Suhu: Pengertian, Satuan, Skala, Rumus, Contoh Soal

Daftar Isi

Suhu (temperatur) adalah ukuran yang menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu benda, diukur dengan termometer, dan dinyatakan dalam satuan SI Kelvin (K).

Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang suhu atau temperatur.

Tentu saja, suhu merupakan fenomena yang setiap saat kita alami dalam kehidupan sehari-hari. Bahkan, kita tidak bisa terlepas dari suhu. Contoh yang paling dekat adalah suhu badan.

Suhu badan, bisa naik dan bisa juga turun. Ketika suhu badan naik, maka itulah yang sering disebut dengan demam.

Pada hakikatnya, semua benda yang ada di alam semesta memiliki suhu, hanya saja ukuran suhunya yang berbeda-beda, ada yang bersuhu tinggi seperti matahari, dan ada juga yang bersuhu rendah seperti es.

Nah, dalam materi ini akan dijelaskan dengan lengkap apa itu suhu dan segala hal yang berkaitan dengannya. 

Baiklah, kita mulai saja materinya...

Daftar Isi

• 1Pengertian Suhu
• 2Simbol dan Satuan Suhu
• 3Alat Ukur Suhu
  • 3.1Termometer Air Raksa
  • 3.2Termometer Alkohol
  • 3.3Termometer Klinis
  • 3.4Termometer Inframerah
  • 3.5Termometer Bimetal Mekanik
  • 3.6Termokopel
  • 3.7Termistor
• 4Skala Suhu
  • 4.1Skala Celcius
  • 4.2Skala Kelvin
  • 4.3Skala Fahrenheit
  • 4.4Skala Reamur
• 5Contoh Soal
• 6Kesimpulan

Pengertian Suhu

Apa yang dimaksud dengan suhu? Menurut para ahli fisika, suhu atau temperatur adalah ukuran kelajuan gerak partikel-partikel dalam suatu benda atau ukuran energi kinetik rata-rata partikel suatu benda.

 

Selain itu, suhu sering juga diartikan sebagai ukuran yang menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu benda.

 

Sebenarnya, kedua definisi di atas saling berkaitan. Setiap benda baik padat, cair, maupun gas tersusun dari partikel atom yang membentuk molekul.

 

Molekul-molekul penyusun benda tidak diam melainkan bergetar dengan kecepatan tertentu. Karena kecepatan getar itu pula, maka setiap partikel tersebut memiliki energi, yaitu energi kinetik.

 

Semakin cepat getaran suatu partikel, semakin besar energi kinetiknya, dan semakin tinggi suhunya. Begitupun sebaliknya, partikel yang bergetar lambat, memiliki energi kinetik yang kecil dan suhu yang rendah.

Benda yang bersuhu tinggi memiliki jumlah kalor yang banyak (panas) dan benda yang bersuhu rendah memiliki jumlah kalor yang sedikit (dingin).

Simbol dan Satuan Suhu

Suhu seringkali disimbolkan dengan T, yang diambil dari huruf pertama kata "Temperature". Dalam Sistem Satuan Internasional (SI), suhu dinyatakan dengan satuan Kelvin (K).

Berdasarkan jenis besarannya, suhu adalah salah satu dari 7 besaran pokok dan seperti semua besaran pokok lainnya, suhu merupakan besaran skalar.

Alat Ukur Suhu

Suhu adalah besaran yang bersifat abstrak karena kita tidak dapat melihatnya secara langsung. Akan tetapi, kita dapat mengetahuinya berdasarkan indikator panas dan dingin. 

Derajat panas yang tinggi menyatakan suhu yang besar. Begitupun sebaliknya, derajat panas yang rendah menyatakan suhu yang kecil.

Agar derajat panas tersebut bisa dinyatakan dengan angka, maka dibuatlah alat ukur suhu yang diberinama termometer.

Kalian pasti sudah tahu bentuk alatnya, alat inilah yang digunakan untuk mengukur suhu badan ketika sedang demam.

Termometer paling sederhana terdiri dari tabung kaca yang diisi zat cair termometrik. Zat cair termometrik adalah zat cair yang mudah mengalami perubahan fisis jika dipanaskan atau didinginkan.

