Makalah Suhu Dan Perubahannya [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Iklim merupakan komponen ekosistem dan faktor produksi yang sangat dinamik dan sulit dikendalikan salah satunya adalah suhu/temperatur. Dalam praktek, iklim (suhu dan cuaca ) sangat sulit untuk dimodifikasi/dikendalikan sesuai dengan kebutuhan, ditambah lagi dengan fenomena pemanasan global akibat radiasi matahari yang penyinarannya jatuh secara total akibat lapisan ozon yang telah menipis. Kalaupun bisa memerlukan biaya dan teknologi yang tinggi. Iklim/cuaca sering seakan-akan menjadi faktor pembatas produksi pertanian. Karena sifatnya yang dinamis, beragam dan terbuka, pendekatan terhadap cuaca/iklim agar lebih berdaya guna dalam bidang pertanian , diperlukan suatu pemahaman yang lebih akurat teradap karakteristik iklim melalui analisis dan interpretasi data iklim. Mutu hasil analisis dan interpretasi data iklim, selain ditentukan oleh metode analisis yang digunakan, juga sangat ditentukan oleh jumlah dan mutu data. Oleh karena itu, diperlukan koordinasi dan kerjasama yang baik antar instasi pengelola dan pengguna data iklim demi menunjang pembangunan pertanian secara keseluruhan. Suhu dikatakan sebagai derajat panas atau dingin yang di ukur berdasarkan skala tertentu dengan menggunakan termometer. Pengaruh suhu terhadap mahkluk – mahkluk hidup adalah sangat besar sehingga pertumbuhannya benar – benar seakan –akan tergantung padanya, terutama dalam kegiatan pertanian. Kita ambil contoh tumbuhan – tumbuhan dimana tanaman layaknya mempunyai keinginan akan suhu tertentu, artinya tanaman itu tidak akan tumbuh dengan baik bila syaratnya tidak terpenuhi, juga berpengaruh pada proses pematangan buah makin tinggi suhu makin cepat proses pematangan buah. Dengan suhu yang tinggi benih – benih akan mengadakan metabolisme lebih cepat, akibatnya apabila benih – benih di biarkan aatau di tanam pada dataran atau tanaman tinggi maka daya kecambahnya akan turun. Jadi pada tanaman juga ada suhu maksimum, atau suhu optimum yang di inginkannya Alat pengukur suhu adalah Termometer. Secara Umum Termometer terbagi tiga, yaitu Termometer Celcius, Termometer Reamur, Termometer Kelvin dan Termometer Fahrenheit. Untuk menentukan system skala suhu digunakan titik acuan bawah dan titik acuan atas. Kapasitas Kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda satu satuan suhu. Perpindahan Kalor ada tiga macam yaitu Konduksi, Konveksi, dan Radiasi. Konduksi (hantaran panas) adalah rambatan kalor yang tidak di ikuti perpindahan massa. Konveksi (aliran panas) adalah rambatan kalor yang mengikuti perpindahan partikel-partikel zat perantara. Radiasi (pancaran kalor) adalah perpindahan kalor yang tidak memerlukan zat perantara.



B. Tujuan Adapun tujuan dari praktikum mengenai suhu yaitu sebagai berikut ini: 1. Mahasiswa atau praktikan mengetahui definisi suhu 2. Mahasiswa atau praktikan mengetahui cara menentukan suhu suatu wilayah 3. Mahasiswa atau praktikan mengetahui cara penggunaan alat pengukur suhu.



BAB II PEMBAHASAN A.



