PENGUKURAN SUHU. 1. Termometer skala Celcius Merupakan termometer yang menggunakan skala Celcius (C).

Transkripsi

1 PENGUKURAN SUHU Suhu dapat didefinisikan sebagai derajat panas satu benda. Benda yang panas memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan benda yang dingin. Sebenarnya alat indera (kulit)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 suatu benda biasanya dinyatakan dalam satuan derajat Celcius. Dan, untuk mengukur suhu kita dapat menggunakan alat yang disebut termometer. Ada beberapa skala satuan suhu, misalnya Celcius (C), Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K). Diantara skala satuan suhu tersebut, skala Celcius merupakan skala yang paling banyak dipakai di berbagai negara di seluruh dunia, kecuali negara-negara yang berbahasa Inggris, mereka umumnya menggunakan skala Fahrenheit. Satuan Celcius ditetapkan oleh seorang ilmuwan Swedia bernama Celcius yang melakukan pengukuran dengan mengambil es yang sedang mencair sebagai titik bawah yang disebut 0 derajat Celcius, sedangkan titik atasnya adalah suhu air yang sedang mendidih pada tekanan 76 cmhg yang disebut 100 derajat Celcius. Dari skala Celcius tersebut, suhu suatu benda dapat dinyatakan (dikonversi) ke dalam skala lainnya dengan rumus (formula) tertentu yang sudah ditetapkan. 1. Termometer skala Celcius Merupakan termometer yang menggunakan skala Celcius (C). Titik didih air: 100 derajat Celcius (100 C) Titik beku: 0 derajat Celcius (0 C) Dari 0 derajat Celcius sampai 100 derajar Celcius dibagi dalam 100 skala. 2. Termometer skala Reamur Merupakan termometer yang menggunakan skala Reamur (R). Titik didih air: 80 derajat Reamur (80 R) Titik bekunya: 0 derajat Reamur (0 R) Dari 0 derajat Reamur sampai 80 derajar Reamur dibagi dalam 80 skala. 3. Termometer skala Fahrenheit Merupakan termometer yang menggunakan skala Fahrenheit (F). Titik didih air: 212 derajat Fahrenheit (212 F) Titik bekunya: 32 derajat Fahrenheit (32 F)

2 Dari 32 derajat Fahrenheit sampai 212 derajar Fahrenheit dibagi dalam 180 skala. 4. Termometer skala Kelvin Merupakan termometer yang menggunakan skala Kelvin (K). Titik didih air: 373 Kelvin (373 K) Titik bekunya: 273 Kelvin (273 K) Dari 273 Kelvin sampai 373 Kelvin dibagi dalam 100 skala. Konversi Suhu Gambar: uq.edu.au Konversi suhu merupakan cara untuk menyatakan suhu suatu benda dari satu skala ke dalam skala lainnya. Jadi, suhu suatu benda dalam Celcius dapat dikonversi (diubah) ke dalam skala lainnya yaitu Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin. Untuk mengonversi (mengubah) suhu dari satu skala ke skala lain, dapat menggunakan rumus atau formula tertentu yang sudah ditetapkan. Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R) Rumusnya adalah :

3 R = (4/5) C R = suhu dalam skala Reamur C = suhu dalam skala Celcius Contoh: Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi ke dalam skala Reamur (R) adalah: R = (4/5) C R = (4/5) 100 = 80 R Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 80 dalam skala Reamur (R). Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Fahrenheit (F) Rumusnya adalah: F = (9/5) C + 32 F = suhu dalam skala Fahrenheit C = suhu dalam skala Celcius Contoh: Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi ke dalam skala Fahrenheit (F) adalah: F = (9/5) C + 32 F = (9/5) = 212 F Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 212 dalam skala Fahrenheit (F). Konversi Suhu dari Celcius (C) ke Kelvin (K) Rumusnya adalah: K = C K = suhu dalam Kelvin C = suhu dalam Celcius Contoh: Suhu suatu benda dalam skala Celcius menunjukkan 100 C. Bila dikonversi ke dalam Kelvin (K) adalah: K = C K = = 373 K

