BAB V BESARAN SUHU

5.1 Definisi

Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Sebenarnya, alat indera (kulit) manusia tidak dapat menentukan suhu benda secara akurat, hanya berdasarkan perkiraan dan perasaan subjeknya saja. Hal ini dikarenakan alat indera memiliki keterbatasan, salah satunya tidak dapat digunakan untuk menyentuh benda yang terlalu panas atau terlalu dingin.

Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling dikenal adalah Celsius, Reaumur, Fahrenheit dan Kelvin. Perbandingan antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya mengikuti:

C:R:(F-32) = 5:4:9 dan K = C + 273.(derajat)Karena dari Kelvin ke derajat Celsius, Kelvin dimulai dari 273 derajat, bukan dari -273

derajat. Dan derajat Celsius dimulai dari 0 derajat. Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan 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 (to measure).

5.2 Sifat Suhu (Temperatur)

Ketika kita memanaskan atau mendinginkan suatu nenda sampai pada suhu tertetu, beberapa sifat fisik benda tersebut berubah. Sebagai contoh, ketika kita memanaskan sebatang besi, besi akan memuai, begitu pula ketika kita memanaskan zat cair. Ketika kita mendinginkan air sampai suhu di bawah nol, air tersebut berubah manjadi es. Sifat-sifat benda yang bias berubah akibat adanya perubahan suhu disebut sifat termometrik. Bila tangan kanan kita mencoba memegang sebongkah es sedangkan tangan kiri kita memegang air hangat, maka kita dapat merasakan bahwa diantara kedua benda tersebut terdapat perbedaan suhu.

Sifat suhu berhubungan dengan kalor, secara alamiah kalor selalu mengalir dari benda yang bersuhu lebih tinggi kebenda yang bersuhu lebih rendah. Perpindahan kalor sering diikuti oleh kenaikansuhu benda. Apabila terjadi kenaikan suhu, jumlah kalor yang diterima oleh bendaselalu sebanding dengan kenaikan suhu benda itu. Dapat disimpulkan bahwasemakin lama waktu pemanasan kenaikan suhu air semakin besar. Pemanasanyang semakin lama menunjukkan bahwa jumlah kalor yang diterima zat (air) jugasemakin besar. Jadi, jumlah kalor yang diterima zat sebanding dengan perubahansuhunya. Artinya, apabila kalor yang diterima semakin besar perubahan suhunyajuga semakin besar

5.3 Sejarah Pengukuran

1878Persiapan prototipe meteran dimulai. Setiap meter prototipe nasional dilengkapi dengan dua merkuri-di thermometer kaca, dikalibrasi di BIPM. Termometer dibuat, untuk pesanan BIPM, oleh pembuat instrumen di Paris yang disebut Tonnelot. Termometer terbuat dari verre dur, kaca yang sangat baik dari sudut pandang stabilitas, dan reproduksibilitas pengukuran sekian derajat. Ini menjadi penting untuk membangun skala yang sama pada temperatur dapat dikalibrasi.

1884-1887Chappuis, di BIPM, bekerja untuk menghubungkan pembacaan yang mendekati merkuri dalam kaca termometer mutlak (yaitu termodinamika) suhu. Pada awal studinya ia menganggap secara rinci termometer gas volume konstan, menggunakan hidrogen, nitrogen dan karbon dioksida sebagai fluida kerja. Estimasi ketidakpastian pengukuran nya lebih baik dari seperseratus derajat yang sebagian besar pada rentang 100 ° C.

1887CIPM mengadopsi skala volume konstan hidrogen (disebut skala hidrogen normal), berdasarkan titik tetap pada titik es (0 ° C) dan titik uap (100 ° C) sebagai skala praktis untuk metrologi internasional. Keputusan ini disahkan oleh 1 CGPM pada tahun 1889.

1888-1889Chappuis melanjutkan karyanya di BIPM dengan meneliti termometer gas tekanan konstan dengan menggunakan tiga gas yang sama. Dia menyimpulkan bahwa termometer-volume konstan memberikan standar praktis lebih yang mudah daripada termometer bertekanan konstan. Atas dorongan Griffiths, dari Kew Observatory, Inggris, menggunakan termometer Volume Konstan, untuk memperluas jangkauan suhu yang lebih tinggi. Bekerja sama dengan Callendar, Griffiths telah mengembangkan termometer resistansi platinum yang stabil untuk 600 ° C. Callendar dan Griffiths menggunakan titik didih sulfur, yang mereka simpulkan menjadi 444,53 ° C, sebagai titik tetap ketiga untuk kalibrasi, dan diusulkan ke BIPM bahwa perbandingan dibuat antara termometer resistansi platinum dan termometer gas volume konstan Chappuis.

