TERMOMETER

                                                                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.

1.  

Alcohol thermometer

Beberapa keuntungan menggunakan thermometer alcohol adalah tidak memerlukan alat bantu, relatif murah, tidak mudah terkontaminasi bahan kimia sehingga cocok untuk laboratorium kimia, dan konduktivitas panas rendah.

Sedangkan kekurangannya adalah mudah pecah, kontaminasi gelas/kaca, dan prosedur pengukuran yang rumit (pencelupan).

2. Beckmann differential thermometer
3. Bi-metal mechanical thermometer
4. Coulomb blockade thermometer
5. Galileo thermometer
6. Infrared thermometer
7. Liquid crystal thermometer
8. Medical thermometer
9.  

Mercury-in-glass thermometer

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.

10. Pill thermometer
11. Recording thermometer
12. Resistance thermometer
13. Reversing thermometer
14. Silicon bandgap temperature sensor
15. Six's thermometer
16.  

Thermistor

Termistor adalah piranti semikonduktor yang mempunyai koefisien hambatan suhu negatif (NTC), artinya nilai hambatannya akan berkurang apabila suhu yang mempengaruhinya bertambah tinggi. Hal ini berbeda dengan kebanyakan logam yang mempunyai koefisien suhu positif (PTC), yang artinya nilai hambatanya turun jika suhu yang mempengaruhinya naik. Hubungan antara suhu dan hambatan dalam termistor dinyatakan dengan:



Dimana Ro adalah hambatan termostor pada suhu To, dan beta adalah konstanta yang ditentukan melalui eksperimen. Satu hal yang menarik dari termistor adalah dapat digunakan untuk kompensasi suhu rangkaian listrik.

17.  

Thermocouple

Sebuah termokopel terbuat dari 2 buah logam yang berlainan jenis yang disatukan seperti gambar di bawah, akan timbul tegangan gerak listrik (electromotive force) antara dua titik J2 dan J3 yang terutama merpakan fungsi suhu persambungan (Junction temperature). Tegangan termoelektrik ini dikenal sebagai tegangan seebeck, sesuai dengan nama penemunya yaitu Thomas Seebeck (1821). Tegangannya tidak linier dengan perubahan temperature. Bagaimanapun untuk perubahan temperature yang kecil, tegangannya akan mendekati linier.

AV=S AT

Dengan AV = beda tegangan

S = koefisien gesek

AT = perubahan suhu

18.  

Phosphor thermometry

Banyak orang menganggap bahwa satuan internasional suhu adalah Celsius, padahal perlu diketahui dan diingat terutama oleh adik-adik yang masih duduk di bangku sekolah (SMP ataupun SMA) bahwa satuan suhu yang telah disepakati secara internasional adalah Kelvin (K). Nah mungkin ini juga salah satu penyebab nilai ulangan fisika jeblok terutama pada bahasan termodinamika, jika satuan suhunya tidak dalam Kelvin maka jawabannya jadi salah deh… Makanya bwt adik2,, inget ya klo ada besar suhu baiknya satuanny dalam Kelvin, berarti klo dalam soalnya blon di Kelvin ubah z pake skalanya.

Nih kakak kasih skala yang banyak dipake di sekolah yaitu Celsius, Fahrenheit, dan Reamur.

Pada skala Celsius, 0 °C adalah titik dimana air
membeku dan 100 °C adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celsius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 (atau 273.15 untuk lebih tepatnya).

Misalnya 27^oC = 300 K. Ini diperoleh dari 27+273=300. Jadi klo 30^oC berapa Kelvin hayooooooo??????

Skala Fahrenheit adalah skala umum yang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32 °F dan titik didih air adalah 212 °F.

Ada yang masih ingat perbandingan ini C:F:R = 5:9:4??? Yups.. ini perbandingan skala Celsius, Fahrenheit, dan Reamur. Perbandingan tersebut digunakan ketika kita akan mengkonversi besaran suhu dari Celsius ke Fahrenheit ataupun sebaliknya caranya (Skala tujuan)/(Skala awal)xSuhu. Dari Celsius ke Fahrenheit setelah menggunakan cara itu, ditambahkan 32. Misalnya:

* 100 °C pada skala Fahrenheit adalah 9/5 x 100 + 32 = 212 °F

* 77 °F pada skala Celsius adalah 5/9 x (77-32) = 25 °C

Nah.. klo kalian ribet dengan hafalan itu,, kalian boleh pake cara yang seringg kk pake nih…

Kita cuman tau titik beku dan titik didih dari skala yang akan kita gunakan. Caranya pake perbandingan (ttk pada skala X – ttk beku X)/(ttk. didih X – titik beku X) = (ttk pada skala Y – ttk beku Y)/(ttk. didih Y – titik beku Y). Misalnya:

Pada skala Celsius, ttk bekunya 0 dan ttk didihnya 100.

Pada skala Fahrenheit, ttk bekunya 32 dan ttk didihnya 212.

Jika pada skala Celsius menunjukkan 100 °C, berapakah pada skala Fahrenheit?

100 – 0 /100 – 0 = Y – 32 / 212 – 32

1 = Y – 32 / 180

Y = 212 (inilah nilai pada skala Fahrenheit, sama kan dengan yang di atas)

Mungkin ad

Sebagai satuan baku, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis suhu 20 K saja, tidak perlu 20° K.
Keping Bimetal sengaja dibuat memiliki dua buah keping logam karena kepingan ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu. Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien muainya lebih rendah, sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keofisien muainya lebih tinggi. Logam dengan koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat memanjang sehingga kepingan akan membengkok (melengkung) sebab logam yang satunya lagi tidak ikut memanjang. Biasanya keping bimetal ini terbuat dari logam yang koefisien muainya jauh berbeda, seperti besi dan tembaga.
Pada termometer, keping bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena jika kepingan menerima rangsanag berupa suhu, maka keping akan langsung melengkung karena pemuaian panjang pada logam.

