Bab 4. Suhu dan Perubahannya (Materi 1 : Suhu dan Konversi Suhu)

Kompetensi Dasar :

Pengetahuan

3.4 Memahami konsep suhu, pemuaian, kalor, perpindahan kalor, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari termasuk mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh pada manusia dan hewan.

Keterampilan

4.4 Melakukan percobaan untuk menyelidiki pengaruh kalor terhadap suhu dan wujud benda serta perpindahan kalor.

Tujuan Pembelajaran :

Setelah mengikuti proses pembelajaran daring, peserta didik dapat :

1. Menjelaskan pengertian suhu dengan benar.

2. Menerapkan perhitungan konversi suhu dengan benar.

Assalamualaikum Wr. Wb
Anak-anak, sebelum kita belajar IPA hari ini, jangan lupa untuk berdoa terlebih dahulu. Dengan doa dan upaya kalian yang sungguh-sungguh, Pak Arief yakin kalian akan mampu menguasai materi hari ini. Berikut Peta Konsep materi yang akan kita pelajari.

PETA KONSEP

APERSEPSI

Sebelum melanjutkan membaca ringkasan materi, silakan disimak dulu video berikut ini untuk memberikan gambaran mengenai materi yang akan kita pelajari.

RINGKASAN MATERI

A. Pengertian Suhu

• Suhu adalah suatu besaran untuk menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda. 
• Sebagai gambaran tentang suhu adalah saat mandi menggunakan air hangat. Untuk mendapatkan air hangat tersebut kita mencampur air dingin dengan air panas. 
• Ketika tangan kita menyentuh air yang dingin, maka kita mengatakan suhu air tersebut dingin. Ketika tangan kita menyentuh air yang panas maka kita katakan suhu air tersebut panas. 
• Ukuran derajat panas dan dingin suatu benda tersebut dinyatakan dengan besaran suhu.

B. Termometer sebagai Alat Ukur Suhu
Suhu termasuk besaran pokok. Alat untuk untuk mengukur besarnya suhu suatu benda adalah termometer. Zat cair pengisi termometer yang umum digunakan adalah raksa atau alkohol. 

Termometer yang menggunakan air raksa

Termometer yang menggunakan alkohol 

Berikut kelebihan dan kekurangan raksa dan alkohol sebagai cairan pengisi termometer.

C. Jenis Termometer 

1. Termometer Laboratorium

• Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. 
• Jika cairan bertambah panas, maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skalanya bertambah. 
• Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

2. Termometer Klinis

• Termometer ini khusus digunakan untuk mendiagnosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. 
• Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. 
• Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

3. Termometer Ruangan

• Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. 
• Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. 
• Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C.

4. Termometer Digital

• Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. 
• Pada termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca.

5. Termometer Bimetal

• Termometer bimetal yaitu termometer yang dapat memanfaatkan perbedaan pemuaian pada dua jenis logam. 
• Pada suhu yang meningkat, maka keping termometer bimetal akan melengkung pada arah logam yang mempunyai koefisien muai lebih rendah. Tetapi jika suhu menurun, maka keping termometer bimetal akan melengkung pada arah logam yang mendapati koefisien muai lebih tinggi. T
• ermometer bimetal ini dipakai dalam mengukur suhu oven kompor, termostat, pemanggang, atau circuit breakers.

6. Termometer Maksimum Minimum/Six Bellani

• Termometer jenis ini berfungsi mengukur suhu udara terendah dan tertinggi pada suatu tempat dengan satuan derajat. 
• Cara membacanya sama dengan termometer ruangan.

D. Skala Termometer

• Empat macam skala yang biasa digunakan dalam pengukuran suhu, yaitu skala Celcius, skala Reamur, skala Fahrenheit, dan skala Kelvin. 
• Skala suhu yang sering digunakan di Indonesia adalah skala Celcius. 
• Skala Fahrenheit sering digunakan di Amerika Serikat atau negara yang mempunyai musim dingin. 
• Skala suhu yang cukup penting dalam bidang sains adalah skala mutlak atau skala Kelvin sekaligus sebagai satuan internasional (SI) dari besaran suhu. 

Cara Menentukan Kesetaraan Skala

Karena adanya perbedaan dalam menggunakan skala suhu, maka perlu dilakukan penyetaraan skala yang satu dengan lainnya.