1897Perbandingan ini dilakukan oleh Chappuis, bekerjasama dengan Harker dari Kew Observatory. Ini melibatkan pembentukan volume konstan skala nitrogen sampai titik didih sulfur. Chappuis / Harker melakukan pengukuran titik sulfur yang menghasilkan nilai 444,70 ° C, sehingga hasil tersebut hampir ,mendekati dengan hasil penelitian Callendar dan Griffiths sebelumnya.

1889Titik beku dan titik didih diukur selama dua dekade pada abad kesembilan belas. Callendar memberikan penjelasan thermometry gas pada pertemuan British Association for the

Advancement of Science (BAAS) 1899, ketika ia membuat proposal untuk skala suhu tertentu. Dia mengusulkan bahwa resistensi termometer platinum diadopsi sebagai instrumen untuk menentukan skala, dan dikalibrasi pada titik beku air, titik didih air dan belerang. Selanjutnya, ia mengusulkan bahwa sekumpulan kawat platinum tertentu akan dipilih yang mana termometer akan menentukan skala yang diproduksi.Dengan maksud skala tertentu disebutkan British Association Scale of Temperature dan dan yang dikaitkan dengan skala suhu yang ideal melalui pengukuran termometer gas yang dipilih dari titik belerang.

1911The Physikalish-Technische Reichanstalt (PTR, kemudian menjadi PTB), Berlin, ditujukan surat edaran kepada BIPM, National Physical Laboratory (NPL), Teddington, dan Biro Standar (BS, yang pada tahun 1934 menjadi Biro Nasional Standar, NBS, dan pada tahun 1986 Institut Nasional Standar dan Teknologi, NIST), Washington, menunjukkan bahwa skala termodinamika diadopsi sebagai Skala Suhu Internasional, dan bahwa realisasi praktis itu menjadi 1.899 usulan Callendar. Baik NPL dan BS setuju, konstanta dari platina yang ditentukan, dan itu diusulkan bahwa di atas batas atas (1100 ° C) skala didefinisikan dalam hal pirometer optik.

1913Pada CGPM ke-5, setiap dorongan diberikan kepada inisiatif ini dan Resolusi diadopsi, meminta Direksi dari tiga laboratorium untuk bertemu dengan tujuan datang ke kesepakatan perusahaan pada skala tertentu. Pertemuan direncanakan tidak terjadi, namun, karena pecahnya Perang Dunia Pertama.

1923Pada saat diskusi dilanjutkan, tiga laboratorium nasional telah dimasukkan ke dalam operasi skala termometer resistansi platinum meliputi berkisar dari -38 ° C, titik beku air raksa, untuk 444,5 ° C, titik didih sulfur, menggunakan formula interpolasi kuadrat . Selama kunjungan ke NPL dan PTR oleh wakil dari BS, dasar skala internasional yang disepakati. Itu terdiri dari termometer resistansi platinum untuk mencakup rentang hingga 650 ° C, dikalibrasi pada 0 ° C, 100 ° C dan titik didih sulfur pada 444,5 ° C. Antara 650 ° C dan 1100 ° C skala itu harus ditentukan oleh Pt-10% Rh / Pt termokopel dikalibrasi pada titik-titik beku seng, antimon, perak dan emas dan menggunakan rumus interpolasi kubik. Di atas titik emas, 1.063 ° C, sebuah pirometer optik diusulkan. Perjanjian informal diikuti dengan diskusi yang lebih luas di mana BIPM dan Universitas Leiden juga berpartisipasi.

1925Pada tahun 1925 sebuah draft proposal disusun, untuk disampaikan kepada CIPM pada tahun 1927. Dalam hal ini rentang termometer resistansi platinum diperpanjang ke -193 ° C, dan persamaan kubik termokopel digantikan oleh persamaan kuadrat dengan poin kalibrasi pada titik-titik beku antimon (630 ° C), perak (960 ° C), dan emas.

