Pengukuran Temperatur [PDF]

Citation preview

Instrumentasi dan Teknik Pengukuran Suhu



DISUSUN OLEH : Alifah Rizky Hefyani



(061540411905)



Nyayu Laras Islami



(061540411586)



Sarah Nurlita Sari



(061540411588)



Yuda Pratama Kelas



(061540411591) : 3 EGB



Dosen Pembimbing : Yohandri Bow, S.T.,M.Si



Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi (DIV) Politeknik Negeri Sriwijaya 2016/2017



Kata Pengantar



Puji dan syukur senantiasa kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas karunia dan rahmat-Nya serta dengan diiringi dengan usaha yang kami lakukan, kami dapat menyelesaikan makalah kami yang berjudul “ Instrumentasi dan Teknik Pengukuran”. Makalah ini kami susun sesuai dengan materi yang dipelajari pada modul mata kuliah instrumentasi dan pengukuran. Pada makalah ini kami akan membahas pokok pembahasan Pengukuran Suhu yang terdiri dari : Termometer Raksa, Termometer Gas, Termometer Tekanan Uap, Termometer Bimetal, serta akan dibahas aplikasi dari masing-masing sub-bab pembahasan yang ada dalam kehidupan sehari- hari kita terutama mengenai aplikasi elektronika dikehidupan kita dan juga rumus dari masingmasing pokok pembahasan. Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu kami untuk menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya . Semoga apa yang telah kami tulis mengenai “ Instrumentasi dan Teknik Pengukuran ” dapat bermanfaat bagi kita semua kedepannya. Sebelumnya, kami mengucapkan mohon maaf yang sebesarbesarnya apabila tulisan pada makalah kami ini terdapat kesalahan, karena manusia tidak akan pernah sempurna walaupun manusia itu selalu berusaha dan mencoba untuk menjadi seseorang yang sempurna karena kesempurnaan itu hanyalah milik Allah SWT.



Tim Penyusun



Kelompok 4



3



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang



Dalam kehidupan sehari hari, temperatur sangat dibutuhkan untuk kelangsungan hidup makhluk hidup. Temperatur memegang peranan penting dalam kehidupan di dunia ini, contohnya, temperatur berperan dalam siklus hydrogen, oxygen, nitrogen, dan lain sebagainya. Semua benda di dunia ini mempunyai temperatur, yang menjadi sifat dari benda itu sendiri. Temperatur itu sendiri merupakan ukuran panas sesuatu. Temperatur juga dapat didefinisikan sebagai sifat fisik suatu benda untuk menentukan apakah dua benda berada ada kesetimbangan termal tertentu. Sifat-sifat benda yang berubah karena pengaruh temperatur disebut sifat termometrik. Dalam dunia keteknikan, temperatur menjadi faktor utama dalam segala kerja suatu sistem. Oleh sebab itu ketepatan dalam penentuan temperatur sangat diharuskan. Dari latar belakang tersebut, kami tertarik untuk membahas bagaimana pengukuran temperatur itu sendiri. Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid. Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 - 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 - 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.



4



1.2



Rumusan Masalah  Apa yang dimaksud dengan pengukuran, suhu dan alat pengukur suhu?  Apa saja alat pengukur suhu?  Apa saja satuan-satuan suhu?  Bagaimana cara kerja alat pengukur suhu?



1.3



Tujuan  Menyelesaikan tugas mata kuliah Instrumentasi dan Teknik Pengukuran  Mengetahui pengertian temperatur  Mengetahui satuan-satuan temperature  Mengetahui alat-alat ukur temperatur



5



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1



Pengertian Pengukuran



Pengukuran berarti membandingkan sesuatu yang telah ditentukan sebagai standard dengan sesuatu yang belum diketahui untuk mendapatkan besaran kuantitatif dari sesuatu yang diukur tersebut. Dengan demikian teknik pengukuran adalah cara-cara guna mendapatkan hasil pengukuran yang setepat-tepatnya atau mengurangi kesalahan-kesalahan yang mungkin timbul pada pengukuran. Secara umum sistem pengukuran dibagi menjadi tiga bagian. Hal tersebut adalah sebagai berikut :



2.2







Input devices (sensor)







Intermediate means (signal modifier)







Output devices (read out device)



Pengertian Suhu



Temperatur adalah ukuran panas-dinginnya dari suatu benda. Panas-dinginnya suatu benda berkaitan dengan energi termis yang terkandung dalam benda tersebut. Makin besar energi termisnya, makin besar temperaturnya. Temperatur disebut juga suhu. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut



6



2.3



Satuan Suhu



1.



Celcius



2.



Fahrenheit



3.



Reamur



4.



Kelvin (standar SI satuan internasional)



5.



Rankine Konversi satuan temperatur, yaitu:







Rumus merubah celcius ke Kelvin T(K) = T(C) + 273,15







Rumus merubah celcius ke rheamur T(R) = T(C) x 0,8







Rumus merubah reamur ke celcius T(C) = T(R) x 1,25







Rumus merubah celcius ke Fahrenheit T(F) = ( T(C) x 1,8 ) + 32







Rumus merubah fahrenheit ke celcius T(C) = ( T(F) – 32 ) / 1,8







Rumus merubah rheamur ke farenheit T(F) = ( T(R) x 2,25 ) + 32



2.4



Pengukuran Suhu Sebagaimana telah kita bahas sebelumnya bahwa suhu adalah



derajat panas yang dimiliki oleh benda. Untuk mengukur suhu alatnya adalah termometer. Termometer memiliki berbagai macam jenis.



7



Pada awal penemuannya, 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 nilai 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.



Meletakkan 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.



Membagi 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. Dan untuk mengatasi permsalah itu, maka digunakan cara kerja seperti ini: o



Sebelum terjadi perubahan suhu, volume Merkuri berada pada kondisi awal. 8



o



Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon Merkuri dengan perubahan volume.



o



Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun.



o



Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.



