Alat ukur baik itu yang sering kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari ataupun dalam keperluan industri tentunya sangat banyak.
Bisa ratusan.. . Bahkan mungkin ribuan..
Ada yang digunakan untuk pengukuran dimensi, massa, gaya, tekanan, suhu.
Jika kita bahas semua parameter tersebut secara bersamaan, maka akan sangatlah panjang. Maka untuk mempermudah pembelajaran, artikelnyapun kita pisah per parameter.
Kali ini kita akan belajar bersama mengenai alat ukur suhu, mulai dari pengertian dan macamnya, skala suhu dan cara konversi suhu lengkap disertai contoh untuk memudahkan pemahaman.
Yuk kita mulai…
Daftar Isi
Pengertian Termometer Sebagai Alat Pengukur Suhu
Termometer berasal dari bahasa latin yaitu thermo yang berarti panas atau suhu dan meter berarti alat untuk mengukur.
Jadi pengertian dari termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur panas atau suhu.
Termometer dapat kita temukan dalam berbagai macam aplikasi dan kegunaan, dari mulai sebagai alat pengukur suhu tubuh sampai penggunaan pada mesin dan peralatan pada pabrik atau industri, misalnya : mesin mixing, mesin granul, mesin filling, sampai ke mesin wrapping yang sering digunakan di area packaging.
Sebuah termometer harus mengandung zat yang sifat fisiknya dapat berubah terhadap perubahan suhu agar bisa digunakan untuk mengukur suhu.
Satuan Suhu
Satuan internasional (SI) yang digunakan pada alat pengukur suhu adalah kelvin
Skala suhu atau panas tersebut juga dapat dinyatakan dengan satuan :
- Derajat celcius
- Derajat reamur
- Derajat fahrenheit
Namun meskipun ada beberapa satuan suhu tersebut, Untuk satuan yang sering digunakan dalam alat ukur suhu adalah derajat celsius.
Macam-Macam Skala Suhu :
Skala Celsius
Skala celsius ditemukan oleh astronom swedia bernama Anders Celcius. Celcius membagi titik beku dan titik didih air menjadi 100 °
Dimana :
- 0 °C adalah titik beku air
- 100 °C adalah titik didih air.
Skala Reamur
Skala reamur ditemukan oleh R. Antoine Ferchault de Reamur. Reamur membagi titik beku dan titik didih air menjadi 80 °
Dimana :
- 0° R adalah titik beku air
- 80°R adalah titik didih air
Skala Fahrenheit
Skala Fahrenheit ditemukan oleh fisikawan jerman bernama Daniel Gabriel Fahrenheit. Fahrenheit membagi titik beku dan titik didih air menjadi 180 °
Dimana :
- 32 °F adalah titik beku air
- 212 °F adalah titik didih air
Skala Kelvin
Skala kelvin ditemukan oleh Lord Kelvin. Kelvin membagi titik beku dan titik didih air menjadi 100 °
Dimana :
- 273 °K adalah titik beku air
- 373 °K adalah titik didih air
Konversi Suhu
Pada Termometer Celcius :
- Titik tetap bawah atau titik beku air adalah 0° celcius dan titik tetap atas atau titik didih air adalah 100° celcius.
Rentang titik tetap bawah dengan titik tetap atas adalah 100° celcius.
Pada Termometer Reamur :
Titik tetap bawah adalah 0 °Reamur dan titik tetap atasnya adalah 80 °Reamur.
Dengan rentang suhu antara titik tetap bawah dan titik tetap atas adalah 80 °Reamur.
Pada Termometer Fahrenheit :
Titik tetap bawah adalah 32 °fahrenheit dan titik tetap atasnya adalah 212 °fahrenheit.
Rentang antara titik tetap bawah dan titik tetap atas adalah 180 °fahrenheit.
Pada Termometer Kelvin :
Titik tetap bawah adalah 273 °Kelvin dan titik tetap atas adalah 373 °Kelvin.
Rentang antara titik tetap bawah dan titik tetap atas adalah 100 °Kelvin.
.