• Pada pembuatan termometer terlebih dahulu ditetapkan titik tetap atas dan titik tetap bawah. 
• Penetapan titik tetap bawah adalah suhu ketika es melebur dan penetapan titik tetap atas adalah suhu saat air mendidih.
• Titik tetap termometer tersebut diukur pada tekanan 1 atmosfer. 
• Di antara kedua titik tetap tersebut dibuat skala suhu. 
• Berikut ini adalah penetapan titik tetap pada skala termometer.

Perbandingan skala antara temometer Celcius (C), termometer Reamur (R), dan termometer Fahrenheit (F) adalah:

C : R : F : K = 100 : 80 : 180  : 100   (sama-sama dibagi 20)

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

Dengan memperhatikan titik tetap bawah 0ºC = 0ºR = 32ºF = 273K, maka hubungan skala C, R, F dan K dapat ditulis sebagai berikut:

C : R : (F - 32) : (K - 273)  = 5 : 4 : 9 : 5

E. Konversi Suhu1. Hubungan Celcius (C) dan Reamur (R) :

R	=	4
C		5

Berdasarkan hubungan di atas, maka diperoleh :

• R = 4/5 × C     -->   konversi dari C ke R
• C = 5/4 × R     -->   konversi dari R ke C

2. Hubungan Celcius (C) dan Fahrenheit (F) :

(F – 32)	=	9
C		5

Berdasarkan hubungan di atas, maka diperoleh :

• F = ( 9/5 × C ) + 32          -->   konversi dari C ke F
• C =  5/9 × ( F – 32 )         -->   konversi dari F ke C

3. Hubungan Reamur (R) dan Fahrenheit (F)  :

(F – 32)	=	9
R		4

Berdasarkan hubungan di atas, maka diperoleh :

• F = ( 9/4 × R ) + 32          -->   konversi dari R ke F
• R =  4/9 × ( F – 32 )         -->   konversi dari F ke R

4. Hubungan skala Celcius (C) dan Kelvin (K) :  K = C + 273

CONTOH SOAL

1. Sebuah zat cair diukur suhunya memakai termometer celcius diperoleh angka 40oC. Berapakah jika zat cair tersebut diukur suhunya menggunakan:
a. Termometer reamur

b. Termometer fahrenheit

c. Termometer kelvin
Penyelesaian :
Diketahui : C = 40oC

Ditanyakan : a. R        b. F            c. K
Jawab :

a. Mengubah skala celcius ke reamur

R = 4/5 × C

R = 4/5 × 40

R = 32oR

Jadi, ketika diukur dengan termometer reamur, suhunya ialah 32oR.

b. Mengubah skala celcius ke fahrenheit
F = ( 9/5 × C ) + 32
F = ( 9/5 × 40 ) + 32
F = 72 + 32
F = 104oF
Jadi, ketika diukur dengan termometer fahrenheit, suhunya ialah 104oF.

c. Mengubah skala celcius ke kelvin
Untuk mengkonversi satuan suhu dari celcius ke kelvin kita memakai hubungan berikut.

K = C + 273

K = 40 + 273

K = 313 K

Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya ialah 313 K.

2. Suhu sebuah filamen lampu listrik yang sedang menyala ialah 2.925 K. Berapakah suhu filamen lampu tersebut dalam skala Celcius?
Penyelesaian :
Diketahui : K = 2.925 K
Ditanyakan : C
Jawab:
Dengan memakai hubungan skala Celcius dan Kelvin diperoleh:
K = C + 273 
C = K – 273 
C = 2.925 – 273
C = 2.652oC
Jadi, suhu filamen lampu listrik yang sedang menyala tersebut ialah 2.652oC.

3. Suhu udara di ruangan 95oF. Nyatakan suhu tersebut ke dalam skala Kelvin!
Penyelesaian :
Diketahui : F = 95oF
Ditanyakan : K
Jawab:

Untuk mengkonversi dari fahrenheit ke kelvin, maka yang pertama dilakukan adalah mengkonversi dulu dari fahrenheit ke celcius karena hanya celcius yang memiliki hubungan dengan kelvin.

C =  5/9 × ( F – 32 )
C =  5/9 × ( 95 – 32 )
C =  5/9 × 63
C =  35oC

Dengan memakai hubungan skala Celcius dan Kelvin diperoleh:

K = C + 273

K = 35 + 273

K = 308 K

Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya ialah 308 K.