Satuan dari suhu adalah Kelvin, dan merupakan satuan yang telah ditetapkan sebagai satuan



Standar Internasional. Ada beberapa



macam skala yang digunakan sebagai satuan dan ukuran yang digunakan termometer dalam mengukur suhu antara lain adalah Celcius, Fahrenheit, Reamur, Kelvin, Rankine, Delisle, Newton, dan Rømer. Tetapi yang akan dibahas tidak semua skala-skala suhu. Berikut ini beberapa sejarah penemuan skala-skala termometer yang akan kita bahas satu persatu: 1. Skala Celcius



Gambar 2.4.1 : Anders Celcius



Masa kecil Anders Celcius tidak banyak diketahui, dia lahir di Uppsala, Swedia, pada 27 November 1701. Dibesarkan dalam keluarga ilmuwan, dia telah menunjukkan bakat menonjol dalam bidang 9



matematika sejak usia belia. Ayahnya adalah seorang professor bernama Nils Celcius. Sementara kakeknya adalah seorang professor astronomi bernama Magnus Celsius. Keluarga besar Celcius adalah ilmuwan yang disegani. Pada usia 29 tahun, dia menjadi professor bidang astronomi di Universitas Uppsala. Mulai tahun 1732, dia banyak melakukan kunjungan ke berbagai observatorium di Eropa dan melakukan kerja sama dengan beberapa



astronom



terkemuka.



Dia



melakukan



penelitian



dan



observasi di bidang geografi, meteorologi, dan astronomi. Pada 1733, Celcius menerbitkan ratusan hasil observasi di Nurenberg,



Jerman,



termasuk



hasil



observasi aurora



borealis,



pengukuran geografis peta umum Swedia, dan penelitian lain dibidang astronomi dan meteorologi. Dia kembali ke Uppsala pada 1763 setelah mengikuti perjalanan bersama astronomi lain ke Tornes, Swedia. Tujuan perjalanan tersebut adalah mengukur besar derajat meridian atau bujur mendekati daerah kutub. Hasil penelitian ini dibandingkan dengan penelitian serupa di Peru yang letaknya dekat dengan garis ekuator. Perjalanan tersebut membuktikan teori Newton bahwa bentuk Bumi adalah elips dan rata pada kutubnya. Celcius juga merupakan salah satu orang yang mula-mula menyatakan bahwa daratan di negara-negara kawasan nordik secara perlahan naik diatas permukaan air laut, sebuah proses yang telah berlangsung sejak mencairnya es dari zaman es. Untuk keperluan observasi meteorologisnya, dia menciptakan sebuah termometer dengan sekala yang memiliki titik beku 0 derajat dan titik didih 100 derajat. Pada mulanya termometer tersebut disebut termometer skala derajat sentigrade. Kemudian pada tahun 1984, The Ninth General Conference on Weights and Measures mengubah nama derajat sentigrade menjadi derajat celcius, sebagai bentuk penghargaan kepada Anders Celcius.. 10



Celcius juga mengumumkan hasil penelitiaan dan kerjanya di Perhimpuanan Ilmuwan Uppsala yang didirikan pada 1710. Di dalam organisasi tersebut dia menjabat sebagai sekretaris dari tahun 17251744.



Dia



juga



memimpin



hampir



20 penelitiannya



di



bidang



astronomi. Celcius menulis buku berjudul Artihmetics for the Swedish Youth pada 1741. dia meniggal dunia pada 25 April 1744 karena menderita TBC. Waktu itu usianya 42 tahun. Jenazahnya dimakamkan didekat kakeknya di wilayah Gereja Gamala Uppsala di Swedia.



2. Skala Reamur



Gambar 2.4.2 : Rene Antoine Ferchault de Reaumur



Skala Reamur adalah skala suhu yang dinamai menurut Rene Antoine Ferchault de Reaumur, yang pertama mengusulkannya pada 1731. Titik beku air adalah 0 derajat Reamur, titik didih air 80 derajat. Jadi, satu derajat Reamur sama dengan 1,25 derajat Celsius atau kelvin. Skala ini mulanya dibuat dengan alcohol, jadi termometer Reamur yang dibuat dengan raksa sebenarnya bukan termometer Reamur sejati. Reamur mungkin memilih angka 80 karena dapat 11



dibagi-dua sebanyak 4 kali dengan hasil bilangan bulat (40, 20, 10, 5), sedangkan 100 hanya dapat dibagi 2 kali dengan hasil bilangan bulat (50, 25). Skala Reamur digunakan secara luas di Eropa, terutama di Perancis dan Jerman, tapi kemudian digantikan oleh Celsius. Saat ini skala Reamur jarang digunakan kecuali di industri permen dan keju.



3. Skala Fahrenheit



Gambar 2.4.3 : Daniel Gabriel Fahrenheit



Daniel Gabriel Fahrenheit lahir di Danzig, Polandia. Dia yang pertama kali menemukan Skema Fahrenheit tahun 1924. Pada 1720, setelah melakukan berbagai penelitian. Dia menemukan bahwa sisa air raksa dalam pembuatan alat pengukuran suhu akan menjamin keakuratan. Derajat suhu yang digunakan dalam termometer tersebut



12



kemudian diberi nama “Fahrenheit”, sesuai nama penemuannya. Fahrenheit meninggal dunia pada 1736. Ada beberapa perdebatan mengenai bagaimana Fahrenheit memikirkan skala temperaturnya. Ada yang menyatakan bahwa Fahrenheit menentukan titik nol (0 derajat Fahrenheit) dan 100 derajat F pada skala temperaturnya dengan cara mencatat temperature di luar terendah yang dapat diukur dan temperature badanya sendiri. Temperature di luar terendah tubuhnya dijadikan titik nol yang diukur pada saat musim dingin tahun 1708 menjelang tahun 1709 di kampung halamannya, Danzig (-17,8 derajat Celcius). Fahrenheit ingin menghindari suhu negatif yang mana skala Ole Ramer



(Skala



temperatur



termometer



negatif



dalam



warga



Polandia)



penggunaan



sering



menunjukkan



sehari-hari.



Fahrenheit,



memutuskan bahwa suhu tubuhnya adalah 100 derajat F. Suhu tubuh normal adalah mendekati 98,6 derajat F, berarti Fahrenheit saat itu sedang demam ketika eksperimen atau termometernya tidak akurat. Ada pula yang menyatakan bahwa Fahrenheit menentukan titik nol (0 derajat F) pada skalanya sebagai suhu yang mana campuran yang sama antara es dan garam melebur 96 derajat sebagai temperatur darahnya (dia pada awalnya menggunakan darah kuda untuk menandakan skalanya). Skalanya terdiri atas 12 divisi, tetapi kemudian dia membagi masing-masing divisi menjadi 8 subdivisi sama besar, dan menghasilkan skala 96 derajat. Dia menemukan bahwa air (tanpa campuran apapun) akan membeku pada suhu 32 derajat dan mendidih pada suhu 212 derajat. Pendapat ketiga adalah cerita yang paling dikenal, seperti yang digambarkan



pada



serial



televisi



fisika



popular The



Mechanical



Universe. Serial itu menyatakan bahwa Fahrenheit mengadopsi skala Ramer yang mana air membeku pada suhu 7,5 derajat dan mengalikan