Perbandingan Titik Pada Skala Suhu :
Titik tetap bawah pada termometer celcius dan reamur adalah 0 °
Titik tetap bawah pada termometer fahrenheit dibandingkan derajat celcius yaitu ° celsius = ° fahrenheit – 32 °
Titik tetap bawah kelvin dibandingkan dengan titik tetap bawah celcius dan reamur adalah kelvin – 273°
.
Perbandingan Titik Tetap Atas Skala Suhu :
Perbandingan antara selisih skala atas dan selisih skala bawah untuk :
- Termometer celcius yaitu 100°
- Termometer reamur adalah 80°
- Fahrenheit adalah 180
- kelvin adalah 100°
Sehingga didapatkan perbandingan skala :
- Celcius = 5
- Reamur = 4
- Fahrenheit = 9
- Kelvin = 5
Rumus dan Contoh Konversi Suhu
- Konversi Reamur Ke Celsius
Untuk mengkonversi derajat Reamur ke derajat celsius maka didapatkan rumus :
°Celcius = (5/4) x °Reamur
Contoh :
Pada termometer reamur menunjukkan skala 60 °.
Berapakah skala yang ditunjukkan pada termometer celcius?
Diketahui :
Suhu reamur = 60 °R
Maka :
°Celcius = (5/4) x 60 = 75 °C.
Sehingga penunjukkan skala 60 ° pada alat ukur suhu dengan satuan reamur sama dengan 75 ° pada alat untuk ukur suhu dengan satuan celsius.
- Konversi Celcius ke Reamur
Contoh :
Pada termometer celsius menunjukkan skala 80 °C
Berapakah yang ditunjukkan pada termometer reamur?
Diketahui :
Suhu celcius = 80 °C
Maka :
T Reamur = 4/5 x T Celcius
T Reamur = 4/5 x 80 °C = 64 °Reamur
Sehingga penunjukan skala 80° alat untuk mengukur suhu dengan satuan celcius sama dengan 64° penunjukkan skala pada alat untuk mengukur suhu dengan satuan Reamur.
- Konversi Celcius ke Fahrenheit
Contoh :
Pada termometer celsius menunjukkan skala 40 °C
Berapakah skala yang ditunjukkan pada termometer fahrenheit?
Diketahui :
T celcius = 40 °C
Maka :
T farenheit = (9/5 x T celcius) + 32 derajat = 104 derajat Fahrenheit.
Sehingga penunjukan skala 40 °C pada alat pengukur suhu dengan satuan celsius sama dengan 104 ° Fahrenheit penunjukan dari skala alat pengukur suhu dengan satuan fahrenheit.
- Konversi Fahrenheit Ke Celcius
Untuk mengkonversi ° Fahrenheit ke ° Celsius maka didapatkan rumus :
° Celsius = (5/9) x ° fahrenheit – 32°
Contoh :
Pada termometer fahrenheit menunjukkan skala 86° Fahrenheit
Berapakah skala yang ditunjukkan pada termometer celcius?
Diketahui :
Suhu fahrenheit = 86° Fahrenheit
Maka :
T Celsius = (5/9) x °fahrenheit – 32°
T Celsius = 5/9 x 86 – 32° = 30 °C
Sehingga penunjukan skala 86° Fahrenheit untuk alat pengukur dengan satuan fahrenheit sama dengan penunjukan skala 30 °C untuk alat untuk pengukur suhu dengan satuan celcius.
- Konversi Kelvin Ke Celcius
Untuk mengkonversi kelvin ke derajat celcius maka didapatkan rumus :
° Celcius = Tkelvin – 273
Contoh :
Pada termometer kelvin menunjukkan skala 350° Kelvin
Berapakah yang ditunjukkan pada termometer celsius?
Diketahui :
T Kelvin = 350° Kelvin
Maka :
T celcius = T Kelvin – 273°
T Celsius = 350° – 273 = 77 ° Celcius
Sehingga penunjukan 350° skala pada alat pengukur suhu dengan satuan kelvin sama dengan penunjukan skala 77 ° Celcius pada alat pengukur suhu dengan satuan celsius.
- Konversi Celcius ke kelvin
Contoh :
Pada termometer celsius menunjukkan skala 50 °C
Berapakah skala yang ditunjukkan pada termometer kelvin?
