1. Pengertian Temperatur

Temperatur atau 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

berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.

Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling

dikenal adalah Celsius, Reumur, Fahrenheit dan Kelvin. Perbandingan antara satu jenis termometer dengan

termometer lainnya mengikuti:

Sebagai contoh:

dan .

2. Satuan Temperatur

1. Celcius atau Selsius

2. Fahrenheit atau Farenheit

3. Reamur atau Rheamur

4. Kelvin (standar SI satuan internasional)

5. Rankine

6. Delisle

7. Newton

8. Romer

3. Konversi Satuan Temperatur

A. Rumus merubah celcius ke kelvin

= Celcius + 273,15

B. Rumus merubah celcius ke rheamur

= Celcius x 0,8

C. Rumus merubah reamur ke celcius

= Rheamur x 1,25

D. Rumus merubah celcius ke fahrenheit

= (Celcius x 1,8) + 32

E. Rumus merubah fahrenheit ke celcius

= (Fahrenheit – 32) / 1,8

F. Rumus merubah rheamur ke farenheit

= (Rheamur x 2,25) + 32

4. Mengubah Skala Suhu

Cara mudah untuk mengubah dari Celsius, Fahrenheit, dan Reamur adalah dengan mengingat perbandingan

C:F:R = 5:9:4. Caranya, adalah (Skala tujuan)/(Skala awal)xSuhu. Dari Celsius ke Fahrenheit setelah menggunakan

cara itu, ditambahkan 77 °F pada skala Celsius adalah 5/9 x (77-32) = 25

5. Alat ukur suhu

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).

6. Termometer

Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Termometer Merkuri adalah jenis termometer yang sering

digunakan oleh masyarakat awam. Merkuri digunakan pada alat ukur suhu termometer karena koefisien muainya

bisa terbilang konstan sehingga perubahan volume akibat kenaikan atau penurunan suhu hampir selalu sama.

Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan Merkuri di ujung bawah.

Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat,

Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai

dengan skala yang telah ditentukan. Skala suhu yang paling banyak dipakai di seluruh dunia adalah Skala Celcius

dengan poin 0 untuk titik beku dan poin 100 untuk titik didih.

Termometer Merkuri pertama kali dibuat oleh Daniel G. Fahrenheit. Peralatan sensor panas ini menggunakan

bahan Merkuri dan pipa kaca dengan skala Celsius dan Fahrenheit untuk mengukur suhu. Pada tahun 1742 Anders

Celsius mempublikasikan sebuah buku berjudul “Penemuan Skala Temperatur Celsius” yang diantara isinya

menjelaskan metoda kalibrasi alat termometer seperti dibawah ini:

1. Letakkan silinder termometer di air yang sedang mencair dan tandai poin termometer disaat seluruh air

tersebut berwujud cair seluruhnya. Poin ini adalah poin titik beku air.

2. Dengan cara yang sama, tandai poin termometer disaat seluruh air tersebut mendidih seluruhnya saat

dipanaskan.

3. Bagi panjang dari dua poin diatas menjadi seratus bagian yang sama.

Sampai saat ini tiga poin kalibrasi diatas masih digunakan untuk mencari rata-rata skala Celsius pada Termometer

Merkuri. Poin-poin tersebut tidak dapat dijadikan metoda kalibrasi yang akurat karena titik didih dan titik beku air

berbeda-beda seiring beda tekanan.

Cara Kerja :

1. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume Merkuri berada pada kondisi awal.

2. Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon Merkuri dengan perubahan volume.

3. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun.

4. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.

7. Macam-macam Termometer

7.1 Termometer Air Raksa

Fungsi Termometer Air Raksa

Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Thermometer analog bisa juga disebut sebagai thermometer

manual, karena cara pembacaannya masih manual. Penggunaan air raksa sebagai bahan utama thermometer karena

koefisien muai air raksa terbilang konstan sehingga perubahan volume akibat kenaikan atau penurunan suhu hampir

selalu sama. Namun ada juga beberapa termometer keluarga mengandung alkohol dengan tambahan pewarna merah.

Termometer ini lebih aman dan mudah untuk dibaca.

