temperatur

15 | P a g e

Kita pertama kali mendefinisikan dan mengukur suhu pada skala

Kelvin. Kemudian kita mengkalibrasi termoskop untuk membuat jadi

thermometer.

Titik Tripel Air

Untuk mengatur skala suhu, kita pilih beberapa fenomena termal

dan menetapkan suhu Kelvin tertentu sebagai lingkungannya. Artinya, kita

memilih titik tetap standar dan memberikan titik temperature standar. Kita

bisa memilih antara titik beku atau titik didih air, tetapi, karena alasan

teknis, kita memilih titik triple air.

Air dalam bentuk cair, es padat, dan uap air (gas) dapat

berdampingan dalam kesetimbangan termal hanya pada satu set nilai

tekanan dan suhu. Gambar dibawah ini, menunjukkan sel triple-point,

dimana tuga titik dapat ia buktikkan dari percobaan dalam laboratorium.

Sesuai dengan perjanjian internasional, titik triple air ditentukan pada nilai

273,16 K sebagai suhu titik standar untuk kalibrasi thermometer, yaitu

Dimana subskrip tiga berarti “tiga titik”. Persetujuan ini juga

menetapkan ukuran Kelvin sebagai perbedaan antara nol mutlak dari titik

triple suhu air sebesar 1/273,16.

Perhatikan bahwa kita tidak menggunakan tanda derajat dalam

penyajian data menggunakan suhu Kelvin (bukan 300°K), dan dibaca

“300 Kelvin” (bukan “300 derajat Kelvin”). Aturan SI-pun berlaku dalam hal

ini. Jadi 0,0035 K sebanding dengan 35mK. Tidak ada perbedaan

penyebutan yang dibuat antara suhu Kelvin dan perbedaan suhu,

sehingga kita dapat menulis, “titik didih belerang adalah 717,8 K” dan

“suhu air mandi ini dinaikkan sampai sebesar 8,5 K”.

16 | P a g e

T3 = 273,16 K (titik triple temperature)

Dalam sistem satuan internasional telah disepakati, bahwa titik

acuan untuk temperatur adalah temperatur tripel air. Temperatur tripel air

adalah temperatur air murni yang berada dalam keadaan setimbang

termal dengan es dan uap air jenuhnya. Temperatur ini berharga 273,16 K

(Kelvin) dan dapat direalisasikan dengan menggunakan sel tripel.

Jika T = temperatur yang hendak diketahui, X = harga

Thermometric Property pada temperatur yang hendak diukur, T1 =

temperatur acuan yang dipilih, dan X1 = harga Thermometric Property

pada temperatur acuan atau temperatur yang dipilih, maka dengan

menggunakan temperatur titik tripel dapat diperoleh persamaan:

2.5 Aplikasi Hukum ke-0 Termodinamika dalam Kehidupan Sehari –

hari

17 | P a g e

T = 273,16 (X / X1) K (Kelvin)

Hukum ke nol termodinamika berhubungan dengan kesetimbangan

termal antara benda benda yang saling bersentuhan. Untuk memahami

konsep keseimbangan termal secara lebih mendalam, mari kita tinjau 3

benda (sebut saja benda A, benda B dan benda C). Benda C bisa

dianggap sebagai termometer. Misalnya benda A dan benda B tidak saling

bersentuhan, tetapi benda A dan benda B bersentuhan dengan benda C.

Karena bersentuhan, maka setelah beberapa saat benda A dan benda C

berada dalam keseimbangan termal. Demikian juga benda B dan benda C

berada dalam keseimbangan termal. benda A dan benda B juga berada

dalam keseimbangan termal, sekalipun keduanya tidak bersentuhan.

Benda A dan benda C berada dalam keseimbangan termal, berarti suhu

benda A = suhu benda C. Benda B dan benda C juga berada dalam

keseimbangan termal (suhu benda B = suhu benda C). Karena A = C dan

B = C, maka A = B. Berdasarkan hasil percobaan, ternyata benda A dan

benda B juga berada dalam keseimbangan termal. Dalam hal ini, suhu

benda A = suhu benda B. Jadi walaupun benda A dan benda B tidak

bersentuhan, tapi karena keduanya bersentuhan dengan benda C, maka

benda A dan benda B juga berada dalam keseimbangan termal. Hukum

ke nol berbunyi “Jika dua benda berada dalam keseimbangan termal

dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut berada dalam

keseimbangan termal satu sama lain.” 