Diketahui :
T Celsius = 50 °C
Maka :
T Kelvin = T celcius + 273°
T Kelvin = 50° + 273° = 323 ° Kelvin
Sehingga penunjukkan skala 50 derajat celsius pada alat ukur suhu dengan satuan celsius sama dengan penunjukan skala 323 ° pada alat pengukur suhu dengan skala kelvin.
Macam-Macam Alat Ukur Suhu
Jika sebelumnya kita mengenal termometer hanya sebatas termometer yang berbahan kaca dan berisi cairan, namun ternyata ada beberapa macam termometer lho, berikut ini diantaranya :
Termometer zat cair
Termometer ini merupakan sebuah pipa kapiler yang tertutup yang berisi zat cair dan memiliki skala.
Cara kerja termometer ini adalah berdasarkan perubahan suhu dengan perubahan volumenya. Jadi ketika suhu meningkat, permukaan zat cair akan naik atau memuai demikian juga sebaliknya ketika suhu menurun maka permukaan zat cair akan turun sesuai dengan derajat suhu yang diukur.
Zat cair yang biasa digunakan adalah air raksa dan alkohol.
Nah diantara kita tentunya sudah banyak yang mengenail termometer raksa dan termometer alkohol kan?
- Titik didih air raksa adalah 357 °C sementara titik bekunya adalah -39 °C sehingga termometer raksa sangat cocok sekali digunakan sebagai termometer untuk mengukur suhu yang tinggi.
- Sedangkan titik didih alkohol adalah 78 °C sementara titik bekunya adalah -112 °C sehingga termometer alkohol ini sangat cocok digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah.
Contoh dari macam termometer zat cair yaitu termometer klinis, termometer laboratorium, termometer maksimum-minimum, dan termometer ruang.
Termometer Raksa
Kelebihan :
- Mudah dilihat karena warnanya perak mengkilap
- Volumenya dapat berubah secara teratur
- Tidak membasahi dinding kaca
- Jangkauan suhunya cukup besar yaitu minus 39 °C s/d 357 °C.
- Menunjukkan dan suhu dengan cepat dan tepat karena terpanasi dengan merata
Kelemahan :
- Harganya mahal
- Tidak dapat mengukur suhu kurang dari minus 39 °C.
- Merupakan bahan beracun sehingga berbahaya jika tabungnya pecah.
Termometer alkohol
Kelebihan :
- Harganya lebih murah
- Lebih teliti karena lebih mengalami perubahan volume yang lebih besar untuk kenaikan suhu yang kecil.
- Dapat mengukur suhu yang sangat rendah karena titik bekunya mencapai minus 112 °C.
Kelemahan :
- Titik didihnya rendah yaitu setel serius sehingga tidak bisa mengukur suhu tinggi
- Tidak berwarna sehingga sulit dilihat
- Membasahi dinding
.
Nah termometer cair tersebut tidak menggunakan air sebagai bahan untuk mengukur suhu karena :
- Air membasahi dinding kaca pada tabung termometer sehingga menyulitkan untuk membaca ketinggian air.
- Air juga tidak berwarna sehingga akan sulit membaca batas ketinggian airnya.
- Jangkauan suhu air juga terbatas yaitu 0° celcius sampai dengan 100° Celcius
- Sewaktu suhu air dinaikkan perubahan volumenya sang kecil dan yang terakhir
- Pengukuran air kurang teliti karena air merupakan penghantar panas yang buruk
Maka itu termometer zat cair tidak menggunakan air melainkan menggunakan raksa dan alkohol untuk mengukur suhu.
Termometer Klinis
Termometer ini biasa digunakan oleh para dokter untuk mengukur suhu tubuh pasiennya. Sebagian orang menyebut alat ukur suhu ini dengan sebutan termometer demam. Cairan yang digunakan termometer ini adalah raksa.
Apa yang membedakan dengan termometer raksa dan alkohol diatas?
Termometer ini memiliki skala suhu dari 35°C s/d 42 °C, karena suhu tubuh manusia yang sehat hanya berkisar pada suhu tersebut, yaitu 37 °C. Tidak pernah lebih rendah dari 35 °C dan tidak pernah lebih tinggi dari 42 °C.