1927The CGPM ke-7 mengadopsi Skala Internasional suhu pada tahun 1927, yang berbeda sedikit dari draft 1925. Direncanakan untuk menyelenggarakan Termometri Konferensi Internasional pada tahun 1928, di mana pertanyaan tentang status Skala Suhu Internasional akan diperiksa lebih rinci. Konferensi ini, bagaimanapun, tidak terjadi.

1937CIPM membentuk Komite Konsultatif Termometri dan kalorimetri untuk memberikan saran pada hal-hal yang berkaitan dengan ini. Sejak itu, Komite Konsultatif Termometri (CCT) sebagian besar mengambil inisiatif dalam hal yang bersangkutan dengan evolusi Skala Suhu Internasional.

1948Revisi pertama dari ITS terjadi pada tahun 1948. Dalam revisi ini, satu-satunya perubahan di bawah 0 ° C adalah hilangnya ekstrapolasi di bawah titik oksigen, untuk -190 ° C, yang telah ditemukan untuk tidak dapat diandalkan. IPTS-48 diturunkan hanya sampai -182,97 ° C. Persimpangan antara termometer lawan dan termokopel diubah dari 660 ° C ke titik beku antimon, 630,5 ° C, dan suhu diarahkan ke titik perak dengan sedikit meningkat, dari 960,5 ° C sampai 960,8 ° C. Juga diputuskan untuk memberi nama "Derajat Centigrade" untuk unit dan menggantikannya dengan derajat Celsius.Tekanan uap jenuh / hubungan suhu untuk helium cair memberikan skala yang baik dan direproduksi sehingga penggunaannya selama pra-tanggal tersebut setiap besaran internasional yang disepakati di kisaran helium; pada kenyataannya, bahkan pra-tanggal ITS-27. Namun, terbukti sulit untuk mencapai kesepakatan internasional dalam skala tekanan uap helium.

1958CIPM mengadopsi Tabel tekanan uap 4He terhadap data suhu, diusulkan untuk dengan CCT. Tabel ini didasarkan pada data thermometry gas dihaluskan oleh termometri magnetik dan, di bawah 2,2 K, dengan perhitungan termodinamika. Itu menutupi berkisar dari 0,5 K untuk 5,23 K dan menjadi dikenal sebagai 1958 skala 4He, suhu diukur di atasnya yang dilambangkan oleh T58.

1962Tak lama setelah adopsi dari 1958 skala 4He, proposal lanjut dibuat sehubungan skala tekanan uap untuk 3He. Hal ini didasarkan pada perbandingan tekanan uap dari 3He dengan 1.958 4He Skala di atas 0,9 K, dan dengan perhitungan termodinamika bawah 0,9 K. Skala diterima oleh CIPM dan menjadi dikenal sebagai 1962 3He Skala, suhu diukur di atasnya yang dilambangkan oleh T62.Revisi lengkap sejak dibuat dari kedua 3He dan 4He skala, membuat mereka konsisten dengan hasil gas, kebisingan, akustik dan termometri magnetik dilakukan sejak versi asli dari timbangan diadopsi.

1954Proposal yang telah dibuat oleh Kelvin pada tahun 1854 dinyatakan oleh CGPM bahwa unit suhu termodinamika didefinisikan dalam hal interval antara nol mutlak dan titik tetap tunggal. Intinya tetap yang dipilih adalah titik tripel air, yang ditugaskan suhu termodinamika 273,16 ° K. Usulan tersebut telah dibuat pada tahun 1948.

1961Pada tahun 1961 disepakati bahwa NPL dan Physicotechnical dan Pengukuran Radiotechnical Institute (PRMI), Moskow, akan melakukan perbandingan termometer resistansi platinum dikalibrasi pada empat dari skala termometer gas yang paling penting. Ini adalah NPL (1961), NBS (1955), PRMI (1954) dan Pennsylvania State University PSU (1954) skala. Hasil perbandingan memberikan dasar untuk akhirnya suhu rendah bagian dari IPTS-68.NBS-55 skala adalah catatan khusus karena merupakan contoh cara di mana apa yang disebut "kawat-skala" dapat berhasil dioperasikan. NBS-55 adalah skala berdasarkan thermometry gas dilakukan pada tahun 1939. Ini pada awalnya dipertahankan pada sekelompok enam termometer resistansi platinum, dan dikenal sebagai NBS-39. Pada tahun 1955 pergeseran sewenang-wenang dari 10 mK dibuat atas seluruh skala dan namanya diubah ke NBS-55. Penerus enam asli NBS-39 termometer terus digunakan untuk mempertahankan versi NBS dari IPTS-68.