13



setiap nilai dengan 4 untuk mengeliminsai pacahan serta menigkatkan granularity dari skala tersebut (menghasilkan 30 dan 240 derajat). Kemudian, dia kembali menentukan skalanya di antara titik beku air dan temperatur normal tubuh manusia (ia mengambil 96 derajat); titik beku air ditentukan 32 derajat sehingga ada 64 interval akan membagi dua sehingga dia dapat menandai garis derajat pada alatnya dengan membagi dua interval tersebut dua kali. Pengukurannya tidak semuanya akurat. Dengan menggunakan skala awalnya, titik beku dan titik didih air yang sebernarnya akan berbeda dengan 32 derajat F dan 212 derajat F. Beberapa waktu setelah kematian Fahrenheit, diputuskan untuk kembali menandakan skalanya dengan 32 derajat F dan 212 derajat F sebagai titik beku dan titik didih air murni yang benar. Perubahan ini memudahkan konversi dari Celsius ke Fahrenheit dan vice versa dengan



menggunakan



rumus



sederhana.



Perubahan



ini



juga



menjelaskan mengapa temperature tubuh pernah sekali ditentukan 96 atau 100 derajat F oleh Fahrenheit sekarang ditentukan 98,6 derajat F oleh banyak pihak, walaupun nilai 98 derajat F akan lebih akurat. Kisah keempat adalah cerita yang tidak begitu dikenal mengenai asal muasal skala Fahrenheit. Diceritakan bahwa skala ini ditentukan Fahrenheit sendiri yang menjadi anggota organisasi persaudaraan Freemasonry. Dalam organisasi terebut, ada 32 tingkat penerangan, 32 menjadi yang tertinggi. Penggunaan kata degree (derajat atau tingkatan) sendiri dikatakan diambil dari tingkatan dalam organisasi tersebut. Ini mungkin suat kebetulan, tapi tidak ada bukti yang menunjukkan kebenaran hal tersebut. 4. Skala Kelvin



14



Gambar 2.4.4 : Lord Kelvin Lord Kelvin adalah seorang fisikawan dan matematikawan Britania (1824 – 1907). Lahir dengan nama William Thomson di Belfast. Kelvin adalah orang pertama yang mengusulkan skala mutlak dari suhu. Studinya terhadap teori Carnot (teori tentang mesin ideal dengan efisiensi mendekati 100%) menuntunnya ke ide bahwa kalor tidak pernah berpindah secara spontan dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi, teori ini dikenal sebagai hukum kedua termodinamika. Pada skala Kelvin, tidak ada skala negatif karena titik beku air ditetapkan sebesar 273 K dan titik didih air ditetapkan sebesar 373 K. Hal ini berarti suhu 0 K sama dengan –273 °C. Suhu ini dikenal sebagai suhu nol mutlak. Para ilmuwan yakin bahwa pada suhu nol mutlak, molekul-molekul diam atau tidak bergerak. Dengan alasan inilah skala Kelvin



sering



digunakan



untuk



keperluan



ilmiah.



Skala



Kelvin



merupakan satuan internasional untuk temperatur. 2.5



Alat Ukur Suhu



Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer. Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer yang berisi air raksa atau alkohol. Kata 15



termometer ini diambil dari dua kata yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang artinya mengukur (to measure).



Ada banyak alat ukur suhu, diantaranya adalah: 1. Termometer zat cair 2. Termometer Gas 3. Termometer Tekanan Uap 4. Termometer Bimetal 5. Thermocouple 6. Pirometer 7. Termometer Hambatan Listrik 8. Thermistor BAB III PEMBAHASAN



3.1 Jenis – Jenis Termometer Termometer pertama sekali digagaskan oleh Galileo dengan menggunakan pemuaian gas. Tetapi termometer yang pertama sekali dikenal adalah termometer yang dibuat oleh Academi Del Cimento (1657-1667) di Florence. Termometer yang dikenal ini terdiri dari tabung kaca dengan ruang ditengahnya yang diisi air raksa atau alkohol yang diberi merah. Selain termometer raksa, berdasarkan perkembangan zaman, saat ini terdapat banyak jenis termometer, tetapi prinsip kerja sebenarnya sama. Biasanya, kita memanfaatkan materi yang bersifat termometrik (sifat materi yang berubah terhadap temperatur). Maksudnya, apabila suhu materi tersebut berubah, bentuk dan ukuran materi tersebut juga akan berubah. Kebanyakan termometer menggunakan materi yang bisa memuai ketika suhunya berubah.



3.1.1 Termometer Zat Cair 16



Termometer zat cair dalam gelas merupakan jenis instrumentasi pengukuran suhu yang paling umum. Konsentrasi rinci instrument dari thermometer ini digambarkan pada gambar dibawah ini sebuah cembul yang relative besar di bagian bawah thermometer itu menampung sebagian besar zat cair yang memuai bila dipanaskan dan mengisi tabung kapiler yang telah diberi garisgaris penanda skala. Pada bagian atas tabung kapiler itu ada lagi sebuah cembul yang ditempatkan sebagai pengaman bilamana jangkauan suhu termometer itu secara tidak sengaja terlampaui.



Gambar 3.1.1 Termometer Zat Cair



Zat cair yang paling umum digunakan adalah alcohol dan raksa. Alcohol mempunyai keunggulan karena koefisien muainya lebih besar daripada raksa, akan tetapi terbatas penggunaannya pada pengukuran suhu rendah karena zat ini mudah mendidih pada suhu tinggi.



(a) (b) Gambar 2.2. (a) thermometer alcohol, (b) termometer raksa



17



Prinsip Kerja Termometer Zat cair 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 atau alkohol 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 sebagai berikut : 1. Sebelum 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. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan. Pada tabel dibawah ini dapat dilihat beberapa keuntungan dan kerugian termometer



Jenis



Keuntungan



Kerugian



termomet er Air Raksa







Raksa mudah dilihat



karena mengkilap  Volume raksa berubah secara teratur ketika terjadi perubahan suhu.  Raksa tidak membasahi kaca ketika memuai atau menyusut. 18



 



Raksa mahal Raksa tidak dapat digunakan



utuk mengukur suhu yang sangat



rendah.  Raksa termasuk zat berbahaya sehingga termometer raksa berbahaya jika tabungnya pecah.