Dalam perkembangannya, ada juga termometer yang tidak menggunakan zat cair. Berikut ini secara lengkap jenis-jenis termometer alat ukur suhu:

1. Termometer Air Raksa

 

Termometer air raksa (mercury) adalah termometer cairan yang menggunakan air raksa sebagai pengisinya. Termometer ini merupakan jenis yang paling banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan, antara lain:

• Mudah dilihat karena warnanya mengilap
• Tidak menempel pada dinding kaca termometer.
• Mudah menyerap panas sehingga bisa cepat menunjukkan perubahan suhu.
• Memiliki rentang suhu yang luas sehingga dapat mengukur suhu yang tinggi
• Memiliki sifat pemuaian yang teratur sehingga dapat menunjukkan suhu dengan teratur pula.

Termometer air raksa sering juga disebut dengan termometer maksimum karena dapat mengukur suhu yang sangat tinggi.

Jika suhu panas, air raksa akan memuai sehingga kita akan melihat air raksa pada tabung kaca naik.

Seandainya suhu kembali turun, air raksa akan tetap berada pada posisi ketika suhu panas. Hal ini disebabkan adanya konstraksi yang menghambat air raksa untuk kembali ke keadaan semula.

Oleh karena itu, untuk mengembalikan air raksa ke posisi dasar, kita harus mengibas-ngibaskan termometer ini dengan kuat.

2. Termometer Alkohol

Termometer alkohol adalah termometer cairan yang menggunakan alkohol sebagai pengisinya. Sebenarnya, alkohol lebih peka daripada air raksa ketika memuai, perubahan volumenya lebih terlihat jelas.

Beberapa kelebihan termometer alkohol adalah:

• Lebih peka sehingga perubahan volumenya lebih bisa terlihat jelas ketika memuai.
• Harganya murah.
• Mampu mengukur suhu yang sangat rendah, sampai -1140 ⁰C

Namun, termometer alkohol memiliki beberapa kelemahan, antara lain:

• Tidak berwarna sehingga agak sulit dilihat.
• Pemuaiannya tidak teratur karena sangat peka terhadap perubahan suhu. Zat ini bisa naik dan turun secara cepat.
• Tidak bisa mengukur suhu yang tinggi (karena pada suhu 780 ⁰C, alkohol sudah mendidih).
• Membasahi dinding kaca termometer.

Termometer alkohol disebut juga dengan termometer minimun karena mampu mengukur suhu yang sangat rendah.

3. Termometer Klinis

 

Termometer klinis adalah termometer yang digunakan untuk mengukur suhu badan yang banyak dimanfaatkan di bidang kedokteran.

Suhu badan dapat diukur dengan termometer klinis melaui rongga mulut, ketiak, atau di antara lekukan tubuh lainnya.

Suhu manusia normal berkisar pada 37 ⁰C dan tidak pernah lebih rendah dari 35 ⁰C dan tidak pernah lebih dari 42 ⁰C.

Termometer klinis bisa dibedakan menjadi dua, yaitu termometer klinis analog dan termometer klinis digital.

Perbedaan kedua termometer tersebut terletak pada penampilan nilai suhu. Pada termometer klinis analog, nilai suhu ditampilkan oleh naiknya air raksa.

Sementara, pada termometer klinis digital, nilai suhu ditampilkan langsung dalam bentuk angka yang tertera pada layar kecil termometer.

4. Termometer Inframerah

 

 

Termometer inframerah adalah termometer yang digunakan untuk mengukur benda yang sangat panas, benda bergerak cepat, atau benda yang tidak boleh disentuh karena berbahaya.

Termometer inframerah bisa juga disebut termometer laser, jika menggunakan laser untuk mengukur suhu benda.

5. Termometer Bimetal Mekanik

Termometer bimetal mekanik adalah termometer yang terbuat dari dua buah kepingan logam yang memiliki koefisien muai yang berbeda.

Bimetal merupakan gabungan dari dua kata, yaitu bi dan metal. Bi artinya dua dan metal artinya logam.

Dua kepingan logam pada termometer bimetal mekanik akan melengkung jika terjadi perubahan suhu.