1964CCT mendefinisikan bahwa fungsi referensi W untuk interpolasi antara sejumlah suhu rendah poin tetap. CCT-64 menerbitkan bahwa tabel referensi CCT-64 dari W terhadap T untuk termometer resistansi platinum di kisaran 12 K untuk 273,15 K".

1966Sebuah Kelompok Kerja CCT mengusulkan skala sementara dan mepertimbangkan lebih lanjut hasil thermometry gas untuk titik didih oksigen dan hidrogen titik tripel.

1968Suhu termodinamika didefinisikan dengan cara yang berbeda dari Suhu Praktis Internasional. Dalam IPTS-68, kedua unit termodinamika dan praktis didefinisikan identik dan sama dengan 1 / 273,16 dari suhu termodinamika titik tripel air. Unit itu sendiri berganti nama menjadi "derajat Kelvin" yaitu "° K".Dalam garis besar IPTS-68 terdiri dari empat bagian:

a) antara 13,81 K dan 273,15 K;b) 0 ° C hingga 630,74 ° C;c) 630,74 ° C hingga 1.064,43 ° C; dand) di atas 1064,43 ° C.

Keterangan :Pada bagian (a) Skala didefinisikan dalam hal satu set enam poin suhu rendah tetap bersama-sama dengan fungsi referensi. Dalam rentang (b) Skala didefinisikan dalam hal Callendar persamaan kuadrat tua, tapi dimodifikasi untuk memperhitungkan nilai thermometry gas baru untuk titik tetap. Pada bagian (c) instrumen menentukan adalah Pt-10% Rh / Pt termokopel, dikalibrasi pada 630,74 ° C dan titik beku perak dan emas, dan menggunakan rumus interpolasi kuadrat.Bagian (d) didefinisikan dalam hal radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam dan dijelaskan oleh persamaan Planck.

1976Pada tahun 1976 CIPM menyetujui skala suhu rendah baru yaitu 0,5 K sampai 30 K Skala Suhu, atau EPT-76. Tujuannya adalah untuk memberikan Skala terpadu di mana pengukuran suhu bisa dibuat dalam kisaran ini, sambil menunggu revisi dan perluasan ke bawah dari IPTS-68. Hal ditentukan dari segi temperatur yang ditetapkan ke sebelas poin tetap dalam

kisaran 0,5 K sampai 30 K, bersama-sama dengan perbedaan antara T76 dan timbangan yang ada berikut: IPTS-68; timbangan tekanan uap 4He-1958 dan 3He-1962; NPL-75 dan versi NBS dari IPTS-68 yang ditentukan oleh perbedaan dari NBS-55. Berbeda dengan IPTS-68, EPT-76 demikian bisa diwujudkan dalam berbagai cara; baik dengan menggunakan salah satu skala di atas dan perbedaan tabulasi yang diberikan dalam teks EPT-76 atau dengan menggunakan termometer interpolasi termodinamika, seperti termometer gas atau termometer magnet, dikalibrasi pada satu atau lebih dari titik referensi tertentu EPT- 76.

1990Skala Suhu Internasional 1990 (ITS-90) mulai berlaku pada 1 Janurary 1990, menggantikan IPTS-68 dan EPT-76.

ITS-90 berbeda dengan IPTS-68 dalam sejumlah hal penting:menggunakan triple point air (273,16 K), daripada titik beku air (273,15 K), sebagai titik yang ditentukan.

meluas ke suhu yang lebih rendah: 0,65 K bukan13,8 K; dalam perjanjian dekat dengan suhu termodinamika; telah meningkatkan kesinambungan dan presisi; memiliki sejumlah tumpang tindih rentang dan sub-rentang; dalam rentang tertentu memiliki alternatif tetapi secara substansial setara definisi; termasuk timbangan tekanan uap helium: termasuk termometer gas interpolasi sebagai salah satu instrumen mendefinisikan;

kisaran termometer resistansi platinum sebagai mendefinisikan instrumen telah diperpanjang dari 630 ° C sampai titik perak, 962 ° C;

Pt / 10% Rh-Pt termokopel tidak lagi menjadi instrumen mendefinisikan skala; rentang berdasarkan hukum radiasi Planck dimulai pada titik perak bukan pada titik

emas, tapi pilihan ada untuk menggunakan salah satu dari poin perak, emas atau tembaga sebagai titik acuan untuk ini bagian dari skala.