Dalam kehidupan sehari hari hukum ke nol ini banyakan ditemukan

atau di gunakan. Seperti pada saat kita memasukkan es batu kedalam air

hangat, yang terjadi yaitu es batu akan mencair (suhu es meningkat) dan

suhu air hangat menjadi turun, kemudian lama kelamaan es nya mencair

semua dan tinggalah air dingin. Air dingin ini menunjukkan campuran

antara es batu dan air hangat yang bersuhu sama atau kata lainnya sudah

masuk dalam keadaan kesetimbangan termal.contoh lainnya yaitu pada

saat kita memasak air didalam panci, benda pertama panci dan benda

18 | P a g e

kedua air. Panci dibakar dengan api sehingga temperaturnya berubah. Air

yang bersentuhan dengan panci juga temperaturnya naik dan akhirnya air

mendidih. 

Aplikasi lainnya yaitu pengukuran termperatur. Pengukuran

temperatur ini berdasarkan prinsip hukum termodinamika ke nol. Jika kita

ingin mengetahui apakah dua benda memiliki temperatur yang sama,

maka kedua benda tersebut tidak perlu disentuhakan dan diamati

perubahan sifatnya. Yang perlu dilakukana adalah mengamati apakah

kedua benda tersebut mengalami kesetimbangan termal dengan benda

ketiga. Benda ketiga tersebut adalah termometer. Biasanya yang

digunakan dalam termometer adalah benda yang mempunyai sifat

termometrik yaitu benda apapun yang memiliki sedikitnya satu sifat yang

berubah terhadap perubahan temperatur. Termometer yang sering kita

jumpai adalah termometer kaca. Termometer kaca terdiri dari pipa kaca

kapiler yang berhubungan dengan bola kaca yang berisi cairan air raksa

atau alkohol. Ruang di atas cairan berisi uap cairan atau gas inert. Saat

temperatur meningkat, volume cairan bertambah sehinggan panjang

cairan dalam pipa kapiler bertambah. Panjang cairan dalam pipa kapiler

bergantung pada temperatur cairan. Jenis termometer lainnya yaitu

termometer volume gas tetap yang memiliki ketelitian dan keakuratan

yang sangat tinggi, sehingga digunakan sebagai instrumen standart untuk

pengkalibrasian termometer lainnya. Termometer ini menggunakan gas

sebagai senyawa termometrik (umumnya hidrogen dan helium), dengan

memanfaatkan sifat termometrik berupa tekanan yang dihasilkan gas.

Tekanan yang dihasilkan diukur menggunakan manometer air raksa

tabung terbuka. Ketika temperatur meningkat, gas memuai sehingga

mendorong air raksa dalam tabung terbuka ke atas. Volume gas

dipertahankan tetap dengan menaikkan dan menurunkan reservoir.

Deteksi temperatur lainnya yang luas digunakan adalah termokopel.

Termokopel bekerja berdasarkan prinsip apabila ada dua buah metal dari

19 | P a g e

jenis yang berbeda dilekatkan, maka dalam rangkaian tersebut akan

dihasilkan gaya gerak listrik yang besarnya bergantung terhadap

temperatur. Dari semua contoh termometer yang telah disebutkan, pada

dasarnya prinsipnya sama yaitu ketika termometer menyetuh benda

dengan suhu tertentu maka akan terjadi kesetimbangan termal yang

ditunjukkan oleh termometer berupa pemuaian pada termomter kaca,

perubahan tekanan pada termometer gas tetap, dan gaya gerak listrik

pada termokopel.

2.5 Teknologi yang Terkait dengan Konsep Hukum ke-0 Termodinamika

Teknologi yang terkait dengan konsep Hukum ke-0 Termodinamika

yaitu :

Penerapan termodinamika secara teknik (dalam perencanaan) yaitu : 

- Refrigerasi dan Pengkondisian Udara

- Pembangkit Daya Listrik

- Motor Bakar    

- Sistem pemanasan surya

- Pesawat Terbang  

- Dan sebagainya

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap :

Energi kimia  atau  energi nuklir  dikonversikan  menjadi  energi  termal 

dalam ketel uap  atau  reaktor nuklir.  Energi ini  dilepaskan  ke air, yang 

berubah  menjadi  uap.  Energi uap ini  digunakan  untuk  menggerakkan

turbin uap,  dan energi mekanis yang dihasilkan  digunakan untuk meng-

gerakkan generator untuk menghasilkan daya listrik.