4 Jadi, suhu benda yang menunjukkan angka 100 dalam skala Celcius (C) sama dengan 373 dalam skala Kelvin (K). Tak hanya dari skala Celcius (C), konversi juga dapat dilakukan dari skala lainnya yaitu Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K). Secara ringkas, rumus untuk mengkonversi suhu dari skala satu ke skala lainnya adalah: Konversi suhu dari Celcius (C) ke Reamur (R), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K) adalah: R = (4/5) C F = (9/5) C + 32 K = C Konversi suhu dari Reamur (R) ke Celcius (C), Fahrenheit (F), dan Kelvin (K) adalah: C = (5/4) R F = (9/4) R + 32 K = C = (5/4) R Konversi suhu dari Fahrenheit (F) ke Celcius (C), Reamur (R), dan Kelvin (K) adalah: C = 5/9 (F-32) R = 4/9 (F-32) K = 5/9 (F-32) Konversi suhu dari Kelvin (K) ke Celcius (C), Reamur (R), Fahrenheit (F) adalah: C = K 273 R = 4/5 (K-273) F = 9/5 (K-273) + 32 A. Pengertian termometer Termometer menurut Kanginan (2007:54) adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu dengan tepat dan menyatakannya dengan suatu angka. Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei ( ) pada tahun Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk

5 menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuat dari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda. Termometer adalah alat untuk mengukur suhu dengan cepat dan menyatakan dengan suatu angka. Saat ini banyak jenis-jenis temometer. Jenis termometer ini tergantung pada jangkauan suhu yang diukur, ketelitian ang diingkan dan sifat-sifat dari bahan yang digunakan. Contoh sifat - sifat zat yang biasa digunakan untuk membuat termometer adalah: 1. Pemuaian suatu kolom cairan dalam suatu kapiler, 2. Hambatan listrik dan seutas kawat platina, 3. Beda potensial pada suatu termokopel, 4. Pemuaian suatu keeping bimetal, 5. Tekanan gas pada volum tetap, 6. Radiasi yang dipancarkan benda. Beberapa sifat yang mutlak dibutuhkan oleh sebuah termometer adalah: 1. Skalanya mudah dibaca, 2. Aman untuk digunakan, 3. Kepekaan pengukurannya, 4. Lebar jangkauan suhu yang mampu diukur. B. Jenis-Jenis Termometer 1. Termometer cairan Jenis termometer yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah termometer yang pipa kacanya berisi cairan. Umumnya cairan akan memuai dengan laju berbeda untuk jangkauan suhu yang berbeda akan tetapi pengecualian pada raksa yang memiliki pemuaian yang teratur. Jenis-jenis termometer cairan, yaitu : a. Termometer raksa Termometer yang pipa kacanya diisi dengan raksa disebut termometer raksa. Termometer raksa dengan skala celcius adalah termometer yang umum dijumpai dalam keseharian. Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan laboratoriun (-40 derajat Celcius s/d 350 derajat Celcius) Raksa dalam pipa termometer akan memuai jika dipanaskan. Pemuaian mendorong kolom cairan (raksa) keluar dari pentolan pipa menuju ke pipa kapiler. Keuntungan menggunakan termometer alkohol : 1) Raksa mudah dilihat karena mengilap, 2) Volum raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu,

6 3) Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut, 4) Jangkauan suhu cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan laboratorium (-39 o C sampai dengan 375 o C), 5) Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu dengan cepat dan tepat. Kerugian menggunakan termometer alkohol : 1) Raksa mahal, 2) Raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah (misalnya suhu di kutub utara dan selatan), 3) Raksa termasuk zat berbahaya (air keras). 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. Sebelu2m 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 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 termometer 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. b. Termometer alkohol Termometer yang pipa kacanya diisi dengan alkohol disebut termometer alkohol. Termometer raksa dengan skala Celcius adalah termometer yang umum dijumpai dalam sehari-hari. Keuntungan menggunakan termometer alkohol : 1. Lebih murah jika dibandingkan dengan raksa, 2. Teliti, karena untuk kenaikan suhu yang kecil, alkohol mengalami volum yang lebih besar,