 

Prinsip kerja dari termometer bimetal adalah pada suhu tinggi kepingan bimetal akan melengkung ke arah logam yang memiliki koefisien muai lebih tinggi.

Sebaliknya, jika suhu rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang memiliki koefisien muai yang lebih rendah.

6. Termokopel

Termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan panas dalam benda menjadi perubahan potensial listrik.

Termokopel lebih cocok digunakan untuk mengukur suhu tinggi hingga 1.800 K. Secara umum, termokopel digunakan untuk sensor radiasi, pengamanan alat-alat pemanas, pembangkit tenaga panas radioisotop, dan industri berat.

7. Termistor

Termistor adalah alat pengukur suhu yang banyak digunakan dalam rangkaian elektronika.

Dalam penerapannya, termostor dapat dihubungkan dengan rangkaian lain. Termistor ada dua macam, yaitu PTC dan NTC. 

Skala Suhu

Suhu yang kita ukur dinyatakan dalam suatu skala pengukuran. Ada empat skala pengukuran yang dikenal sekarang ini, yaitu skala Celcius, skala Kelvin, skala Fahrenheit, dan Skala Reamur. 

1. Skala Celcius (⁰C)

Skala Celcius ditemukan oleh Anders Celcius, seorang fisikawan Swedia. Skala ini ditetapkan berdasarkan titik lebur es dan titik didih air pada tekanan 1 atmosfer (atm).

Titik lebur es digunakan sebagai titik tetap bawah dan titik didih air digunakan sebagai titik tetap atas.

Es yang digunakan untuk menetapkan titik tetap bawah skala Celcius haruslah es murni. Jika es tidak berasal dari air murni, titik leburnya bisa lebih rendah daripada seharusnya.

Skala pengukuran dengan skala Celcius dinyatakan dalam derajat Celcius yang dilambangkan dengan ⁰C. Skala Celcius merupakan skala pengukuran yang biasa digunakan di Indonesia.

2. Skala Kelvin (K)

Skala Kelvin ditemukan oleh Lord Kelvin, seorang fisikawan yang berasal dari negara Inggris.

Dengan meneliti energi kinetik suatu partikel yang dihubungkan dengan kenaikan suhu, Kelvin menemukan bahwa pada suhu -273 ⁰C, partikel berhenti bergerak.

Akibatnya, tidak ada lagi suhu yang dapat diukur karena energi kinetik partikel sama dengan nol.

Berdasarkan penemuan ini, Kelvin mengusulkan adanya nol mutlak, yaitu suhu terendah yang mungkin dapat dimiliki oleh sebuah benda.

Pengukuran suhu yang menggunakan skala pengukuran Kelvin dinyatakan dalam derajat Kelvin dengan lambang K.

3. Skala Fahrenheit (⁰F)

Skala Fahrenheit ditemukan oleh fisikawan Jerman bernama Gabriel Fahrenheit. Skala ini dinyatakan dalam derajat Fahrenheit yang dilambangkan dengan ⁰F.

Sama halnya dengan skala Celcius, skala Fahrenheit juga menggunakan titik lebur es untuk titik tetap bawah dan titik didih air untuk titik tetap atas.

Perbedaannya adalah pada skala Fahrenheit, titik lebur es diberi angka 32 ⁰F dan titik didih air diberi angka 212 ⁰F.

Skala Fahrenheit populer digunakan di negara Amerika Serikat.

4. Skala Reamur (⁰R)

Skala Reamur (Reaumur) ditemukan oleh fisikawan Prancis bernama Rene Antoine Ferchault de Reamur.

Titik beku air pada skala Reamur sama dengan skala Celcius, yaitu nol derajat. Namun, titik didih air diberi angka 80 derajat.

Termometer skala Reamur pertama kali dibuat menggunakan cairan alkohol. Dulunya, alat ini banyak digunakan dinegara-negara Eropa, terutama Jerman dan Prancis.

Sekarang, termometer Reamur telah digantikan oleh termometer Celcius sehingga termometer Reamur relatif jarang ditemukan, kecuali pada industri permen dan keju.

Rumus Konversi Skala Suhu

 

Rumus suhu sejatinya adalah rumus konversi yang berfungsi untuk mengubah skala suhu, dari suatu skala ke skala suhu yang lainnya.