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air :

20 | P a g e

Energi  potensial  air  dikonversikan  menjadi  energi  mekanis  melalui

penggunaan turbin air. Energi mekanis ini kemudian dikonversikan lagi

Menjadi energi listrik oleh generator listrik yang disambungkan pada poros

turbinnya.

Motor pembakaran dalam 

Energi kimiawi bahan bakar dikonversikan menjadi kerja mekanis.

Campuran udarabahanbakar dimampatkan dan pembakaran  dilakukan

oleh busi. Ekspansi gas hasil pembakaran mendorong piston, yang

menghasilkan putaran pada poros engkol.

21 | P a g e

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN1. Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang panas

sebagai energy yang mengalir

2. Hukum ke-0 Termodinamika berbunyi “Jika benda A dan B masing

– masing dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga yaitu T,

maka A dan B berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain”.

3. Temperature perlu ditentukan secara kuantitatif dan penentuan atau

cara penentuan ini disebut termometri.

4. Syarat – syarat termometri yaitu :

1. Zat yang digunakan,

2. Sifat fisis zat (thermometric property), dan

3.Tingkatan kuantitatif yang menyatakan besar kecilnya

temperatur.

5. Dalam kehidupan sehari hari hukum ke nol ini banyakan ditemukan

atau di gunakan. Seperti pada saat kita memasukkan es batu kedalam

air hangat, yang terjadi yaitu es batu akan mencair (suhu es

meningkat) dan suhu air hangat menjadi turun, kemudian lama

kelamaan es nya mencair semua dan tinggalah air dingin. Air dingin

ini menunjukkan campuran antara es batu dan air hangat yang

bersuhu sama atau kata lainnya sudah masuk dalam keadaan

kesetimbangan termal.

6. Teknologi yang terkait dengan Hukum ke-0 Termodinamika yaitu :

1. system pembangkit listrik tenaga uap

2. system pembangkit listrik tenaga air

3. motor pembakar dalam

22 | P a g e

3.2 SARAN

1. Menerapkan teori dan konsep tentang Hukum ke-0 Termodinamika

2. Memahami konsep tentang Termometri dan cara pengukuran

temperature

3. Meningkatkan penerapan konsep Hukum ke-0 Termodinamika dalam

kehidupan sehari-hari

4. Meningkatkan pengetahuan tentang teknologi yang terkait dengan

Hukum ke-0 Termodinamika

23 | P a g e

Contoh soal dan Pembahasan

1. Misalkan anda menemukan di suatu catatan ilmiah tua

penggambaran skala suhu yang disebut Z di mana titik didih

air adalah 65,0°Z dan titik beku adalah -14,0°Z. Pada suhu

berapakah suhu yang sebanding dengan T = -98,0°Z untuk

suhu pada skala Fahrenheit ? Asumsikan bahwa skala Z

adalah linier yaitu nilai derajat Z adalah sama di semua titik

pada skala Z.

Pembahasan :

Suhu T dalam skala suhu yang telah dikenal sebelumnya

pada skala Z. Karena nilai T = -98,0°Z lebih dekat ke titik

beku (-14,0°Z) daripada titik didih (65,0°Z) maka kita akan

menggunakan titik beku sebagai acuan. Kemudian kita

perhatikan bahwa nilai T di bawah titik oleh -14,0°Z – (-

98,0°Z) = 84,0°Z. Dikarenakan T berada di bawah titik beku

yaitu 84,0°Z maka T juga harus berada dibawah titik beku

sebesar :

(84,0°Z) 180 ° F79,0° Z

= 191°F

2. Misalkan ucok membuat sebuah thermometer yang disebut

dengan thermometer X. Pada thermometer ini air membeku

pada 0°X dan air mendidih pada 150°X. Bagaimanakah

hubungan thermometer ini dengan thermometer dalam skala

celcius ?