7 3. Dapat mengukur suhu yang sangat dingin (missal suhu di daerah kutub) karena titik beku alkohol sangat rendah, yaitu -112 o C. Kerugian menggunakan termometer alkohol : 1. Memiliki titik didih rendah, yaitu 78 o C, sehingga pemakaiannya terbatas (tidak dapat mengukur suhu air ketika mendidih) 2. Tidak berwarna, sehingga harus diberi warna terlebih dahulu agar mudah terlihat, 3. Membasahi (melekat) pada dinding kaca. Air tidak bisa digunakan untuk mengisi pipa termometer karena lima alas an berikut: 1) Air membasahi diding kaca, sehingga meninggalkan titik-titik air pada kaca dan ini akan mempersullit membaca ketinggian air dalam tabung, 2) Air tidak berwarna, sehingga sulit dibaca batas ketinggiannya, 3) Jangkauan suhu air terbatas (0 o C o C), 4) Perubahan volum air sangat kecil ketika suhunya dinaikkan, 5) Hasil bacaan kurang teliti karena air termasuk penghantar panas yang sangat jelek. c. Beberapa termometer cairan dalam kehidupan keseharian 1) Termometer klinis (termometer badan) Termometer klinis yang biasa digunakan para dokter, perawat, dan orang tua untuk mengukur suhu tubuh manusia. Cairan yang digunakan untuk mengisi raksa. Skala pada termometer ini mencakup sedikit di atas dan di bawah suhu rata-rata tubuh manusia, yaitu 37 o C. Oleh karena itu terendah manusia 35 o C dan suhu tertinggi tidak lebih dari 42 o C, angka-angka didesain antara 35 o C sampai dengan 42 o C. Jenis-jenis termometer klinis yang baru, yaitu : termometer klinis analog, digital, dan kristal cairan. Termometer analog, suhu yang diukur harus dibaca dari angka-angka skala yang tercetak disamping permukaan raksa dalam pipa kapiler. Termometer klinis digital, suhu tubuh langsung ditampilkan dalam bentuk angka. Termometer Kristal cairan, angka-angka pada skala termometer cairan dibuat dari zat-zat kimia yang berbeda menunjukkan suhu yang berbeda. Penggunaan termometer ini sangat mudah, tinggal ditempelkan di dahinya kemudian siswa membaca angka yang pada Kristalnya terbentuk bayangan. 2) Termometer dinding (termometer ruangan) keeping Termometer yang sering kita lihat di berbagai ruang. Termometer ini biasanya digabungkan dengan alat hiasan lain seperti, jam dinding, hiasan dinding dan lain-lain. Ciri-ciri termometer ruang adalah :

8 a) Untuk mengukur suhu ruangan; b) Menggunakan zat muai logam (sebagian raksa); c) Ukuran tendon dibuat besar agar menjadi lebih peka terhadap perubahan suhu; d) Biasanya dipasang menggantung pada ruangan; e) Merupakan termometer maksimum. 3) Termometer maximum dan minimum six-bellani Prinsip kerjanya, ketika suhu udara turun alkohol di ruang A menyusut sehingga raksa di ruang B naik dan mendorong keping baja untuk menunjukkan angka minimum. Sebaliknya suhu udara naik alkohol di ruang A memuai dan mendesak raksa di ruang B turun dan raksa di ruang C naik untuk mendorong paku baja untuk menunjukkan angka maksimum. Kedua keping baja dapat turun karena ditahan oleh spiral. Untuk mengembalikan keeping baja pada posisi semula digunakan magnet tetap. Ciri-ciri termometer six-bellani antara lain : a) Merupakan termometer khusus karena hanya digunakan untuk mengukur suhu tertinggi dan terendah di suatu tempat, b) Skala ukurnya antara -20 o C sampai 50 o C, c) Menggunakan zat muai alcohol dan raks dan dilengkapi pula keeping baja sebagai penunjuk skala, d) Dilengkapi magnet tetap untuk menarik keeping baja turun melekat pada raksa. 4) Termometer laboratorium Termometer laboratorium sering kamu jumpai di ruang laboratorium. Termometer ini bisa kamu gunakan untuk perlengkapan laboratorium. Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya 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.