Jenis khusus termometer air raksa, disebut termometer maksimun, bekerja dengan adanya katup pada leher

tabung dekat bohlam. Saat suhu naik, air raksa didorong ke atas melalui katup oleh gaya pemuaian. Saat suhu turun

air raksa tertahan pada katup dan tidak dapat kembali ke bohlam membuat air raksa tetap di dalam tabung. Pembaca

kemudian dapat membaca temperatur maksimun selama waktu yang telah ditentukan. Untuk mengembalikan

fungsinya, termometer harus diayunkan dengan keras. Termometer ini mirip desain termometer medis.

Air raksa akan membeku pada suhu -38.83 °C (-37.89 °F) dan hanya dapat digunakan pada suhu diatasnya.

Air raksa, tidak seperti air, tidak mengembang saat membeku sehingga tidak memecahkan tabung kaca,

membuatnya sulit diamati ketika membeku. Jika termometer mengandung nitrogen, gas mungkin mengalir turun ke

dalam kolom dan terjebak disana ketika temperatur 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).

Pengukuran Termometer Air Raksa

Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Celsius memakai dua titik

penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Es mencair pada tanda kalibrasi yang sama

pada thermometer yaitu pada uap air yang mendidih. Saat dikeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa

turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Jadi pegukuran suhu

celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan.

Titik didih Celcius yaitu 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Tetapi peneliti lain -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.

Cara kerja Termometer Air Raksa

Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan air raksa di ujung

bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur

meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat

ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Adapun cara kerja secara umum adalah sbb ;

1. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal.

2. Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon air raksa dengan perubahan volume.

3. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun.

4. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.

Kalibrasi Termometer Air Raksa

Kalibrasi merupakan proses verifikasi bahwa suatu akurasi alat ukur sesuai dengan rancangannya. Kalibrasi

biasa dilakukan dengan membandingkan suatu standar yang terhubung dengan standar nasional maupun

internasional dan bahan-bahan acuan tersertifikasi.

Proses kalibrasi thermometer antara lain :

1. Letakkan silinder termometer di air yang sedang mencair dan tandai poin termometer disaat seluruh air

tersebut berwujud cair seluruhnya. Poin ini adalah poin titik beku air.

2. Dengan cara yang sama, tandai poin termometer disaat seluruh air tersebut mendidih seluruhnya saat

dipanaskan.

3. Bagi panjang dari dua poin diatas menjadi seratus bagian yang sama.

7.2 Termometer Digital

Fungsi Termometer Digital

Termometer digital merupakan salah satu alat ukur yang berfungsi untuk mengetahui suhu objek

(benda/tubuh).

Prinsip kerja Termometer Digital

Termometer digital, biasanya menggunakan termokopel sebagai sensornya untuk membaca perubahan nilai

tahanan. Secara sederhana termokopel berupa dua buah kabel dari jenis logam yg berbeda yang ujungnya, hanya

ujungnya saja, disatukan (dilas). Titik penyatuan ini disebut hot junction. Prinsip kerjanya memanfaatkan

karakteristik hubungan antara tegangan (volt) dengan temperatur. Setiap jenis logam, pada temperatur tertentu

memiliki tegangan tertentu pula. Pada temperatur yang sama, logam A memiliki tegangan yang berbeda dengan

logam B, terjadilah beda tegangan (kecil sekali, miliVolt) yang dapat dideteksi. Jadi dari input temperatur

lingkungan setelah melalui termokopel terdeteksi sebagai perbedaan tegangan (volt). Beda tegangan ini kemudian

dikonversikan kembali nilai arusnya melalui pengkomparasian dengan nilai acuan dan nilai offset di bagian

komparator, fungsinya untuk menerjemahkan setiap satuan amper ke dalam satuan volt kemudian dijadikan besaran

temperatur yang ditampilkan melalui layar/monitor berupa seven segmen yang menunjukkan temperatur yang

dideteksi oleh termokopel. Termokopel ini macam-macam, tergantung jenis logam yang digunakan. Jenis logam

akan menentukan rentang temperatur yang bisa diukur (termokopel suhu badan (temperatur rendah) berbeda dengan

termokopel untuk mengukur temperatur tungku bakar (temperatur tinggi)), juga sensitivitasnya.