 Jangkauan suhu raksa cukup lebar dan sesuai untuk pekerjaan laboratorium.  Raksa dapat terpanasi secara merata sehingga menunjukkan suhu cepat Alkohol



dan tepat.  Alkohol lebih murah dibandingkan raksa.  Alkohol teliti karena







Alkohol memiliki titik didih



rendah yaitu 78 0C, sehingga pemakaiannya terbatas (antara lain



untuk kenaikan suhu yang tidak dapat mengukur suhu air kecil, alkohol mengalami perubahan volume yang besar.  Alkohol dapat



ketika mendidih)  Alkohol tidak berwarna,



sehingga harus diberi warna terlebih



mengukur suhu yang



dahulu agar mudah dilihat.  Alkohol membasahi (melekat)



sangat dingin (suhu daerah



pada dinding kaca.



kutub). Karena titik beku alkohol sangat rendah yaitu -1120C.



3.1.2 Termometer Gas 19



Termometer gas bekerja berdasarkan sifat pemuaian gas. Adapun gas yang biasa digunakan yaitu gas hidrogen dan helium dengan tekanan rendah, apabila gas itu dikenai panas sehingga volumenya akan bertambah. Karena gas memuai lebih besar daripada cairan maka termometer gas lebih teliti daripada termometer cairan. Termometer gas dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi dan suhu yang sangat rendah, dimana lebar jangkauannya antara – 250°C sampai degan 1500°C. Prinsip kerja dari termometer gas didasarkan pada hukum dasar dari gas. Prinsip kerja dari termometer gas didasarkan pada hukum dasar dari gas (Gambar 2-3). Jika gas dijaga ada di dalam sebuah bejana pada volume konstan dan kemudian tekanan serta suhunya diubah-ubah , maka perbandingan antara tekanan gas dan suhunya adalah konstan pula.



Gambar 3.1.2.1 : Termometer Gas



Pengukuran tekanan



Volume V -----------------------------



20



Gambar 3.1.2.2: Skema Termometer Gas



Gambar 3.1.2.3: Skema pengukuran termometer gas



Dari gambar tersebut maka akan didapatkan persamaan sebagai berikut : P1 / T1



=



P2 / T2



Dimana : P1 , T1



= Tekanan dan Suhu absoult (K) untuk keadaan 1



P2 , T2



= Tekanan dan Suhu absoult (K) untuk keadaan 2



Jangkauan suhu operasi termometer gas berkisar = 150 sampai + 1000 F Karena termometer gas mengkorversikan informasi suhu secara langsung menjadi sinyal tekanan, maka termometer gas ini sering dipakai pada system pneumatic. Transduser seperti ini juga menguntungkan karena tidak mempumyai bagian-bagian yang bergerak . Gas yang paling sering dipakai adalah gas nitrogen. 21



Karena termometer gas mengkorservasikan informasi suhu secara langsung menjadi tekanan, maka termometer gas sering dipakai pada system pneumatic.



Tabel 2.1 Termometer Gas Gas



Temperatur kritis C



Panas spesifik pada tekanan konstan



Viscositas



(satuan cgs)



Koefisien ekspansi pada tekanan konstan



X 10-6



Air



-140



0,273



170



0,0037



Karbondioksi da



31,1



0,203



139



0,0037



Helium



-267



1,25



195



0,0037



Hydrogen



-235



3,40



97



0,0037



Nitrogen



-146



0,24



163



0,0037



Oksigen



-118



0,216



212



0,0037



3.1.3 Termometer Tekanan Uap Termometer tekanan uap mengkorversikan informasi suhu ke dalam tekanan sebagaimana halnya termometer gas akan tetapi dengan proses yang berbeda. Jika sebuah bejana tertutup diisi sebagian cairan, maka ruangan diatas cairan tersebut akan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu dinaikkan, maka cairan yang menguap akan lebih banyak dan tekanan akan meningkat. Penuruan suhu akan mengakibatkan terjadinya kondensasi sebagai uap dan tekanan akan turun. Jadi, tekanan uap tergantung pada suhu.



22



Gambar 3.1.3.1 : gambar termometer tekanan uap



Gambar 3.1.3.1 : skema pengukuran termometer tekanan uap Tekanan itu digunakan sebagai penunjuk suhu keseluruhan system yang terdiri dari cembul, kapiler, dan pengukuran tekanan yang dapat dikalibrasi bersama-sama secara langsung. Suhu kapiler jelas ada pengaruhnya pada bacaan karena mengandung sebagian volume fluida di dalam cembul, masalah ini dapat diatasi, asal suhu cembul selalu tinggi dari suhu tabung kapiler. dalam hal ini fluida dalam kapiler akan selalu berada dalam keadaan zat cair 23



lewat dingin, sedang tekanan akan ditentukan semata-mata oleh suhu campuran yang terdapat di dalam cembul. Sehingga dari penjelasan diatas bahwa prinsip kerja dari termometer tekanan uap yaitu: jika sebuah bejana tertutup diisi dengan sebagian cairan, maka ruangan dibagian atas cairan tersebut akan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu dinaikkan maka cairan menguap akan lebih banyak dan tekanan akan meningkat. Penurunan suhu akan mengakibatkan terjadi kondensasi sebagian uap dan tekanan turun. Jadi, tekanan uap tergantung pada suhu. 3.1.4 Termometer Bimetal Metode pengukuran suhu yang sangat luas pemakaiannnya ialah keeping bimetal. Termometer bimetal digunakan untuk jangkauan suhu -100 sampai 1000 F, banyak digunakan dalam instrument kendali suhu sederhana. Termometer bimetal terdiri dari dua keeping logam yang mempunyai koefisien ekspansi (muai) termal yang berbeda disatukan sehingga membentuk instrumen seperti pada gambar.