Pembahasan :

Pada thermometer X, rentang temperature yang dimilikinya,

yakni dari 0°X - 150°X sehingga skala pada thermometer ini

dibagi dalam 150 skala. Perbandingan antara thermometer X

dan thermometer celcius, yakni :

( C – 0 ) / 100 = ( X – 0 ) / 150

24 | P a g e

T°C = ( 100 / 150 ) T°X = (2/3) T°X

3. Sebuah thermometer X setelah ditera dengan thermometer

celcius di dapat 40°C = 80°x dan 20°C = 50°x. Jika suhu

benda 80°C, maka berapa °x suhu benda tersebut ?

Pembahasan :

Diketahui : 40°C = 80°x

20°C = 50°x

Ditanya : 80°C = ….. °x

Jawab :

(80 – 40) / (80 – 20) = (tx – 80) / (tx – 50)

40 / 60 = (tx – 80) / (tx – 50)

4tx – 200 = 6tx – 480

2tx = 280

Tx = 140

Jadi, 80°C = 140°x

25 | P a g e

LATIHAN SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Suhu sebuah benda 80°C nyatakan suhu benda tersebut

dalam derajat reamur dan derajat Fahrenheit.

Pembahasan :

Diketahui : t = 80°C

Ditanya : a). °R = …. ?

b). °F = ….. ?

Jawab :

a). C : R = 5 : 480 : R = 5 : 4

5 R = 320

R = 64°R

Jadi, 80°C = 64°R

b). C : (F – 32) = 5 : 980 : (F – 32) = 5 : 9

5 (F – 32) = 720

5F – 160 = 720

5F = 880

F = 176

Jadi, 80°C = 176°F

2. Sebuah benda memiliki suhu 40 °R, berapa suhu tersebut

jika dinyatakan ke dalam derajat Celsius, kelvin, dan

Fahranhaet?

Pembahasan :

Termometer X mempunyai 200 skala (diukur dari titik beku

air ke titik didih air)

tX = 50

Termometer Celcius mempunyai 100 skala

Penyelesaian :

Gunakan angka pembagi 20 dari skala termometer tersebut

26 | P a g e

termometer X = 200 skala dibagi 20 = 10 (bagian)

termometer C = 100 skala dibagi 20 = 5 (bagian)

Untuk menentukan konversi satuan suhu dari termometer

yang berbeda menggunakan cara sbb:

Bagian skala termometer yang akan dicari suhunya dibagi

bagian termometer yang diketahui suhunya dikalikan suhu

pada termometer yang diketahui.

maka :

(5/10) x tX Celcius

(5/10) x 50 = 25 Celcius 

Jadi suhu yang terukur pada termometer Celcius sebesar 25

derajat Celcius.

3. Pada suhu berapa suatu benda bila diukur menggunakan

termometer celcius dan termometer fahrenheit akan

menunjukkan skala yang sama?

Pembahasan :

tc = tf

ingat

tf  = (9/5 tc) + 32

tc ganti dengan variable x

tc = tf

x = ( 9/5 . x ) + 32

x - 32 = 9/5 x

(x -32) . 5 = 9x

5x - 160 = 9x

5x - 9x = 160

-4x = 160

x = 160/-4

x = -40

27 | P a g e

Jadi suhu yang terukur adalah -40 derajat

SOAL EVALUASI

1.

Perhatikan thermometer di atas ! besar suhu y pada skala

Termometer celcius adalah ..

a. 172°C

b. 108°C

c. 60°C

d. 44°C

Jawaban : C. 60°C

2.

Perhatikan gambar pengukuran suhu berikut ! thermometer

fahrenheit menunjukkan suhu …

a. 54°F

28 | P a g e

b. 65°F

c. 76°F

d. 86°F

Jawaban : D. 86°F

3.

Perhatikan gambar pengukuran suhu berikut ! thermometer

fahrenheit menunjukkan suhu …

a. 92°F

b. 108°F

c. 122°F

d. 140°F

Jawaban : D. 140°F

29 | P a g e

DAFTAR PUSTAKA

David Haliday, Robert Resnick, Jearl Walker. 2010. Fisika Dasar, Edisi

Ketujuh Jilid I. Jakarta : Erlangga, (Halaman : 514).

Ainie Khuriati RS. 2010. Termodinamika. Yogyakarta : Graha Ilmu,

(Halaman : 19).

Saad, Michel A. 1999. Thermodinamika. Jakarta : Prenhallindo (Halaman :

13 ).

Zemansky, Mark W. 1982. Kalor dan Termodinamika. Bandung : ITB

(Halaman : 547)

30 | P a g e