2000Untuk memperluas jangkauan ITS-90 ke 0,9 mK, sebuah Sementara Low Skala Suhu (PLTS-2000) dikembangkan dan disetujui pada tahun 2000 oleh CIPM. Hal ini didasarkan pada tekanan leleh 3He karena sensitivitas dan keandalan dengan yang ini dapat diukur melalui berbagai: itu mencakup lebih dari tiga dekade suhu terpisah dari daerah sempit di sekitar minimum tekanan pada 315,24 mK. Minimum Tekanan ini adalah salah satu dari empat fitur alami yang dapat ditemukan dan digunakan sebagai titik tetap tekanan dan temperatur.

5.4 Jenis – Jenis Alat Ukur SuhuAlat pengukur suhu disebut termometer. Termometer dibuat dengan mendasarkan sifat

– sifat fisik dari suatu zat (bahan), misalnya pengembangan benda padat, benda cair, gas dan juga sifat merubahnya tahanan listrik terhadap suhu. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu – suhu yang tinggi disebut Pyrometer, misalnya Pyrometer radiasi, digunakan untuk mengukur suhu benda yang panas dan tidak perlu menempelkan alat tersebut pada benda yang diukur suhunya. Suhu tidak berdimensi sehingga untuk mengukur derajat suhu, pertama – tama ditentukan 2 titik tertentu yang disesuaikan dengan suatu sifat fisik suatu benda tertentu. Kemudian diantara dua buah titik yang telah di tentukan tersebut di bagi – bagi dalam skala – skala, yang menunjukan derajat – derajat suhu. Skala – skala tersebut merupakan pembagian suhu dan bukan satuan daripada suhu. Dengan demikian suhu 30°C tidak berarti 3 x 10°C, dan 10°C berarti skala derajat C ke sepuluh.

5.4.1 TermometerAlat untuk mengukur suhu disebut termometer. Termometer memanfaatkan sifat

termometrik suatu zat, yaitu perubahan sifat-sifat zat karena perubahan suhu zat tersebut. Termometer pertama kali ditemukan oleh Galileo Galilei(1564-1642). Termometer ini disebut termometer udara. Termometer udara terdiri dari sebuah bola kaca yang dilengkapi dengan sebatang pipa kaca panjang. Pipa tersebut dicelupkan ke dalam cairan berwarna. Ketika bola kaca dipanaskan, udara di dalam pipa akan mengembang sehingga sebagian udara keluar dari pipa. Namun, ketika bola didinginkan udara di dalam pipa menyusut sehingga sebagian air naik ke dalam pipa. Termometer udara peka terhadap perubahan suhu sehingga suhu udara saat itu dapat segera diketahui. Meskipun peka terhadap perubahan suhu, namun termometer ini harus dikoreksi setiap terjadi perubahan tekanan udara.

Termometer yang banyak digunakan sekarang adalah termometer raksa. Disebut termometer raksa karena di dalam termometer ini terdapat air raksa. Fungsi raksa adalah sebagai penunjuk suhu. Raksa akan mengembang bila termometer menyentuh benda yang lebih hangat dari raksa. Raksa memiliki beberapa keunggulan diantaranya:

1. Peka terhadap perubahan suhu. Suhu raksa segera sama dengan suhu benda yang ingin diukur.

2. Dapat digunakan untuk mengukur suhu rendah (-40 C) sampai suhu tinggi (360 C). Hal ini disebabkan titik beku raksa mencapai -40 C dan titik didihnya mencapai 360 C.

3. Tidak membasahi dinding kaca sehingga pengukuran bisa menjadi lebih teliti.4. Mengkilap seperti perak sehingga mudah terlihat.5. Mengembang dan memuai secara teratur.

Selain raksa, alkohol juga dapat digunakan untuk mengisi termometer, kelebihannya yaitu dapat mengukur suhu yang sangat rendah (mencapai -130 C) karena titik beku alkohol yang lebih rendah dibandingkan raksa, namun termometer alkohol tidak dapat digunakan untuk mengukur air mendidih karena titik didih raksa hanya 78 C.

a. Termometer dengan bahan zat cair

1. Termometer LaboratoriumAlat ini biasanya digunakan untuk mengukur suhu air dingin atau air yang sedang

dipanaskan. Termometer laboratorium menggunakan raksa atau alkohol sebagai penunjuk suhu. Raksa dimasukkan ke dalam pipa yang sangat kecil (pipa kapiler), kemudian pipa dibungkus dengan kaca yang tipis. Tujuannya agar panas dapat diserap dengan cepat oleh termometer.