Pengertian Suhu dan Perubahannya Suhu sebuah benda adalah tingkat (derajat) panas suatu benda. Benda yang panas mempunyai derajat panas lebih tinggi daripada benda yang dingin. Beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu : 1. Suhu menyatakan derajat panas benda. 2. Secara mikroskopik, suhu berkaitan dengan gerak partikel-partikel penyusun benda. Untuk benda padat, berupa getaran atom-atom/ molekul-molekul penyusun benda. Semakin cepat getaran partikel-partikel benda, berarti suhu benda semakin tinggi, dan sebaliknya. 3. Pengukuran suhu dengan thermometer memanfaatkan prinsip keseimbangan termal: energy panas akan pindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu renda, hingga tingkat panas keduanya sama (berada pada keseimbangan termal). 4. Thermometer memanfaatkan sifat fisis bahan berubah secara linear karena perubahan suhu. Perubahan ini meliputi: a. Perubahan ukuran (benda mengalami pemuaian jika suhu naik, dan mengalami penyusutan jika suhu turun), misalnya: thermometer zat cair. b. Perubahan volume gas pada tekanan tetap. Ingat hokum Boyle-Gay Lussac: , atau PV= kT jadi, jika suhu naik, maka volume gas akan naik asalkan tekanan tetap. Digunakan untuk thermometer gas. c. Perubahan resistivitas: secara umum, semakin tinggi suhu benda maka hambatan listriknya semakin besar. Diguanakan untuk thermometer hambatan listrik. d. Perubahan warna Kristal cair tertentu: jika suhu berubah, warna Kristal berubah. Digunakan untuk thermometer suhu badan yang lebih praktis. e. Perubahan warna benda pijar: semakin panas, warna akan bergeser kea rah ungu. Digunakan untuk pyrometer optis. Jenis-jenis Termometer a. Thermometer Zat cair Secara umum, benda-benda di alam akan memuai (ukurannya bertambah besar) jika suhunya naik. Kenyataan ini dimanfaatkan untuk membuat thermometer dari zat cair.



Beberapa thermometer yang menggunakan zat cair akan dibahas berikut ini. 1. Thermometer Laboratorium Bentuknya panjang dengan skala dari -10˚C sampai 110˚C menggunakan raksa. 2. Thermometer Suhu badan Thermometer ini digunakan untuk mengukur suhu badan manusia. Skala yang ditulis antara 35˚C dan 42˚C. Pipa di bagian bawah dekat labu dibuat sempit sehingga pengukuran lebih teliti akibat raklabu/resa tidak segera turun keselvoir. b.



Termometer Bimeral Perhatikan dua logam yang jenisnya berbeda dan lekatnya menjadi satu. Jika suhunya berubah, bimetal akan melengkung. Mengapa? Karena logam yang satu memuai lebih panjang disbanding yang lain. Hal ini dimanfaatkan untuk membuat thermometer. c.



Thermometer Kristal Cair Terdapat Kristal cair yang warnanya dapat berubah jika suhu berubah. Kristal ini dikemas dalam plastic tipis, untuk mengukur suhu tubuh, suhu akuarium, dan sebagainya.



B.



Skala Suhu I Beberapa hal yang perlu diperhatikan: 1. Skala suhu didasarkan atas 2 titik tetap: titik tetap di bawah dan titik tetap di atas. Sekali kedua titik ini ditetapkan, maka jarak antara dua titik ini dibagi kedalam skala-skala yang berjarak sama. Misalnya untuk skala celcius, totok tetap di bawah : 0˚C dan titik tetap atas 100˚C ( antara keduanya ada rentang 100 derajat). 2. Pemilihan titik tetap atas dan titik tetap bawah bersifat arbriter (sekehendak si pembuat skala suhu), kecuali skala Kelvin. Pada Kelvin, O K artinya tidak ada energy panas sama sekali pada benda itu; partikel-partikel benda tidak bergerak relatik terhadap yang lain, sesuatu yang tidak ditemukan di ala mini, namun di laboraturium diciptakan kondisi yang mendakati O K. suhu radiasi latar jagat raya ini 273 K.



C.



Skala Suhu dan Mengamati Pemuaian Apa yang terjadi pada benda jika suhunya berubah? Salah satu perubahan yang terjadi pada benda adalah ukuran benda itu berubah. Jika suhu benda naik, secara umum ukuran benda bertambah. Peristiwa tersebut disebut dengan pemuaian. 1. Pemuaian Zat Padat Zat padat dapat mengalami pemuaian. Gejala ini memang sulit untuk diamati secara langsung, tetapi seringkali kita melihat pengaruhnya. Misalnya, saat kamu



menuangkan air panas ke dalam gelas, tiba-tiba gelas itu retak. Retaknya gelas ini karena terjadinya pemuaian yang tidak merata pada gelas itu.



a.