Pada termometer klinis terdapat bagian pada pipa kapiler yang menyempit. Hal ini dimaksudkan agar raksa yang telah menunjukkan angka yang diukur tidak turun dengan sendirinya. Sehingga sebelum mengukur suhu tubuh termometer harus dikibas-kibaskan terlebih dahulu hingga air raksa turun kembali ke bawah suhu 35 °C.
Cara menggunakan termometer ini juga sangat sederhana yaitu, diukur dibawah lidah atau lengan kita. Setelah 5 menit pembacaan suhu dapat dilakukan. Saat ini juga sudah terdapat termometer digital yang menunjukkan suhu dalam angka digital.
Termometer Kristal Cairan
Pemakaiannya termometer kristal cairan ini sangatlah mudah dimana hanya dengan ditempelkan pada dahi seseorang dan langsung dapat menampilkan angka suhu tubuh seseorang karena angka yang terdapat pada termometer kristal cairan terbuat dari zat-zat kimia.
Namun sayangnya termometer ini kurang akurat tetapi cukup untuk memantau apakah seseorang demam atau tidak.
Apa itu akurat? teman-teman bisa membacanya disini >> Pengertian Akurasi dalam Uji Kinerja Metode Uji Laboratorium
Termometer Ruang
Sesuai dengan namanya termometer ini digunakan untuk mengukur suhu ruang.
Termometer ini sering kita jumpai di ruang inap di rumah sakit. Termometer ini juga menggunakan raksa sebagai bahan pengisinya dan skala suhu mencakup jangkauan suhu yang dapat dicapai dalam suatu ruangan yaitu berkisar dari – 40 °C s/d 50 °C
Termometer Hambatan Listrik
Termometer hambatan listrik disebut juga termometer platina.
Prinsip kerja termometer hambatan adalah ketika suhu naik maka hambatan listrik platina akan naik. Dari perubahan hambatan listrik tersebut maka termometer akan mengkonversi hambatan menjadi suhu.
Kelebihan termometer ini adalah jangkauannya yang sangat lebar sekitar -250 °C s/d 1500 °C sehingga banyak digunakan di berbagai macam industri yang membutuhkan pemanasan / pembakaran pada suhu tinggi, misalnya : tanur, dll.
Kelebihan alat ukur suhu jenis ini adalah dapat digunakan untuk mengukur suhu diatas 1000 °C, karena seperti kita ketahui tidaklah mungkin menggunakan zat cair karena titik didih zat cair tidak mencapai 1.000 °C sehingga jika sudah melewati suhu tersebut zat cair sudah akan menguap menjadi gas.
Maka yang paling tepat digunakan adalah termometer hambatan.
Namun termometer ini juga memiliki kekurangan diantaranya adalah pembacaannya sangat lambat sehingga termometer ini sulit digunakan untuk mengukur suhu yang berubah dengan cepat atau fluktuatif.
Termometer hambatan banyak digunakan pada pengolahan besi atau baja yang menggunakan termometer hambatan platina.
Termometer Thermocouple
Termometer thermocouple adalah termometer yang menggunakan sensor thermocouple.
Ada berbagai macam tipe dari termometer thermocouple antara lain : Termokopel tipe K, tipe J, tipe S, dll.
Thermocouple adalah jenis sensor yang digunakan untuk mendeteksi suhu terbuat dari dua jenis logam konduktor yang berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek termoelektrik.
Termoelektrik adalah timbulnya tegangan listrik yang diakibatkan dengan perubahan suhu.
Tegangan listrik yang ditimbulkan sekitar 1 Mikrovolt s/d 70 Mikrovolt pada tiap derajat celcius.
Kelebihan thermocouple adalah respon yang cepat terhadap perubahan suhu dan juga rentang suhu yang luas dari – 200 °Cf s/d 2000 °C.
Ukurannya relatif kecil serta dapat mengukur suhu dengan cepat dan dapat dihubungkan ke komputer.
Namun thermocouple kurang teliti jika dibandingkan dengan termometer hambatan platina.
Thermocouple ini banyak kita temukan untuk kegiatan kalibrasi suhu misalnya : oven, inkubator, furnace laboratorium, dll
Termometer Bimetal
Termometer bimetal merupakan termometer yang menggunakan dua buah kepingan logam atau bimetal yang memiliki koefisien muai berbeda yang dibentuk spiral dan tipis.