4. Diketahui suhu lemari es adalah 14oF . Berapakah suhunya jika diukur menggunakan:
a. Termometer reamur
b. Termometer celcius
c. Termometer kelvin
Penyelesaian :
Diketahui : F = 14oF
Ditanyakan : a. R        b. C          c. K
Jawab :
a. Mengubah skala fahrenheit ke reamur
R =  4/9 × ( F – 32 )
R =  4/9 × ( 14 – 32 )
R =  4/9 × (-18)
R =  -8oR
Jadi, ketika diukur dengan termometer reamur, suhunya ialah -8oR.

b. Mengubah skala fahrenheit ke celcius
C =  5/9 × ( F – 32 )
C =  5/9 × ( 14 – 32 )
C =  5/9 × (-18)
C =  -10oC
Jadi, ketika diukur dengan termometer Celcius, suhunya ialah -10oC.

c. Mengubah skala fahrenheit ke kelvin
Untuk mengkonversi dari fahrenheit ke kelvin, maka yang pertama dilakukan adalah mengkonversi dulu dari fahrenheit ke celcius karena hanya celcius yang memiliki hubungan dengan kelvin. Karena nilai skala celcius sudah dicari di atas, maka untuk mengkonversi satuan suhu dari celcius ke kelvin kita memakai hubungan berikut.

K = C + 273

K = -10 + 273

K = 263 K

Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya ialah 263 K.

F. Menentukan Skala Termometer

• Kita dapat menentukan sendiri skala suatu termometer. Skala termometer yang kita buat dapat dikonversikan ke skala termometer yang lain apabila pada saat menentukan titik tetap kedua termometer berada dalam keadaan yang sama. Misalnya, kita akan menentukan skala termometer X dan Y. 
• Perhatikan gambar berikut ini.
  

Keterangan:
X = skala yang ditunjuk oleh termometer X
Y = skala yang ditunjuk oleh termometer Y
A = titik tetap bawah (beku/lebur) termometer X
B = titik tetap atas (didih) termometer X
C = titik didih termometer Y
D = titik lebur termometer Y

Contoh Soal :

1. Suatu termometer X mengukur suhu es sedang melebur pada −10oX dan mengukur suhu air mendidih pada 110oX. Termometer Celcius mengukur suhu benda tersebut adalah 40oC. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X?

Penyelesaian:

• Titik tetap bawah termometer X adalah -10oC dan titik tetap atasnya adalah 110oC 
• Titik tetap bawah termometer Celcius adalah 10oC dan titik tetap atasnya adalah 0oC 
• Skala yang ditunjuk termometer Celcius = 40oC

Tx – (−10)	=	40 – 0
110 – (−10)		100 – 0

Tx + 10	=	40
120		100

100(Tx + 10) = 40 × 120

100Tx + 1.000 = 4.800

Tx + 10 = 48

Tx = 48 – 10

Tx = 38

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer X adalah 38oX.

2. Sebuah termometer dengan skala X mempunyai titik beku air pada -40oCdan titik didih air 160oC. Ketika termometer tersebut terbaca 15oX maka tentukan skala termometer Celcius !

Penyelesaian:

• Titik tetap bawah termometer X adalah -40oC dan titik tetap atasnya adalah 160oC 
• Titik tetap bawah termometer Celcius adalah 10oC dan titik tetap atasnya adalah 0oC
• Skala yang ditunjuk termometer X = 15oX

	15 – (-40)	=	Tc – 0
	160 – (-40)		100 – 0

	55	=	Tc
	200		100

	Tc	=	55 × 100
			200

	Tc	=	55
			2

           Tc = 27,5

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer Celcius adalah 27,5oC.

REFERENSI

• Video referensi :
Beberapa video referensi terkait materi bisa dilihat dengan cara klik pada gambar. 

PENUGASAN MANDIRI

• Tugas dikerjakan di buku tugas kemudian difoto.
• Tugas dikumpulkan melalui WA ke nomor HP Pak Arief maksimal 1 hari setelah pemberian tugas.
• Jangan lupa sampaikan salam dan perkenalkan diri dulu saat mengirimkan tugas.

Soal Latihan :

1. Diketahui suhu suatu logam adalah 105oC. Berapakah suhunya jika diukur menggunakan:

a. Termometer reamur
b. Termometer fahrenheit
c. Termometer kelvin

2. Diketahui suhu lemari es adalah 212oF . Berapakah suhunya jika diukur menggunakan:

a. Termometer reamur
b. Termometer celcius
c. Termometer kelvin

3. Suhu sebuah benda ialah 333 K. Berapakah suhu benda tersebut dalam skala reamur?

4. Pada termometer X titik beku air 40oX dan titik didih air 240oX. Jika suatu benda diukur dengan termometer Fahrenheit suhunya 112oF, maka tentukan suhu jika diukur dengen termometer X !

~ Tetap Semangat Belajar IPA #dirumahaja ~