Prinsip Kerja Termokopel, Pirometer dan Termometer Hambatan Listrik

a. Termokopel

Termokopel adalah 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 antara -200^oC sampai 1800^oC dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

Prinsip kerja termokopel secara sederhana berupa dua buah kabel dari jenis logam yang berbeda 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 perbedaan tegangan (kecil sekali, miliVolt) yang dapat dideteksi.

Jika sebuah batang logam dipanaskan pada salah satu ujungnya maka pada ujung tersebut elektron-elektron dalam logam akan bergerak semakin aktif dan akan menempati ruang yang semakin luas, elektron-elektron saling desak dan bergerak ke arah ujung batang yang tidak dipanaskan. Dengan demikian pada ujung batang yang dipanaskan akan terjadi muatan positif.

Kerapatan electron untuk setiap bahan logam berbeda tergantung dari jenis logam. Jika dua batang logam disatukan salah satu ujungnya, dan kemudian dipanaskan, maka elektron dari batang logam yang memiliki kepadatan tinggi akan bergerak ke batang yang kepadatan elektronnya rendah, dengan demikian terjadilah perbedaan tegangan diantara ujung kedua batang logam yang tidak disatukan atau dipanaskan. Besarnya termolistrik atau gem ( gaya electromagnet ) mengalir dari titik hot-juction ke cold-junction atau sebaliknya. Setelah terdeteksi perbedaan tegangan (volt). Beda tegangan ini linear dengan perubahan arus, sehingga nilai arus ini bisa dikonversi kedalam bentuk tampilan display. Sebelum dikonversi, nilai arus di komparasi 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.

b. Pirometer

Pirometer adalah sebuah termometer yang sangat akurat yang mengukur suhu benda dengan jalan mengukur besarnya radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang. Pirometer dapat mengukur suhu yang sangat tinggi (kira-kira 500^oC – 3000^oC). Secara teori, suatu benda yang panas akan memancarkan radiasi dan cahaya disekelilingnya, semakin tinggi suhu benda tersebut maka makin besar radiasi dan intensitas cahaya yang dipancarkan. Besarnya radiasi dan intensitas cahaya ini tergantung dari suhu benda dan dari warna atau panjang gelombang sinar yang dipancarkan. Dengan mengukur radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang maka temperature benda akan dapat ditentukan tanpa menyentuh benda tersebut, bahkan jika Anda berdiri agak jauh dari benda tersebut.

Pirometer dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Pirometer Radiasi.

Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi total yang dipancarkan oleh benda yang diukur. Pengukuran radiasinya dilakukan dengan menggunakan sensor panas seperti termokopel, radiasi yang datang diubah menjadi panas dan akan menaikkan temperature sensor atau sebuah sel peka cahaya mengubah energy cahaya menjadi besaran listrik.

2. Pirometer Optik.

Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi pada salah satu warna (panjang gelombang). Pirometer optic bekerja berdasarkan pengukuran radiasi pada suatu panjang gelombang tertentu. Radiasi ini dinyatakan oleh terang benda tersebut pada warna yang sesuai dengan panjang gelombang. Pengukuran terang benda ini dilakukan dengan cara membandingkan dengan suatu lampu standard yang terangnya dapat diatur. Dengan mengatur arus yang melalui lampu, filamen dari lampu dapat dibuat sama terang dengan benda yang akan diukur suhunya. Bila terang filament dan benda telah sama maka keduanya akan terlihat baur menjadi satu. Bila suhu salah satu lebih tinggi maka akan terlihat berbeda. Besarnya arus yang melalui filamen lampu dapat langsung dikalibrasi menjadi temperature dari benda tersebut.

Faktor yang mempengaruhi ketelitian pengukuran :

· Jarak dan ukuran dari target area.

· Penyerapan radiasi oleh media udara, lensa dan lain-lain.

· Sensivitas dari mata dalam membedakan terang.

c. Termometer Hambatan Listrik

Termometer Hambatan Listrik adalah sebuah sensor suhu yang merasakan suhu dengan perubahan besarnya arus, tegangan dan elemen hambatan listrik yang bervariasi pada benda yang diukur. Termometer Hambatan Listrik digunakan untuk membuat pengukuran suhu yang akurat. Termometer Hambatan Listrik menggunakan logam karena Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah. Platinum adalah logam yang paling sering digunakan untuk Termometer Hambatan Listrik karena stabilitasnya dan daya yang tidak berubah drastis dengan tegangan.

Hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam naik. Sifat ini yang dipakai sebagai dasar kerja termometer hambatan listrik. Jika termometer hambatan listrik berbentuk kawat halus yang panjang, biasanya kawat itu dililitkan pada kerangka tipis untuk menghindari regangan berlebihan ketika kawat mengerut pada waktu dingin. Dalam keadaan khusus, kawat itu dapat dililitkan pada atau dimasukkan dalam bahan yang suhunya akan diukur. Dalam kisaran suhu rendah, termometer hambatan sering kali terdiri atas hambatan radio dan terbuat dari komposisi karbon dan kristal germanium yang didoping dengan arsenik dan dimasukkan dalam kapsul tertutup berisi helium.

Termometer ini lalu ditempelkan pada permukaan zat yang suhunya akan diukur. Biasanya hambatan diukur dengan mempertahankan arus tetap yang besarnya diketahui dalam termometer itu dan mengukur beda potensial kedua ujung hambatan dengan pertolongan potensiometer yang sangat peka.