Gambar 5.1 Termometer Laboratorium

Skala pada termometer laboratorium biasanya  dimulai dari 0 C hingga 100 C. 0 C menyatakan suhu es yang sedang mencair, sedangkan suhu 100 C menyatakan suhu air yang sedang mendidih.

2. Termometer Ruang

Termometer ruang biasanya dipasang pada tembok rumah atau kantor. Termometer ruang mengukur suhu udara pada suatu saat. Skala termometer ini adalah dari -50 C sampai 50 C. Skala ini digunakan karena suhu udara di beberapa tempat bisa mencapai di bawah 0 C, misalnya wilayah Eropa. Sementara di sisi lain, suhu udara tidak pernah melebihi 50 C.

Gambar 5.2 Termometer Ruang

3. Termometer KlinisTermometer klinis disebut juga termometer demam. Termometer ini digunakan

oleh dokter untuk mengukur suhu tubuh pasien. Pada keadaan sehat, suhu tubuh manusia sekitar 37 C. Tetapi pada saat demam, suhu tubuh dapat melebihi angka tersebut, bahkan bisa mencapai angka 40.

Gambar 5.3 Termometer Klinis

Skala pada termometer klinis hanya dari 35 C hingga 43 C. Hal ini sesuai dengan suhu tubuh manusia, suhu tubuh tidak mungkin di bawah 35 C dan melebihi 43 C.

4. Termometer Six-BellaniTermometer Six-Bellani disebut pula termometer maksimum-minimum.

Termometer ini dapat mencatat suhu tertinggi dan suhu terendah dalam jangka waktu tertentu. Termometer ini mempunya 2 cairan, yaitu alkohol dan raksa dalam satu termometer.

Gambar 5.4 Termometer Six-Bellani

b. Termometer dengan bahan zat padat

1. Termometer BimetalTermometer bimetal memanfaatkan logam untuk menunjukkan adanya perubahan

suhu dengan prinsip logam akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Kepala bimetal dibentuk spiral dan tipis, sedangkan ujung spiral  bimetal ditahan sehingga tidak bergerak dan ujung lainnya menempel pada pinggir penunjuk. Semakin besar suhu, keping bimetal semakin melengkung dan meneyebabkan jarum penunjuk bergerak ke kanan, ke arah skala yang lebih besar. Termometer bimetal biasanya terdapat di mobil.

Gambar 5.5 Termometer Bimetal

2. Termometer HambatanTermometer hambatan merupakan termometer yang paling tepat digunakan dalam

industri untuk mengukur suhu di atas 1000 C. Termometer ini dibuat berdasarkan perubahan hambatan  logam, contohnya termometer hambatan platina.

Gambar 5.6 Termometer Hambatan

Dalam termometer hambatan terdapat kawat penghambat yang disentuhkan ke benda yang akan diukur suhunya, misalnya pada pengolahan besi dan baja. Suatu tegangan atau potensial listrik yang bernilai tetap diberikan sepanjang termistor, yaitu sensor yang terbuat dari logam dengan hambatan yang bertambah jika dipanaskan.

3. TermokopelPada tahun 1821, seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck

menemukan bahwa sebuah konduktor (semacam logam) yang diberi perbedaan panas secara gradien akan menghasilkan tegangan listrik. Hal ini disebut sebagai efek termoelektrik. 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 dapat dilakukan suatu kegiatan 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 tersebut kemudian menjadi populer sebagai standar industri. Berdasarkan dari biaya, ketersediaanya, kemudahan, titik lebur, kemampuan kimia, stabilitas, dan hasil. Sangat penting diingat bahwa termokopel dapat mengukur perbedaan temperatur di antara 2 titik, bukan temperatur absolut. Berikut adalah penjelasannya Thermocouple sebagai alat ukur suhu dalam skala Industri.

Thermocouple adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Thermocouple 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. Thermocouple merupakan sensor yang mengubah besaran suhu menjadi tegangan, dimana sensor ini dibuat dari sambungan dua bahan metallic yang berlainan jenis. Sambungan ini dikomposisikan dengan campuran kimia tertentu, sehingga dihasilkan beda potensial antar sambungan yang akan berubah terhadap suhu yang dideteksi.