9 Ciri-ciri termometer laboratorium antara lain: a) Digunakan untuk mengukur suhu dalam percobaan, penelitian atau pengukuran ilmiah lainnya, b) Menggunakan zat muai raksa, c) Skala ukurnya luas, hingga di bawah nol, d) Terdapat jenis termometer laboratorium yang tidak diberi skala sehingga dapat digunakan untuk praktek peneraan skala. 2. Termometer gas

10 Termometer gas adalah jenis termometer yang memanfaatkan sifat-sifat termal gas. Ada dua macam termometer gas, yaitu : a. Termometer yang volume gasnya dijaga tetap, dan tekanan gasnya dijadikan sifat termometrik dari termometer. b. Termometer yang tekanan gasnya dijaga tetap, dan volume gasnya dijadikan sifat termometrik dari termometer. Pada prinsipnya, jika suhu naik, tekanan gas naik dan dihasilkan beda ketinggian h yang lebih besara pada termometer. Karena gas memuai lebih besar daripada cairan maka termometer gas lebih teliti daripada termometer cairan. Selain itu dapat mengukur suhu lebih rendah dan lebih

11 tinggi dibandingkan termometer cairan. Jangkauan suhunya mulai dari -250 o C sampai dengan 1500 o C. 3. Termometer zat padat Termometer zat padat menggunakan prinsip perubahan hambatan logam konduktor terhadapap suhu sehingga sering juga disebut sebagai termometer hambatan. Biasanya termometer ini menggunakan kawat platina halus yang dililitkan pad mika dan dimasukkan dalam tabung perak tipis tahan panas. a. Termometer platina Termometer yang bekerja berdasarkan pada perubahan tahanan yang terjadi pada sensor termometer karena pengaruh suhumedia/benda yang diukur suhunya. Termometer ini lebih teliti dan stabil dibandingkan termokopel dan lebih kuat serta rentang ukur suhu lebih lebar daripada termistor. Media termometriknya adalah kawat platina. Sifat fisika yang digunakan perubahan tahanan kawat platina sebagai fungsi suhu. Besaran yang diukur adalah tahnan listrik, rentang ukurnya -200 ~ 850 0C. Pada kenyataannya, konsep mengukur suhu menggunakan resistensi lebih mudah dikerjakan dari pada pengukuran suhu dengan termokopel. Pertama, karena pengukurannya absolut, tidak diperlukan adanya sambungan atau sambungan dingin sebagai referensi yang diperlukan. Kedua, cukup kawat tembaga yang digunakan diantara sensor dan peralatan lainnya karena tidak ada kebutuhan khusus dalam hal ini. Pengukuran dan Kalibrasi Termometer Digital dengan RTD (Resistance Termometer Devices): Prinsip kerjanya adalah ketika suhu naik, hambatan listrik platina naik. Hambatan listrik diukur dengan teliti oleh sebuah rangkaian jembatan. Keuntungannya, jangkauan suhunya lebar (-250 o C sampai dengan 1500 o C, teliti dan peka. Kerugiannya, suhu tidak dapat dibaca secara langsung, pembacaannya lambat sehingga tidak sesuai untuk mengukur suhu yang berubah-ubah. b. Termometer bimetal

