Ringkasan Materi Suhu dan Pemuaian

Suhu

Suhu adalah ukuran energi kinteik rata-rata dari seluruh molekul baik benda maupun sistem. Secara sederhana suhu didefenisikan sebagai derajat panas dingin dari sebuah sistem dan benda itu sendiri.

Suatu benda dikatakan:

1. Bersuhu tinggi jika benda itu panas, memiliki energi kinetik molekul rata-rata yang tinggi, dan gerakan molekul yang cepat.
2. Bersuhu rendah jika benda itu dingin, dan memiliki energi kinetik molekul rata-rata yang rendah, dan gerakan molekul yang lambat.

Perubahan suhu dapat menyebabkan perubahan sifat benda yang disebut dengan sifat termometrik. Sifat termometrik antara lain:

1. Perubahan wujud
2. Perubahan tekanan
3. Perubahan ukuran
4. Perubahan warna (peristiwa radiasi)
5. Perubahan daya hantar listrik

A. Termometer

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu. Termometer dibuat berdasarkan sifat termometrik.

Macam-macam termometer:

1. Termometer raksa/klinis, didalamnya diisi raksa yang dapat memuai dan menyusut.
2. Termometer gas, didalamnya diisi gas hidrogen atau helium yang dapat memuai dan menyusut.
3. Termometer hambatan, terbuat dari platina yang kenaikan nilai hambatan listriknya berbanding lurus dengan kenaikan suhu.
4. Termometer paramagnetik, terbuat dari logam yang diamati sifat magnetiknya.
5. Termometer optik (pirometer), terbuat dari logam yang diamati perubahan warnanya.
6. Termometer bimetal, terbuat dari dua keping logam tipis yang tingkat kelengkungannya berbanding lurus dengan kenaikan suhu.
7. Termokopel (thermocouple), terbuat dari dua kawat dengan jenis logam yang berbeda dan terhubung ke amperemeter.

Skala

Termometer memiliki beberapa skala, diantaranya adalah skala Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Penetapan skala termometer didasarkan atas dua titik acuan skala, yaitu titik tetap atas dan titik tetap bawah.

1. Titik tetap atas (TA) adalah titik didih air pada tekanan 1 atm.
2. Titik tetap bawah (TB) adalah titik beku air pada tekanan 1 atm

Konversi skala dapat dirumuskan:

\frac{X-X_B}{X_A-X_B}=\frac{Y-Y_B}{Y_A-Y_B}

Persamaan konversi skala secara umum dapat ditulis

\frac{C}{5}=\frac{R}{4}=\frac{F-32}{9}=\frac{K-273}{5}

B. Pemuaian Zat

Benda yang mengalami perubahan suhu dapat memuai dan menyusut. Pemuaian zat terdiri dari pemuaian zat padat, zat cair dan gas. Pemuaian zat padat yang dapat terjadi adalah pemuaian panjang, luas, dan volume.

1. Pemuaian Panjang

ΔL = L_oαΔT

L’ = L_o + ΔL

L’ = L_o(1 + αΔT)

2. Pemuaian Panjang

Pemuaian luas dapat dirumuskan:

ΔA= A_o\beta ΔT

A’ = A_o + ΔA

A’ = A_o(1 + βΔT)

3. Pemuaian Ruang

ΔV= V_o\gamma ΔT

V’ =V_o + ΔV

V’ = V_o(1 + γΔT)

4. Pemuaian pada Fluida

Volume zat cair yang mengalami perubahan suhu berbanding lurus dengan kenaikan suhu. Anomali air adalah sifat tidak teratur air yang terjadi pada suhu 0 – 4^oC. Pada suhu tersebut, zat cair yang dipanaskan bukannya memuai, namun justru menyusut. Hal ini disebabkan oleh terjadinya peristiwa perubahan wujud es menjadi air.

Pemuaian gas yang dapat terjadi adalah pemuaian volume yang berhubungan dengan tekanan dan suhu. Pemuaian gas dijelaskan oleh hukum Boyle, hukum Gay-Lussac, hukum Charles, dan persamaan gas ideal.

a. Hukum Boyle

Hukum Boyle menghubungkan volume dengan tekanan gas.

Tekanan gas pada suhu konstan berbanding terbalik dengan volume gas, atau hasil kali antara tekanan dan volume gas pada suhu konstan adalah konstan.

dapat dirumuskan:

P_1V_1=P_2V_2

b. Hukum Gay-Lussac

Hukum Gay-Lussac menghubungkan tekanan dengan suhu gas.

Tekanan mutlak gas pada volume konstan berbanding lurus dengan suhu mutlak gas tersebut.

\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}

c. Hukum Charles

Hukum Charles menghubungkan volume dengan suhu gas.

Volume gas pada tekanan konstan berbanding lurus dengan suhu mutlak gas tersebut.

\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}

Persamaan gas ideal adalah gabungan dari ketiga hukum di atas, dimana tidak ada variabel yang dijaga konstan.

\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}