Pengukuran suhu dengan ketepatan tinggi dapat dilakukan dengan menggunakan termokopel, di mana suatu tegangan listrik dihasilkan saat dua kawat berbahan logam yang berbeda disambungkan untuk membentuk sebuah loop. Kedua persambungan tersebut memiliki suhu yang berbeda. Untuk meningkatkan besar tegangan listrik yang dihasilkan, beberapa termokopel bisa dihubungkan secara seri untuk membentuk sebuah termopil.

Gambar 5.7 Termokopel

c. Termometer dengan bahan gasTermometer gas adalah jenis termometer yang memanfaatkan sifat-sifat termal gas.

Ada dua macam termometer gas:a. Termometer yang volume gasnya dijaga tetap dan tekanan gas tersebut dijadikan

sifat termometrik dari termometer.b. Termometer yang tekanan gasnya dijaga tetap dan volume gas tersebut dijadikan

sifat termometrik dari termometer.

Gambar 5.8 Termometer Gas

5.4.2 Pirometer (Pyrometer) Pirometer (Pyrometer) adalah termometer yang digunakan untuk mengukur suhu yang

sangat tinggi (di atas 1000OC), contoh : suhu peleburan logam dan suhu permukaan matahari. Prinsip kerja alat ini adalah mengukur radiasi yang dipanaskan oleh benda tersebut. Jenis pirometer dua macam, yaitu pirometer optik dan pirometer radiasi total.

a. Pirometer OptikPyrometer optic hanya dapat digunakan untuk mengukur suhu tinggi, tetapi

berbagai jenis radiasi pyrometer tersedia, bahwa antara mereka mencakup keseluruhan spektrum temperatur. Pyrometer optik dirancang untuk mengukur suhu / temperatur dimana puncak emisi radiasi terdapat bagian merah dari spektrum yang terlihat, yaitu tempat tertentu yang diukur bersinar warna merah yang sesuai dengan temperatur. Alat ini untuk mengukur suhu di atas 600 ºC. Pyrometer optik berisi filamen tungsten yang dipanaskan di dalam sistem optik. Arus di dalam filamen akan meningkat sapai warna sama dengan panasnya benda. Pengukuran temperatur diperoleh dalam kaitannya dengan arus yang mengalir dalam filamen.

Kalibrasi dari optik pyrometer harus disesuaikan menurut emitivitas target karena mempunyai tingkat terang/gelapnya benda berbeda pada suhu tertentu. Suhu dapat diukur dari 5000 ºC sampai 10000 ºC. Alat ini tidak dapat digunakan dalam skema kontrol suhu otomatis karena mata manusia merupakan bagian penting dari sistem pengukuran.

Gambar 2.1. Pirometer

b. Pirometer Radiasi Total

Pirometer radiasi total memfokuskan energi yang di pancarkan suatu benda. Tidak melibatkan filamen dan mata manusia, diganti dengan detektor metal seperti lensa mata. Prinsipnya dapat mengukur suhu antara – 100 ºC sampai + 3600 ºC. Radiasi detektor termal yang mengukur kenaikan suhu pada titik optik sistem.

Pyrometer atau sensor suhu jenis ini digunakan untuk kondisi khusus, misalnya untuk area yang sulit dijangkau dan temperature yang sangat tinggi.  Prinsip kerja pyrometer ini menggunakan pemantulan optic sesuai dengan besaran radiasi panas yang dipancarkan oleh benda tersebut.Pyrometer optik di rancang untuk mengukur suhu/temperature dimana puncak emisi radiasi terdapat bagian merah dari spektrum yang terlihat, yaitu tempat tertentu yang diukur bersinar warna merah yang sesuai dengan temperature. Alat ini mengukur suhu diatas 600 derajat celcius. Pyrometer optik berisi filamen tugsten yang dipanaskan di dalam sistem optik. Arus di dalam filamen akan meningkat sampai warna sama dengan panasnya benda.

