Termometer

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu. Meskipun jenis termometer banyak, mulai dari termometer zat padat (termometer hambatan, termometer bimetal), termometer zat cair (termometer raksa, termometer alkohol) sampai termometer gas. Dari yang berskala celsius, fahrenheit, reamur, sampai kelvin tetapi prinsip kerjanya sebenarnya sama yaitu dengan memanfaatkan materi yang bersifat termometrik (peka terhadap temperatur). Maksudnya, kalau suhu materi tersebut berubah, bentuk dan ukuran materi tersebut juga akan ikut berubah. Kebanyakan termometer menggunakan materi yang bisa memuai ketika suhunya berubah.

Untuk termometer zat padat (termometer hambatan), prinsip kerjanya menggunakan perubahan hambatan logam konduktor terhadap suhu. Biasanya termometer ini menggunakan kawat platina halus yang dililitkan pada mika dan dimasukkan dalam tabung perak tipis tahan panas. Sedangkan untuk termometer yang menggunakan lembaran bimetal (dua logam yang jenisnya berbeda dan kecepatan pemuaiannya juga berbeda) menggunakan prinsip pemuaian. Pada saat suhu meningkat, salah satu logam mengalami pemuaian yang lebih besar dari logam lain. Akibatnya keping tersebut melengkung. Biasanya keping bimetal berbentuk spiral, di mana salah satu ujung keping tetap, sedangkan ujung lain dihubungkan ke penunjuk skala. Ketika suhu berubah, penunjuk akan berputar.

Untuk termometer gas, prinsip yang digunakan adalah prinsip pengaruh suhu terhadap tekanan. Bagan alat ini sama seperti nanometer. Pipa U yang berisi raksa mula-mula permukaannya sama tinggi. Jika salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang bersisi gas bertekanan, maka akan terjadi selisih tinggi.

Sedangkan untuk termometer zat cair, prinsip kerja yang digunakan adalah pemuaian termal. Pemuaian termal adalah pertambahan ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu ketika menerima kalor. Pada termometer zat cair, di bagian bawah termometer terdapat wadah/rongga untuk menyimpan cairan. Saat suhu meningkat, zat cair (biasanya yang digunakan adalah alkohol atau raksa) yang berada di dalam wadah akan memuai sehingga panjang kolom alkohol atau air raksa akan bertambah. Alkohol atau raksa digunakan karena koefisien muainya bisa terbilang konstan sehingga perubahan volume akibat kenaikan atau penurunan suhu hampir selalu sama. Sebaliknya, ketika suhu menurun, panjang kolom alkohol atau air raksa akan berkurang. Pada bagian luar tabung kaca terdapat angka-angka yang merupakan skala termometer tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh ujung kolom alkohol atau air raksa merupakan nilai suhu yang diukur.

Pertanyaannya adalah mengapa perubahan panjang yang terjadi bisa dikatakan sebagai suhu?

Kita ambil fenomena sebagai berikut. Pada saat suhu benda masih dingin T_o, panjang benda dapat dikatakan L_o. Pada saat suhu benda meningkat menjadi T, panjang benda juga pasti akan berubah menjadi L. Berdasarkan fenomena tersebut, perubahan panjang benda sebanding dengan perubahan suhu. Jika suhu semakin meningkat, panjang benda juga semakin bertambah. Sebaliknya ketika suhu menurun, panjang benda akan berkurang.

Perubahan panjang suatu benda juga sebanding dengan panjang benda mula-mula (L_o). Maksudnya kalau besar perubahan suhu sama, benda yang panjangnya 4 meter, misalnya, akan mengalami perubahan panjang 2 kali lipat dibandingkan dengan benda yang panjangnya hanya 2 meter. Jadi semakin panjang benda, semakin besar pemuaian benda tersebut. Sebaliknya, semakin pendek suatu benda, semakin kecil pemuaian yang dialami benda tersebut.

Karena perubahan panjang benda sebanding dengan perubahan suhu, maka dapat dikatakan perubahan panjang sebagai suhu. Zat cair yang digunakan (alkohol atau raksa) sendiri memiliki kepekaan terhadap perubahan suhu sehingga saat suhu berubah, panjang alkohol atau raksa dalam kolom termometer akan berubah terhadap suhu. Dan dengan melakukan kalibrasi, perubahan panjang pada termometer akan sama dengan perubahan suhu yang terjadi.

Berikut ini cara melakukan kalibrasi termometer:

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 raksa atau alkohol. Namun sebenarnya, poin-poin tersebut tidak dapat dijadikan metoda kalibrasi yang akurat karena titik didih dan titik beku air berbeda-beda seiring beda tekanan.

dari berbagai sumber