 

Misalnya, dari suhu skala Celcius ke skala Kelvin, Fahrenheit, dan Reamur, atau sebaliknya. Berikut ini adalah rumus dari masing-masing konversi suhu tersebut:

1. Rumus Suhu Skala Celcius ke Kelvin, Fahrenheit, dan Reamur

• Skala Celcius ke Kelvin: t ⁰C = (t + 273) K, Kelvin ke Celcius: t K = t - 273 ⁰C
• Skala Celcius ke Fahrenheit: t ⁰C = (⁹/₅ t + 32) ⁰F, Fahrenheit ke Celcius: t ⁰F = ⁵/₉ (t - 32) ⁰C
• Skala Celcius ke Reamur: t ⁰C = ⁴/₅ t ⁰R, Reamur ke Celcius: t ⁰R = ⁵/₄ t ⁰C

2. Rumus Suhu Skala Kelvin ke Fahrenheit dan Reamur

• Skala Kelvin ke Fahrenheit: tK = {⁹/₅(t - 273) + 32} ⁰F, Fahrenheit ke Kelvin: t ⁰F = {⁵/₉(t - 32) + 273} K.
• Skala Kelvin ke Reamur: tK = ⁴/₅ (t - 273) ⁰R, Reamur ke Kelvin t⁰R = (⁵/₄t + 273) K

3. Rumus Suhu Skala Fahrenheit ke Reamur 

• Skala Fahrenheit ke Reamur: t ⁰F = ⁴/₉ (t - 32) ⁰R, Reamur ke Fahrenheit t⁰R = (⁹/₄t + 32) ⁰F

Contoh Soal Konversi Suhu

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang konversi suhu:

Contoh Soal 1

Suhu di daerah pegunungan 10 ⁰C berapakah suhunya bila diukur dengan termometer ⁰R, K, dan ⁰F.

Jawaban:

Diketahui:

• t = 10 ⁰C 

Ditanyakan: 

• ⁰R....?
• K....?
• ⁰F....?

Penyelesaian:

 

Skala Celcius (⁰C) ke Reamur (⁰R):

t ⁰C = ⁴/₅ t ⁰R

10 ⁰C = ⁴/₅ 10 ⁰R

10 ⁰C = 8 ⁰R

 

Skala Celcius (⁰C) ke Kelvin (K):

 

10 ⁰C = (t + 273) K

10 ⁰C = (10 + 273) K

10 ⁰C = 283 K

 

Skala Celcius (⁰C) ke Kelvin (⁰F):

 

t ⁰C = (⁹/₅ t + 32) ⁰F

10 ⁰C = (⁹/₅ 10 + 32) ⁰F

10 ⁰C = (18 + 32) ⁰F

10 ⁰C = 50 ⁰F

Contoh Soal 2

Ubahlah suhu-suhu berikut ini!

 

a. 0 ⁰C ke Kelvin

b. 0 K ke ⁰C

c. 273 ⁰C ke Kelvin

d. 273 K ke ⁰C

Jawaban:

a. 0 ⁰C ke K:

 

t ⁰C = (t + 273) K

0 ⁰C = (0 + 273) K

0 ⁰C = 273 K 

b. 0 K ke ⁰C:

 

t K = t - 273 ⁰C

0 K = 0 - 273 ⁰C

0 K = -273 ⁰C

 

c. 273 ⁰C ke Kelvin:

 

t ⁰C = (t + 273) K

273 ⁰C = (273 + 273) K

273 ⁰C = 546 K

 

d. d. 273 K ke ⁰C

 

t K = t - 273 ⁰C

273 K = 273 - 273 ⁰C

273 K = -546 ⁰C

Kesimpulan

Jadi, suhu (temperatur) adalah ukuran yang menyatakan derajat panas atau dinginnya suatu benda, diukur dengan termometer, dan dinyatakan dalam satuan SI Kelvin (K).

 

Gimana adik-adik, udah paham kan materi suhu di atas? Jangan lupa lagi yah.

 

Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.

Referensi:

• Suartini, Kinkin. 2010. Rangkuman Fisika SMP. Jakarta: GagasMedia.