Gambar 2.2 Pirometer Radiasi Total

5.5 Alat Ukur Suhu Terbaru

Termometer Infra Merah

Gambar 2.2 Termometer Infra Merah

Termometer Inframerah digunakan mengukur suhu menggunakan radiasi kotak hitam (biasanya infra merah) yang dipancarkan objek. Kadang disebut termometer laser jika menggunakan laser untuk membantu pekerjaan pengukuran, atau termometer tanpa sentuhan untuk menggambarkan kemampuan alat mengukur suhu dari jarak jauh. Dengan mengetahui jumlah energi infra merah yang dipancarkan oleh objek dan emisi nya, Temperatur objek dapat dibedakan.

Desain utama terdiri dari lensa pemfokus energi infra merah pada detektor, yang mengubah energi menjadi sinyal elektrik yang bisa ditunjukkan dalam unit temperatur setelah disesuaikan dengan variasi temperatur lingkungan. Konfigurasi fasilitas pengukur suhu ini bekerja dari jarak jauh tanpa menyentuh objek. Dengan demikian, termometer infra merah berguna mengukur suhu pada keadaan dimana termokopel atau sensor tipe lainnya tidak dapat digunakan atau tidak menghasilkan suhu yang akurat untuk beberapa keperluan.

Cara menggunakan termometer inframerah adalah dengan cara menekan tombol sampai menunjukkan angka tertinggi, sambil mengarahkan sinar inframerah ke sasaran yang dituju seperti pada besi yang masih membara pada pabrik pengolahan besi atau baja. Sinar yang diarahkan ke logam akan memantul dan pantulan tersebut akan direspon oleh sensor penerima sehingga termometer inframerah menunjukkan angkanya.

Termometers Infrared dapat digunakan untuk beberapa fungsi pengamatan temperatur. Beberapa contoh, antara lain:1) Mendeteksi awan untuk sistem operasi teleskop jarak jauh.2) Memeriksa peralatan mekanika atau kotak sakering listrik atau saluran hotspot3) Memeriksa suhu pemanas atau oven, untuk tujuan kontrol dan kalibrasi4) Mendeteksi titik api/menunjukkan diagnosa pada produksi papan rangkaian listrik5) Memeriksa titik api bagi pemadam kebakaran6) Mendeteksi suhu tubuh makhluk hidup, seperti manusia, hewan, dll7) Memonitor proses pendinginan atau pemanasan material, untuk penelitian dan pengembangan atau quality control pada manufaktur

Jenis Sensor :Variasi sensor yang umum termasuk: Termometers Inframerah Titik, disebut juga Pyrometer Infra Merah, didesain untuk

memonitor luasan sempit atau titik tertentu.

Sistem Pencitraan Garis Inframerah, biasanya membantu menentukan titik api yang penting pada pencerminan putar, untuk secara terus-menerus memindai permukaan yang luas pada ruang. Alat ini banyak digunakan pada manufaktur yang melibatkan konveyer atau proses jaring-jaring, seperti lembaran kaca besar atau logam yang keluar dari tungku, pabrik dan kertas, atau tumpukan material yang terus menerus sepanjang sabuk konveyer.

Kamera Inframerah, Termometer inframerah yang didesain khusus sebagai kamera, memonitor banyak titik pada saat yang sama, hasilnya berupa gambar 2 dimensi, di mana tiap pixel menunjukkan temperatur. Teknologi ini umumnya membutuhkan banyak prosesor dan software daripada sistem sebelumnya, digunakan memindai area yang luas. Aplikasi yang umum termasuk untuk memonitor batas negara bagi militer, pengawasan kualitas pada proses manufaktur, dan pengawasan peralatan atau ruang kerja yang panas/dingin untuk tujuan keselamatan dan pemeliharaan.

Gambar 2.3 Diagram Blok Termometer Infrared

Sumber:Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasRizky Puji. 2014. Pengertian dan Alat Ukur Suhu. http://softilmu.blogspot.com/2014/08/pengertian-dan-alat-ukur suhu.html. (Diakses: 18 Maret 2015)A’yun Is’ad. 2014. Biofisika Tentang Temperatur. https://www.academia.edu/9915005/Makalah_Biofisika-Temperatur. (diakses: 18 Maret 2015)

KAPITA SELEKTA METROLOGI DAN INSTRUMENTASIBESARAN SUHU

Disusun Oleh Kelompok 5:

Swanida Selviyani (2413031019)Aisa Indra Wahyuni (2413031021)Ardya Vista Yudha (2413031025)

Rizky Oktoro Setyawan (2413031051)Aditya Wisnugroho (2413031055)Riza Awwalul Baqi (2413031057)

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASIJURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA2015