Gambar 3.1.4.1 : termometer bimetal



24



Gambar 3.1.4.2 : skema termometer bimetal



Termometer bimetal adalah sebuah termometer yang terbuat dari dau buah kepingan logam yang memiliki koefisien muai berbeda yang dikeling (dipelat) menjadi satu. Kata bimetal sendiri memiliki arti yaitu bi berarti dua sedangkan kata metal berarti logam, sehingga bimetal berarti "dua logam". Keping Bimetal sengaja dibuat memiliki dua buah keping logam karena kepingan ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu. Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien muainya lebih rendah, sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keofisien muainya lebih tinggi. Logam dengan koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat memanjang sehingga kepingan akan membengkok (melengkung) sebab logam yang satunya lagi tidak ikut memanjang. Biasanya keping bimetal ini terbuat dari logam yang koefisien muainya jauh berbeda, seperti besi dan tembaga. Pada termometer, keping bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena jika kepingan menerima rangsangan berupa suhu, maka keping akan langsung melengkung karena pemuaian panjang pada logam. Bila keeping itu dikenakan pada suhu yang lebih tinggi dari suhu pengikatnya dan akan membengkok ke satu arah, bila dikenakan pada suhu yang lebih rendah dari suhu pengikatnya, ia membelok kea rah lain koefisien ekspansi termal beberapa bahan yang lazim dipakai diberikan dalam table 2-2



25



Tabel 2-2 Sifat-sifat mekanik beberapa bahan termal yang umum dipakai



Bahan



Koefisien ekspansi Termal/ C



Modulus elastisitas Psi



GN/ m2



Invar (64% Fe,36% Ni)



1,7x10



21,4x10



147



Kuningan kuning



2,02x10



14,0x10



96,5



Monel 400



1,35x10



26x10



179



Inconel 702



1,25x10



31,5x10



217



Baja anti-karat jenis 316



1,6x10



28x10



193



Tipe transduser suhu ini mempunyai karakteristik akurasi yang relative kurang, mempunyai histerisis, mempunyai waktu tanggap yang relative rendah dan biayanya murah. Instrumen seperti ini dipakai untuk menutup kontak-kontak saklar atau untuk mengaktifkan suatu mekanisme pada waktu suhu dinaikkan ke suatu set point, juga pada sejumlah aplikasi khususnya pada daur on/off. Kebanyakan industry, termometer bimetal menggunakan sebuah koil helix yang dapat di desain seperti bentuk spiral yang dilindungi oleh sebuah tube. Termometer bimetal jenis ini dapat mengukur suhu gas atau liquid yang mengalir di dalam saluran pipa. Termometer ini dapat dilihat pada gambar 2-6. Jadi, prinsip kerja dari termometer bimetal adalah bila keeping dikenakan pada suhu yang lebih tinggi dari suhu peningkatnya dan akan membengkok ke suatu arah, bila dikenakan pada suhu yang lebih rendah dari suhu peningkatnya, ia membelok kearah lain. 3.1.5 Thermocouple Pengertian Termokopel (Thermocouple) adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”. Efek 26



Thermo-electric pada Termokopel ini ditemukan oleh seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann Seebeck pada Tahun 1821, dimana sebuah logam konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradient akan menghasilkan tegangan listrik. Perbedaan Tegangan listrik diantara dua persimpangan (junction) ini dinamakan dengan Efek “Seeback”.



Efek Seeback yang dilakukan para ahli : 1. Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck. 2. Jean Charles Peltier. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian dikenal dengan efek Peltier. Efek Seebeck dan Peltier inilah yang kemudian menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik. 3. WW Coblenz pada tahun 1913 yang menggunakan tembaga dan constantan (campuran nikel dan tembaga). Dengan efisiensi konversi sebesar 0,008 persen, sistem yang dibuatnya itu berhasil membangkitkan listrik sebesar 0,6 mW. Termokopel merupakan salah satu jenis sensor suhu yang paling populer dan sering digunakan dalam berbagai rangkaian ataupun peralatan listrik dan Elektronika yang berkaitan dengan Suhu (Temperature). Beberapa kelebihan Termokopel yang membuatnya menjadi populer adalah responnya yang cepat terhadap perubahaan suhu dan juga rentang suhu operasionalnya yang luas yaitu berkisar diantara -200˚C hingga 2000˚C. Selain respon yang cepat dan rentang suhu yang luas, Termokopel juga tahan terhadap goncangan/getaran dan mudah digunakan. Prinsip Kerja Termokopel (Thermocouple) 27



Prinsip kerja Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas. Untuk lebih jelas mengenai Prinsip Kerja Termokopel, mari kita melihat gambar dibawah ini :Konstruksi Termokopel (thermocouple)



Gambar 3.1.5.1 : Skema dalam Thermocouple Berdasarkan Gambar diatas, ketika kedua persimpangan atau Junction memiliki suhu yang sama, maka beda potensial atau tegangan listrik yang melalui dua persimpangan tersebut adalah “NOL” atau V1 = V2. Akan tetapi, ketika persimpangan yang terhubung dalam rangkaian diberikan suhu panas atau dihubungkan ke obyek pengukuran, maka akan terjadi perbedaan suhu diantara dua persimpangan tersebut yang kemudian menghasilkan tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan suhu panas yang diterimanya atau V1 – V2. Tegangan Listrik yang ditimbulkan ini pada umumnya sekitar 1 µV – 70µV pada tiap derajat Celcius. Tegangan tersebut kemudian dikonversikan sesuai dengan Tabel referensi yang telah ditetapkan sehingga menghasilkan pengukuran yang dapat dimengerti oleh kita. Jenis-jenis Termokopel (Thermocouple) Termokopel tersedia dalam berbagai ragam rentang suhu dan jenis bahan. Pada dasarnya, gabungan jenis-jenis logam konduktor yang berbeda akan menghasilkan rentang suhu operasional yang berbeda pula. Berikut ini adalah Jenis-jenis atau tipe Termokopel yang umum digunakan berdasarkan Standar Internasional.Jenis-jenis Termokopel (Thermocouple) a) Termokopel Tipe E 28



Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan Rentang Suhu : -200˚C – 900˚C b) Termokopel Tipe J Bahan Logam Konduktor Positif : Iron (Besi) Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan Rentang Suhu : 0˚C – 750˚C c) Termokopel Tipe K Bahan Logam Konduktor Positif : Nickel-Chromium Bahan Logam Konduktor Negatif : Nickel-Aluminium Rentang Suhu : -200˚C – 1250˚C d) Termokopel Tipe N Bahan Logam Konduktor Positif : Nicrosil Bahan Logam Konduktor Negatif : Nisil Rentang Suhu : 0˚C – 1250˚C e) Termokopel Tipe T Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga) Bahan Logam Konduktor Negatif : Constantan Rentang Suhu : -200˚C – 350˚C f) Termokopel Tipe U (kompensasi Tipe S dan Tipe R) Bahan Logam Konduktor Positif : Copper (Tembaga) Bahan Logam Konduktor Negatif : Copper-Nickel Rentang Suhu : 0˚C – 1450˚C