12 juga harus tahu apa pengertian bimetal. Sebelum mengetahui cara kerja bimetal, Anda harus tahu konsep pemuaian khususnya pemuaian panjang. Akan tetapi Anda Pengertian Bimetal Bimetal terdiri dua kata yakni bi yang artinya dua dan metal yang artinya logam. Jadi, bimetal merupakan dua keping logam yang disatukan atau dikeling dan memiliki muai panjang berbeda. Dua logam yang dikeling disebut dengan keping bimetal. Misalnya antara besi dan aluminium seperti gambar di atas, di mana besi mempunyai koefisien muai panjang 11 x 10 6 / C dan aluminium mempunyai koefisien muai panjang 25 x 10 6 / C. Bagaimana prinsip kerja bimetal? Prinsip Kerja Bimetal Prinsip kerja bimetal menggunakan konsep pemuaian, khususnya muai panjang. Jadi, bimetal peka terhadap perubahan suhu. Jika keping bimetal dipanaskan atau dinaikan suhunya, maka akan melengkung ke arah logam yang memiliki angka koefisien muai panjangnya kecil. Bila didinginkan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang angka koefisien muai panjangnya besar.

13 Berdasarkan prinsip kerja tersebut, bimetal dipakai sebagai termostat. Termostat merupakan alat yang memiliki berfungsi ganda yakni sebagai saklar otomatis dan sebagai pengatur suhu. Sebagai saklar otomatis biasanya digunakan pada setrika listrik, almari es, bel listrik, alarm kebakaran, lampu sen mobil atau motor, rice cooker, oven dan lain-lain. Apabila sudah sampai batas panas yang diinginkan maka bimetal akan melengkung memutuskan aliran arus listrik dan alat kembali dingin bimetal akan lurus menghubungkan arus lagi, seperti gambar di bawah ini. Sebagai pengatur suhu atau dikenal dengan nama thermometer logam, dimana melengkungnya logam dapat diberi skala sehingga setiap kenaikan lengkungan dapat digunakan untuk menunjukkan kenaikan suhu.

14 Selain sebagai saklar otomatis dan pengatur suhu, bimetal digunakan sebagai alat sensor panas otomatis pada alaram kebakaran. Apabila terjadi kebakaran dan suhu di sekitar panas (bimetal panas ) maka bimetal akan melengkung menghubungkan arus listrik yang terhubung pada alarm. Ketika alarm berbunyi petugas segera dapat mengetahui dan dapat segera menangani agar tidak terjadi kebakaran. c. Termometer resistor Untuk mengukur suhu yang tinggi tidak mungkin menggunakan termometer zat cair. Termometer logam adalah termometer yang paling tepat digunakan dalam industri untuk mengukur suhu diatas C. Salah satu termometer yang dibuat berdasarkan perubahan hambatannya adalah termometer hambatan platina. Hambatan listrik pada seutas kawat logam akan bertambah jika dipanaskan. Sifat termometrik ini dimanfaatkan untuk mengukur suhu pada termometer hambatan. Cara kerja termometer ini adalah dengan menyentuhkan kawat penghantar ke sasaran, misalnya lelehan besi yang panas pada pengolahan besi atau baja. Panas tersebut direspon oleh tahanan, kemudian energi listrik yang bersangkutan diubah menjadi energi gerak yang bisa menunjukkan angka tertentu pada skala suhu. 4. Termometer termistor Prinsip kerjanya adalah ketika suhu naik, hambatan termistor turun. Hambatan listrik diukur dengan suatu rangkaian yang mengandung sebuah skala yang dikalibrasi dalam derajat suhu. Keuntungannya, dapat dihubungkan ke rangkaian lain atau komputer. Kerugiannya, jangkauan suhunya terbatas (-25 o C sampai dengan 180 o C). 5. Termometer 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.

15 Ada dua jenis yang digunakan di industri, yakni thermocouple dan resistance termometer. Biasanya, industri menggunakan nominal resistan 100 ohm pada 0 C sehingga disebut sebagai sensor Pt-100. Pt adalah simbol untuk 174 platinum, sensivitas standar sensor 100 ohm adalah nominal ohm/ C, RTDs dengan sensivitas dan ohm/ C juga tersedia. Termometer ini terdiri dari dua kawat yang dibuat dari bahan logam yang berbeda jenis dan dihubungkan ke sebuah amperemeter. Prinsip kerjanya adalah suhu berbeda akan menghasilkan arus listrik yang berbeda. 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.