Prinsip kerja termometer bimetal adalah ketika terkena panas maka keping bimetal akan bengkok ke arah yang koefisien yang lebih kecil atau makin besar suhu keping bimetal makin melengkung untuk menunjukkan suhu yang lebih besar.
Ujung spiral pada keping bimetal yang satu ditahan supaya tidak bergerak dan ujung yang lain menempel ke jarum petunjuk sehingga ketika dipanaskan keping bimetal akan semakin melengkung dan menunjukkan jarum penunjuk ke arah atau angka yang lebih besar dan sebaliknya jika suhu turun, jarum penunjuk bergerak ke kiri Ke arah angka yang lebih kecil
Termometer Termistor
Termometer ini menggunakan sebuah sensor yang disebut thermistor pada ujung pengukur suhunya. Termometer ini juga menggunakan hambatan listrik untuk mengukur suhu dimana prinsip kerjanya jika suhu naik maka hambatan listrik termistor akan turun.
Walaupun termometer ini hanya dapat mengukur pada jangkauan suhu yang terbatas yaitu – 25 °C sampai dengan 180 °C tetapi termometer ini juga mempunyai keuntungan yaitu dapat dihubungkan ke komponen komputer.
Teermistor dibuat dari bahan oksida logam campuran, kobalt, kromium, tembaga, besi atau nikel.
Bentuk Termistor :
- Keping
Termistor jenis ini penggunaanya adalah dengan merekatkannya secara langsung pada benda yang diukur.
- Butiran
Termistor yang digunakan pada suhu lebih tinggi dari 7000 °C dan memiliki nilai resistansi 100 Ω s/d 1 MΩ.
- Batang
Termistor yang digunakan untuk memantau perubahan panas pada peralatan elektronik.
Termistor jenis ini memiliki resistansi yang tinggi dan disipasi dayanya sedang. Termistor dibuat sekecil-kecilnya supaya dapat mencapai kecepatan tanggapan (respon time) yang baik.
Pemakaian termistor didasarkan pada 3 karakteristik dasar, yaitu:
-
- Karakteristik R (resistansi) terhadap t (waktu)
- Karakteristik R (resistansi) terhadap T (suhu)
- Karakteristik V (tegangan listrik) terhadap I (arus listrik)
Baca Juga : Tang Ampere Untuk Mengukur Arus dan Tegangan Listrik
Thermometer Infrared atau Thermometer Laser
Termometer yang digunakan untuk mengukur suhu berdasarkan radiasi termal yang dipancarkan oleh objek yang diukur. Disebut juga sebagai termometer laser karena menggunakan laser untuk membantu mengarahkan termometer.
Dengan mengetahui jumlah energi infrared atau radiasi termal yang dipancarkan oleh objek maka suhu suatu objek dapat diketahui.
Cara menggunakan termometer laser adalah dengan cara menekan tombol pada termometer sambil mengarahkan sinar inframerah ke sasaran yang dituju seperti pada telinga kita.
Seperti kita ketahui telinga adalah tempat yang baik untuk mengukur suhu tubuh. Sinar yang diarahkan kedalam telinga akan memantul dan pantulan tersebut direspon oleh sensor penerima sehingga termometer inframerah menunjukkan angkanya.
Termometer laser ini banyak digunakan untuk pengukuran terhadap objek yang bergerak dan sulit dijangkau, misalnya heater sebuah mesin industri, pada saat pengecekan atau kualifikasi AHU (Air Handling Unit) di area ducting pada perusahaan farmasi dimana biasanya terdapat pipa-pipa panas dll.
Termometer Maksimum-Minimum Six-Bellani
Termometer ini biasa digunakan untuk mengukur suhu terendah dan tertinggi pada rumah kaca, yaitu dengan skala ukur – 20 °C s/d 50 °C.
Termometer ini ditemukan oleh seorang ilmuwan Inggris yang bernama James Six pada akhir abad 18 yang kemudian dikembangkan oleh Angelo bellani sehingga disebut juga termometer maksimum-minimum Six-Bellani.