29



Gambar 3.1.5.2 : Thermocouple



3.1.6 Pirometer Pirometer adalah sebuah termometer yang sangat akurat yang mengukur suhu benda dengan jalan mengukur besarnya radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang. Pirometer dapat mengukur suhu yang sangat tinggi (kira-kira 500 oC – 3000oC). Secara teori, suatu benda yang panas akan memancarkan radiasi dan cahaya disekelilingnya, semakin tinggi suhu benda tersebut maka makin besar radiasi dan intensitas cahaya yang dipancarkan. Besarnya radiasi dan intensitas cahaya ini tergantung dari suhu benda dan dari warna atau panjang gelombang sinar yang dipancarkan. Dengan mengukur radiasi total atau radiasi pada salah satu panjang gelombang maka temperature benda akan dapat ditentukan tanpa menyentuh benda tersebut, bahkan jika Anda berdiri agak jauh dari benda tersebut. Pirometer dibagi menjadi 2, yaitu: 1. Pirometer Radiasi. Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi total yang dipancarkan oleh benda yang diukur. Pengukuran radiasinya dilakukan dengan menggunakan sensor panas seperti termokopel, radiasi yang datang diubah menjadi panas dan akan menaikkan temperature sensor atau sebuah sel peka cahaya mengubah energy cahaya menjadi besaran listrik. 2. Pirometer Optik. Prinsip kerja pirometer ini yaitu dengan mengukur radiasi pada salah satu warna (panjang gelombang). Pirometer optic bekerja berdasarkan pengukuran radiasi pada suatu panjang gelombang tertentu. Radiasi ini dinyatakan oleh terang benda tersebut pada warna yang sesuai dengan panjang gelombang. Pengukuran terang benda ini dilakukan dengan cara membandingkan dengan suatu lampu standard yang terangnya dapat diatur. Dengan mengatur arus yang melalui lampu, filamen dari lampu dapat dibuat sama terang dengan benda yang akan diukur suhunya. Bila terang filament dan benda telah sama maka keduanya akan terlihat baur menjadi satu. 30



Bila suhu salah satu lebih tinggi maka akan terlihat berbeda. Besarnya arus yang melalui filamen lampu dapat langsung dikalibrasi menjadi temperature dari benda tersebut.



Gambar 3.1.6.1 : Pyrometer Faktor yang mempengaruhi ketelitian pengukuran :  Jarak dan ukuran dari target area.  Penyerapan radiasi oleh media udara, lensa dan lain-lain.  Sensivitas dari mata dalam membedakan terang. 3.1.7 Termometer Hambatan Listrik Termometer Hambatan Listrik adalah sebuah sensor suhu yang merasakan suhu dengan perubahan besarnya arus, tegangan dan elemen hambatan listrik yang bervariasi pada benda yang diukur. Termometer Hambatan Listrik digunakan untuk membuat pengukuran suhu yang akurat. Termometer Hambatan Listrik menggunakan logam karena Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah. Platinum adalah logam yang paling sering digunakan untuk Termometer Hambatan Listrik karena stabilitasnya dan daya yang tidak berubah drastis dengan tegangan. Hambatan listrik dari logam akan bertambah apabila suhu logam naik. Sifat ini yang dipakai sebagai dasar kerja termometer hambatan listrik. Jika termometer hambatan listrik berbentuk kawat halus yang panjang, biasanya kawat itu dililitkan pada kerangka tipis untuk menghindari regangan berlebihan ketika kawat mengerut pada waktu dingin. 31



Dalam keadaan khusus, kawat itu dapat dililitkan pada atau dimasukkan dalam bahan yang suhunya akan diukur. Dalam kisaran suhu rendah, termometer hambatan sering kali terdiri atas hambatan radio dan terbuat dari komposisi karbon dan kristal germanium yang didoping dengan arsenik dan dimasukkan dalam kapsul tertutup berisi helium. Termometer ini lalu ditempelkan pada permukaan zat yang suhunya akan diukur. Biasanya hambatan diukur dengan mempertahankan arus tetap yang besarnya diketahui dalam termometer itu dan mengukur beda potensial kedua ujung hambatan dengan pertolongan potensiometer yang sangat peka.



Gambar 3.1.7.1 : Termometer hambatan Listrik 3.1.8 THERMISTOR Pengertian Thermistor Thermistor adalah alat atau komponen atau sensor elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Prinsip dasar dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau hambatan atau werstan atau resistance) jika suhu atau temperatur yang mengenai termistor ini berubah. Termistor ini merupakan gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).Termistor ditemukan oleh Samuel Ruben pada tahun 1930, dan mendapat hak paten diAmerika Serikat dengan nomor #2.021.491.Thermistor adalah salah satu jenis yang mempunyai koefisien temperatur yang sangat tinggi. Fungsi utamanya untuk mengubah nilai resitansi karena adanya temperatur dalam rangkaian tersebut. Thermistor terbagi 2 jenis yaitu : 1. Thermistor positif 2. Thermistor negative



32



Penjelasan: 1. Thermistor positif Pada jenis ini satuan pada inputnya temperatur derajat celcius, sedangkan pada outputnya resistansi adalah ohm 2. Thermistor negative Pada jenis ini input dan outputnya sama dengan thermistor jenis positif, perbedaannya adalah jika temperatur naik maka resistansinya akan turun dapat dilihat pada gambar grafik dibawah ini.



Gambar 3.1.8.1 : Grafik Thermistor negatif



33



Proses Kerjanya Thermistor dibuat dari bahan semikonduktor. Cara kerja Thermistor yaitu ketika suhu meningkat maka resistansi Thermistor akan menurun. Hal ini karena Thermistor terbuat dari bahan semikonduktor yang mempunyai sifat menghantarkan elektron ketika suhu naik. Thermistor yanng paling sering digunakan untuk pengukuran suhu adalah Thermistor dua kawat meskipun banyak jenis Thermistor. Mengukur thermistor menggunakan multitester baik digital maupun analog pada posisi kilo ohm, jika Thermistor tidak mempunyai tahanan artinya rusak. Nilai Tranducer harus stabil pada suhu kamar dan menurun ketika ujung tranducer ketika dipanaskan. Setiap penambahan derajat Thermistor mempunyai perubahan hambatan sangat besar. Ketika Thermistor dihubungkan ke kontroler adalah cara terbaik untuk mengukurnya. Pada mode VDC pasang kabel multi meter dikabel Thermistor. Bila terukur tegangan 5 volt maka artinya tidak ada hubugan atau tahanan pada Thermistor, jika tegangan 0 volt maka Thermistor short. Namun jika pada suhu ruangan 25 derajat maka Thermistor harus mendapat tegangan sebesar 2,5 volt. Namun ada pula pendingin ruangan yang controllernya menggunakan tegangan 3,3 volt ketika



34



thermistor memutuskan arus dan tegangan 1,7 volt ketika suhu ruangan 25 derajat.