16 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. 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. Keuntungannya, jangkauan ukuran suhu besar mulai dari -100 o C sampai dengan 1500 o C, ukuran kecil, mengukur suhu dengan cepat, dan dapat dihubungkan ke rangkaian lain atau computer. Kerugiannya, kurang teliti jika dibandingkan gas volum konstan dan termometer platina. 6. Termometer Optis a. Pirometer Pirometer (Pyrometer) adalah termometer yang digunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi (di atas 1000 O C), 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. b. Termometer inframerah

17 Termometers Infra Merah 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 hotspot 3) Memeriksa suhu pemanas atau oven, untuk tujuan kontrol dan kalibrasi 4) Mendeteksi titik api/menunjukkan diagnosa pada produksi papan rangkaian listrik 5) Memeriksa titik api bagi pemadam kebakaran 6) Mendeteksi suhu tubuh makhluk hidup, seperti manusia, hewan, dll

18 7) Memonitor proses pendinginan atau pemanasan material, untuk penelitian dan pengembangan atau quality control pada manufaktur Jenis Sensor : 1) Sistem Pencitraan Garis Infra Merah, 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. 2) Kamera Infra Merah, Termometer infra merah 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. 7. 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.

19 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 termometer 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 ini dilakukan langsung dari nilai display dengan memperhatikan garis segmen yang ada. a) 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 b) 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) 8. Termometer Merkuri

20 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.

21 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. 9. Termometer Galileo Termometer Galileo (atau termometer Galilea), dinamai fisikawan Italia, Galileo Galilei, adalah termometer yang terbuat dari gelas silinder tertutup berisi cairan bening dan serangkaian benda yang kerapatannya sedemikian rupa sehingga mereka naik atau turun sesuai perubahan suhu. Di dalam cairan digantungkan sejumlah beban. Umumnya beban tersebut dilekatkan pada bola kaca tersegel yang berisi cairan berwarna untuk efek estetika. Saat suhu berubah, kerapatan cairan di dalam silinder turut berubah yang menyebabkan bola kaca bergerak timbul atau tenggelam untuk mencapai posisi di mana kerapatannya sama dengan cairan sekelilingnya atau terhenti oleh bola kaca lainnya. Bila perbedaan kerapatan bola kaca sangat kecil dan terurutkan sedemikian rupa sehingga yang kurang rapat berada di atas dan yang terapat berada di bawah, hal tersebut dapat membentuk suatu skala suhu. Suhu dibaca dari ukiran piringan logam di setiap bola kaca. Biasanya sebuah celah memisahkan bola kaca atas dengan bola kaca bawah, berarti nilai suhu berada di antara kedua nilai label baca di setiap sisi celah. Bila bola kaca melayang-layang di celah, berarti nilai label baca mendekati suhu lingkungan. Untuk mencapai keakuratan yang sesuai, toleransi beban harus dibuat kurang dari 1/1000 per satu gram (1 miligram). Termometer Galilea bekerja dengan prinsip daya apung. Daya apung sendiri menentukan apakah suatu benda mengapung atau tenggelam dalam cairan, serta memberi penjelasan mengapa perahu yang terbuat dari baja bisa mengapung (sementara batangan baja padat dengan sendirinya akan tenggelam). Satu-satunya faktor yang menentukan apakah suatu objek besar naik atau turun dalam suatu cairan tertentu, berkaitan dengan kerapatan objek terhadap kerapatan cairan di mana ia ditempatkan. Jika massa benda lebih besar dari massa cairan pengisi, objek tersebut akan tenggelam. Jika massa benda kurang dari massa cairan pengisi, objek tersebut akan mengapung.