Pemuaian Panjang Zat Padat Pada umumnya, benda atau zat padat akan memuai atau mengembang jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Pemuaian dan penyusutan itu terjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Jika benda padat dipanaskan, suhunya naik. Pada suhu yang tinggi, atom dan molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan memuia ke segala arah. Pada perancang bangunan, jembatan, dan jalan raya harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan bahan karena perubahan suhu. Jembatan umumnya dibuat dari besi baja yang saling disambungkan satu dengan yang lainnya. Untuk itu, agar sambungan besi baja tidak melengkung karena memuai akibat terik panas matahari atau menyusut di malam hari, sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan yang lainnya. Harus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan itu. Bilateral dibuat berdasarkan sifat pemuaian zat padat. Bimetal antara lain dimanfaatkan pada thermostat. Prinsip kerja thermostat sebagai berikut. Jika runagn di ruangan dingin, keeping bimeral akan menyusut, membengkok ke kiri, dan menyentuh logam biasa sehingga kedua ujungnya saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan rangkaian tertutup dan menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat.



Bagaimana cara mengonversi skala suhu dan mengamati pemuaian. Beberapa hal yang perlu diperhatikan oleh guru: 1. Konversi skala suhu didasarkan atas asumsi bahwa perubahan sifat fisis bahwa benda digunakan untuk thermometer barlangsung linear berbagai skala. 2. Dengan persamaan garis linear : dan titik tetap yang diketahui, maka persamaan konversi suhu dapat ditemuakan. a. Titik tetap skala suhu: Celcius (C) Fahrenheit (F) Reamur (R) Kelvin (K) b.



Dengan menerapkan persamaan garis di atas, maka konversi dapat ditentukan. Misal, dari C ke F: (F-32)= × (C-0), maka: F=× C+32



c.



d. e. f.



Perhatikan: salah paham tentang esensi skala suhu. Suatu benda yang diukur dengan thermometer skala C, F, dan R ternyata menghasilkan angka yang berbada, banyak peserta didik berpikir tingkat panas benda itu pasti berbeda (padahal perbedaan itu hanya karena skala suhunya berbeda). Pada peristiwa pemuaian, ukuran benda bertambah, namaun jumlah partikel benda tetap. Benda yang berbeda memiliki koefisien muai yang berbeda. Pada bimetal: jika suhu naik, bimetal akan melengkung (menggulung) kea rah logam yang koefisien muainya kecil dan sebaliknya.



D.



Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat Jika suatu benda berbentuk lempengan dipanaskan, pemuaian terjadi pada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut pemuaian luas. Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Berdasarkan data dalam table berikut, maka lempengan baja memiliki koefisien muai luas sebesar 0,000022/˚C.



E.



Pemuaian pada Zat Cair dan Gas Pemuaian Zat Cair dan Gas Sebagaimana zat padat, zat cair juga memuai jika dipanaskan. Bahkan pemuaian zat cair relative lebih mudah atau lebih cepat teramati dibandingkan dengan pemuaian zat padat. Gas juga memuai jika dipanaskan. Sifat pemuaian gas harus diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika memompa ban sepeda jangan terlalu keras, seharusnya sesuai ukuran. Beberapa hal yang perlu diperhatikan: 1. Berbeda dengan zat cair dan zat pada, pemuaian pada gas melibatkan factor tekanan. Sekali lagi, periksa hokum Boyle-Gay Lussac. 2. Perubahan tekanan, volume, dan temperature erat kaitannya dengan proses termodinamik yang dimanfaatkan pada berbagai mesin. 3. Contoh pemuaian pada gas Jika labu kaca dipegang beberapa saat, ketinggian cairin dalam pipet berubah. Saat dipegang, suhu gas dalam labu naik hingga mendekati suhu tubuh, lebih besar dari suhu ruang. Gas memuai Saat labu dipanasi, gas memuai, timbul gelembung Bila botol plastic dimasukkan ke dalam air panas, udara di dalam botol mengembang, balon membesar.



Bila balon disiram air panas, ukurannya (misalnya dengan mengukur lingkar balon) bertambah. a. Anomali air: pemuaian air tidak linear, tetapi air memiliki volume terkecil pada suhu 4˚C. lebih Kecil dari itu air memuai, lebih besar dari itu air juga akan memuai: lihat grafik V terhadap T pada air berikut. Salah satu akibat anomaly air (akibat yang menunjukkan kebesaran Tuhan): pada musim dingin, sungan/ laut hanya membeku pada permukaannya, sedangkan bagian dalam tidak beku, sehingga ikan dan berbagai biotanya tetap bertahan di musim dingin.