Gambar 3.1.8.2 : Thermistor



Karakteristik Sensor Thermistor           



Resistansi tinggi 1kOhm sampai 100 kOhm. Ukuran fisik ( disk, manik-manik, batang ) kecil Manik kecil ( small bead diameternya 0,005 inchi ) Respon waktu cepat, untuk thermistor manik ½ detik. Lebih murah dari pada RTD) Sensitivitas sangat tinggi ( 1000 kali lebih sensitif dari pada RTD ). Perubahan resistansi 10% per nol derajat celsius. Misal resistansi nominal 10 kOhm. Resistansi akan berubah 1kOhm untuk setiap perubahan temperatur satu derajat celcius. Tidak sensitif terhadap shock vibrasi. Thermistor dilindungi kapsul ( Plastik, teflon/ material lembam) Meperlambat waktu respon karena kontak termal kurang baik.



Bentuk Thermistor a) Butiran Thermistor ini digunakan pada > 7000 celsius dan memiliki nilai resistansi 100 ohm hingga 1 mega ohm. b) Thermistor keping Thermistor ini digunakan dengan cara direkatkan langsungn pada benda yang diukur panasnya. 35



c) Thermistor batang digunakan untuk menentukan perubahan panas pada peralatan elektronik, mempunyai resistansi tinggi dan disipasi dayanya sedang. Pemakaian thermistor didasarkan pada 3 karakteristik dasar a. Karakteristik R ( resistansi ) terhadap T (suhu ) b.



Karakteristik R ( resistansi ) terhadap t (waktu)



c. Karakteristik V ( tegangan) terhadap



I ( arus )



Prinsip Fisis Sensor Thermistor a. R3, thermistor dan VRI dipasang seri supaya dapat menentukan pembagian tegangan yang sesuai yang akan diberikan ke trassistor switching. b. Tegangan suplai adalah sama dengan jumlah tegangan yang jatuh pada R3, thermistor dan VR1. c. Thermistor dipasang pada bagian atas dari VR1 dimaksudkan supaya pada saat suhu naik tegangan pada titik triger ( basis Transistor = VR1 ) akan mengalami kenaikan. d.



Anda bisa menukar posisi thermistor dengan VR1 dengan tujuan agar rangkaian alarm akan aktif pada saat suhu mengalami penurunan



3.2 Kelebihan dan Kelemahan Pengukuran Suhu 3.2.1 Termometer Raksa Kelebihan dari termometer air raksa yaitu sebagi berikut ini : 



Raksa tidak membasahi dinding tabung, sehingga pengukuran lebih teliti







Termometer raksa mempunyai jangkauan pengukuran besar -390C sampai 3570C 36







Raksa dapat dengan cepat mengambil kalor dari benda yang diukur sehingga suhu raksa dapat dengan mudah sama dengan suhu benda







Raksa mengilap sehingga mudah dilihat







Pemuaian raksa teratur terhadap kenaikan suhu.



Kelemahan dari termometer air raksa yaitu sebgai berikut ini : 



Harga raksa mahal dan susah dicari







Bila tabung pecah, raksa sangat berbahaya, gas beracun







Raksa tidak dapat digunakan mengukur lebih rendah dari -390 C,padahal suhu di kutub Utara dan Selatan lebih rendah daripada suhu tersebut.



Gambar 3.2.1 : Termmeter Air Raksa



3.2.2 Termometer Gas Kelebihan dari Termometer Gas yaitu sebagai berikut ini : 



Lebih teliti







Dapat mengukur suhu rendah karena titik bekunya -250°C







Dapat mengukur suhu tinggi karena titik didihnya 1500°C



Kelemahan dari Termometer Gas yaitu sebagai berikut ini : 



Pengukuran lambat



37



3.2.3 Termometer Tekanan Uap Kelebihan dari Termometer Tekanan Uap 



Mudah didapat







Hasil pengukurannya akurat



Kelemahan dari Termometer Tekanan Uap yaitu sebagai berikut ini: 



Tekanannya bergantung pada suhu







Penurunan suhu pada termometer tekanan uap menyebabkan kondensasi



3.2.4 Termometer Bimetal Kelebihan dari Termometer Bimetal yaitu sebagai berikut : 



Tahan dari goncangan







Tidak mudah terbakar







Harganya relatif Murah







Tahan lama, awet dan mudah dikalibrasikan







Dapat digunakan untuk termograf



Kelemahan Termometer Bimetal yaitu sebagai berikut ini : 



Memerlukan kalibrasi sering untuk menjaga akurasi respon terhadap perubahan suhu lambat







Kurang akurat



3.3. Aplikasi Macam-macam Pengukuran Suhu Efek Mekanik dalam kehidupan sehari- hari. 3.3.1



Termometer Air Raksa



38



Termometer air raksa masih banyak digunakan dalam bidang meteorologi, tetapi penggunaan pada bidang-bidang lain semakin berkurang, karena air raksa secara permanen sangat beracun pada sistem yang rapuh dan beberapa negara maju telah mengutuk penggunaannya untuk tujuan medis. Beberapa perusahaan menggunakan campuran gallium, indium, dan tin (galinstan) sebagai pengganti air raksa. 3.3.2 Termometer Gas Dalam kehidupan sehari-hari, termometer gas jarang digunakan. Termometer gas biasanya terdapat di Laboratorium untuk kegiatan penelitian. Selain itu, termometer gas juga banyak dipakai dalam kegiatan industri, misalnya di pabrik-pabrik farmasi dan yang sering berhubungan dengan gas dalam produksi. Jika sejumlah gas dipanaskan dan volumenya dijaga tetap, tekanannya akan bertambah. Sifat termometrik ini dimanfaatkan untuk mengukur suhu pada termometer gas. 3.3.3



Termometer Tekanan Uap



Termometer tekanan uap berguna dalam mengukur penurunan tekanan uap pada sifat koligatif larutan. Penurunan tekanan uap jenuh larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (fraksi mol) dari zat terlarut semakin besar. Tekanan uap suatu zat cair lebih tinggi dari tekanan uap jenuh larutan, perhatikan Gambar 11.1.