Termometer ini terdiri dari tabung silinder A yang berisi alkohol yang dihubungkan ke tabung B yang berisi alkohol melalui pipa U yang berisi raksa.
Termometer ini terdiri dari 2 skala yaitu :
- Skala minimum pada tabung silinder A
- Skala maksimum pada silinder B
Pada masing-masing permukaan raksa terdapat sebuah petunjuk baja kecil.
Jika suhu yang diukur naik maka alkohol dalam tabung A akan memuai dan menekan permukaan raksa pada pipa U yang sebelah kiri sehingga permukaan raksa pada pipa U sebelah kiri turun dan permukaan raksa pada pipa U yang di sebelah kanan naik.
Petunjuk baja pada pipa u yang sebelah kanan terdorong ke atas dan menunjukkan suhu maksimum.
Dan sebaliknya jika suhu turun alkohol dalam tabung A menyusut sehingga permukaan raksa sebelah kiri naik dan mendorong petunjuk baja pada pipa U yang sebelah kiri ke atas dan menunjukkan suhu minimum
Dengan demikian pipa-u sebelah kiri menunjukkan suhu minimum dan pipa U sebelah kanan menunjukkan suhu maksimum.
Setelah pembacaan dilakukan kedua keping baja tidak dapat turun dengan sendirinya sehingga diperlukan sebatang magnet kecil untuk membawa petunjuk baja kembali bersentuhan dengan permukaan raksa.
Termometer Gas
Prinsip kerja termometer gas adalah ketika gas dipanaskan suhunya naik, tekanan gas juga akan naik Sehingga akan dihasilkan beda ketinggian pada termometer.
Termometer yang menggunakan zat gas ini biasanya digunakan dalam kegiatan industri untuk keperluan penelitian, seperti yang terdapat pada pabrik farmasi.
Pada pabrik Farmasi tidak menggunakan termometer cairan karena termometer gas dapat mengukur suhu dengan jangkauan suhu yang lebih besar dan lebih teliti dari termometer cairan yaitu – 250 °C s/d 1500 °C.
Pirometer
Pirometer bekerja dengan mengukur intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda yang dipanaskan.
Pirometer dapat digunakan untuk suhu yang sangat tinggi kira-kira 500 °C s/d 3000 °C seperti pada peleburan logam dan suhu matahari.
Terdapat 2 macam pyrometer, yaitu :
- Pirometer optik
- pirometer radiasi total
Metode Kalibrasi Alat Ukur Suhu
Umumnya, berbeda prinsip kerja dan cara pengukuran, maka metode kalibrasi alat ukur suhu itupun juga berbeda, meskipun parameternya sama, yaitu untuk mengukur suhu.
Berikut ini adalah beberapa metode kalibrasi alat ukur suhu yang biasa digunakan :
- Termometer Cairan dalam Gelas : ASTM E77-14(2021). Standard Test Method for Inspection and Verification of Thermometers. standard by ASTM International
- Termokopel dan Termometer bimetal : ASTM E220-19 Standard Test Method for Calibration of Thermocouples By Comparison Techniques
- PT 100 dan Indikator temperatur dengan sensor : ASTM E644-11(2019) Standard Test Methods for Testing Industrial Resistance Thermometers
- Indikator temperature tanpa sensor :
-
- Termokopel : JIS C 1601 1983 Edition, Indicating Thermoelectric Thermometers
- Termometer resintensi : JIS C 1602 15th Edition, Thermocouples
Kalibrasi bisa dilakukan secara internal di perusahaan teman-teman jika memang mempunyai standar / calibratornya, serta personelnya sudah mendapatkan training kalibrasi alat ukur suhu, atau bisa menggunakan layanan jasa kalibrasi alat ukur rekanan yang sudah teman-teman percayai.
Kesimpulan
Ternyata banyak ya alat ukur suhu, dan itu belum semua lho, jika kita lanjutkan masih ada dry block calibrator, dry well, dll.
Namun yang terpenting adalah teman-teman pahami prinsipnya, rentang ukur penggunaanya, tingkat akurasinya, dll sehingga kita tidak salah pilih sebelum melakukan pembelian.
Semoga bermanfaat :
Sumber Referensi :