Secara terperinci prinsip kerja thermometer digital dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Sensor yg berupa PTC atau NTC dengan tingkat sensitifitas tinggi akan berubah nilai tahanannya jika

terjadi sebuah prubahan suhu yg mengenainya.

2. Perubahan nilai tahanan ini linear dengan perubahan arus, sehingga nilai arus ini bisa dikonversi ke dalam

bentuk tampilan display

3. Sebelum dikonversi, nilai arus ini di komparasi dengan nilai acuan dan nilai offset di bagian komparator,

fungsinya untuk menerjemahkan setiap satuan amper ke dalam satuan volt yg akan dikonversi ke display.

Pembacaan Pengukuran Termometer Digital

Pembacaan pengukuran termometer ini dilakukan langsung dari nilai display dengan memperhatikan garis

segmen yang ada.

Kalibrasi Termometer Digital

Kalibrasinya biasa menggunakan kalibrator manual atau otomatis, kalibrator manual suhu yg dikenakan ke

sensor adalah suhu pemanas nyata dimulai dari 0 derajat untuk setting ofsetnya. Kalibrasi otomatis terdiri dari suhu

pemanas dan checker untuk gain dalam rangkaian komparatornya

Material Penyusun Termometer Digital

Termometer digital memiliki bagian penyususn terpenting. Material penyusun tersebut adalah sebagai

berikut:

1. Sensor PTC/ NTC

2. Komparator (OP-amp dan sejenisnya)

3. ANALOG to Digital konverter

4. Dekoder display (IC 7447 TTL misalnya)

5. Display (7 segmen, LCD, monitor)

7.3 Termokopel

Fungsi Termokopel

Pada dunia elektronika, termokopel merupakan sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah

perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Termokopel 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.

Cara Kerja Termokopel

Pada 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. Untuk mengukur perubahan panas ini, gabungan dua macam konduktor

sekaligus sering dipakai pada ujung benda panas yang diukur. 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 kita melakukan 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 menjadi populer sebagai standar industri, dilihat dari

biaya, ketersediaanya, kemudahan, titik lebur, kemampuan kimia, stabilitas, dan hasil. Sangat penting diingat bahwa

termokopel mengukur perbedaan temperatur di antara 2 titik, bukan temperatur absolut.

Pada banyak aplikasi, salah satu sambungan (sambungan yang dingin) dijaga sebagai temperatur referensi,

sedang yang lain dihubungkan pada objek pengukuran. Termokopel dapat dihubungkan secara seri satu sama lain

untuk membuat termopile, dimana tiap sambungan yang panas diarahkan ke suhu yang lebih tinggi dan semua

sambungan dingin ke suhu yang lebih rendah.

Dengan begitu, tegangan pada setiap termokopel menjadi naik, yang memungkinkan untuk digunakan pada

tegangan yang lebih tinggi. Dengan adanya suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk pengukuran di

laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai untuk kebanyakan indikasi sambungan lansung dan

instrumen kontrol. Mereka menambahkan sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain yang

sensitif terhadap suhu (seperti termistor atau dioda) untuk mengukur suhu sambungan input pada peralatan, dengan

tujuan khusus untuk mengurangi gradiasi suhu di antara ujung-ujungnya.

Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan dingin yang diketahui dapat disimulasikan, dan koreksi yang

baik dapat diaplikasikan. Hal ini dikenal dengan kompensasi hubungan dingin. Biasanya termokopel dihubungkan

dengan alat indikasi oleh kawat yang disebut kabel ekstensi atau kompensasi. Tujuannya sudah jelas. Kabel ekstensi

menggunakan kawat-kawat dengan jumlah yang sama dengan kondoktur yang dipakai pada Termokopel itu sendiri.

Kabel-kabel ini lebih murah daripada kabel termokopel, walaupun tidak terlalu murah, dan biasanya diproduksi pada

bentuk yang tepat untuk pengangkutan jarak jauh - umumnya sebagai kawat tertutup fleksibel atau kabel multi inti.

Kabel-kabel ini biasanya memiliki spesifikasi untuk rentang suhu yang lebih besar dari kabel termokopel. Kabel ini

direkomendasikan untuk keakuratan tinggi. Kabel kompensasi pada sisi lain, kurang presisi, tetapi murah.