Gambar 3.3.1. Pengaruh adanya zat terlarut terhadap tekanan uap pelarut A murni dan adanya zat terlarut B Roult meneliti dan banyak melakukan eksperimen dalam berbagai campuran zat dan dia menyimpulkan hubungan antara penurunan tekanan uap suatu zat cair dengan konsentrasi larutannya, Hasil ekperimennya mengantarkan Roult untuk 39



menyederhanakan fenomena seperti dibawah ini :



tersebut



kedalam



persamaan



Dimana P = tekanan uap jenuh larutan Pº = tekanan uap jenuh pelarut murni XA = fraksi mol pelarut Sedangkan penurunan tekanan uap jenuh diakibatkan karena adanya fraksi zat terlarut di dalam pelarut.Sehingga besarnya penurunan sangat tergantung pada fraksi zat ini yang dinyatakan dalam persamaan;



Dimana : ΔP Pº XB



= penurunan tekanan uap jenuh pelarut = tekanan uap jenuh pelarut murni = fraksi mol zat terlarut



Dari hubungan di atas maka didapat, tekanan uap jenuh larutan:



P ΔP PºA



= tekanan uap larutan = penurunan tekanan uap jenuh larutan = tekanan uap jenuh pelarut murni



3.3.4 Termometer Bimetal Jika kendaraan bermotor melaju cepat, mesinnya cepat panas dan spidometer menunjukkan angka kelajuan yang besar. Jika kendaraan melaju pelan, mesin tidak cepat panas dan spidometer akan menunjukkan angka kelajuan yang kecil. Jenis termometer ini adalah termometer bimetal yang menggunakan logam sebagai bahan untuk menunjukkan adanya perubahan suhu 40



dengan prinsip logam akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Prinsip kerjanya, keping bimetal dibentuk spiral dan tipis. Ujung spiral bimetal ditahan, atau tidak bergerak dan ujung lainnya menempel pada gir penunjuk. Semakin besar suhu, keping bimetal semakin melengkung dan menyebabkan jarum penunjuk bergerak ke kanan ke angka yang lebih besar. Jika suhu turun, jarum penunjuk bergerak kekiri ke arah angka yang lebih kecil.Alat-alat teknologi yang menggunakan prinsip bimetal, antara lain termostat, sakelar otomatis pada setrika, alat pemberitahu kebakaran.



3.3.5 THERMISTOR Termistor sangat menguntungkan untuk mengukur temperatur, karena disamping harganya yang murah, termistor memiliki resolusi tinggi dan memiliki ukuran dan bentuk yang fleksibel. Nilai mutlak dari hambatannya sangat tinggi jadi untuk kabel yang panjang dan hambatan konstan bisa ditoleransi. Tanggapan yang lambat (1 ms sampai 10s) bukan hal yang merugikan untuk aplikasi umum. 1) Pendeteksi dan pengontrol temperaturTermistor-termistor disediakan sangat murah dan dapat diandalkan sebagai sensor temperaturyang memiliki rentang yang lebar. Contoh-contoh sederhana jarak dari alarm-alarm api pada pendeteksi tumor. Kadang-kadang termistor merupakan bagian dari osilator dan frekwensi keluarannya menjadi fungsi temperatur. 2) Compensasi Sebagian besar resistor dan penghubungpada PTC. Termistor dihubungkan pararel dengan NTC yang komponen-komponennya bisa di nonaktifkan dengan bantuan temperatur. 3) Seperti pada relay temperatur dan saklar. Kegunaan pada efek-efek terhadap pemanasan . Sebagai contoh, pengkarakteristikan dengan NTC bias digunakan untuk mengatur tegangan dan pada penundaan dan waktu sirkuit. Pengkarakterisasian dengan PTC digunakan untuk memproteksi gelombang.



41



4) Pengukuran yang tidak langsung pada parameterparameter lain. Ketika termistor mengalami pemanasan atau ketika termistor berada dekat dengan sumber kalor, termistor akan menilai perubahan yang bergantung pada temperatur yang dilingkiupinya. Disini bisa dipakai untuk mengatur tingkat pencairan, aliran gas, tingkat pemvakuman dan lain sebagainya. 5) Detektor gelombang yang memiliki panjang gelombang yang lebar. Aplikasi termistor pada fhoto detektor panjang gelombang dihasilkan pada salah satu detektor suhu yang disebut dengan termistor balometer.



BAB IV PENUTUP



Kesimpulan 



Pengukuran suhu adalah Pengukuran suhu dengan instrumentasi yang bekerja atas dasar perubahan dimensi mekanik akibat perubahan suhu.







Prinsip Kerja thermometer raksa yaitu Cembul termometer zat cair dalam gelas dikenakan pada lingkungan yang akan diukur suhunya, kenaikan suhu menyebabkan zat cair dalam cembul memuai dan naik didalam kapiler dan akan menunjukkan skala suhu, biasanya dapat dipakai sampai 600 F (301,3) diperluas 1000 F(523,6 C)







Prinsip Kerja termometer gas yaitujika suatu gas ada di dalam sebuah bejana pada volume konstan kemudian tekanan serta suhunya diubah- ubah maka perbandingan antara tekanan gas dan suhunya konstan pula







Prinsip Kerja termometer tekanan uap yaitu jika sebuah bejana tertutup diisi sebagian cairan, maka ruangan diatas tersebut akan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu dinaikkan, maka cairan yang menguap 42



akan lebih banyak dan tekanan akan meningkat. Penurunan suhu akan mengakibatkan terjadinya kondensasi sebagian uap dan tekanan akan turun. Jadi tekanan uap bergantung pada suhu 



Prinsip Kerja termometer bimetal yaitu bila keping dikenakan pada suhu yang lebih tinggi dari suhu peningkatnya dan akan membengkok ke suatu arah, bila dikenakan pada suhu yang lebih rendah dari suhu peningkatnya, ia akan membelok ke arah lain.



Daftar Pustaka



Alan S. Morris. 2001. Measurement and Instrumentation Principles, Alan S. Morris, Butterworth-Heinenman Karl Ehinger. 2008 Industrial temperature measurement, ABB Automation Product Raytek Corporation. 2003. Principles of Non-Contact Temperature Measurement. Berlin http://www.capgo.com/Resources/Temperature/FibreOptic/Fibre.html diakses tanggal 20 September 2016 (http://en.wikipedia.org/wiki/thermometer). Diakses tanggal 5 oktober 2016



https://id.wikipedia.org/wiki/Generator_termoelektrik Diakses tanggal 5 oktober 2016



43



44