Suhu mengacu pada panas atau dinginnya suatu benda. Secara khusus, ini adalah cara untuk menentukan energi kinetik partikel di dalam suatu objek. Semakin cepat pergerakan partikel; semakin tinggi suhunya dan sebaliknya. Suhu memiliki peran penting dalam hampir setiap bidang kehidupan kita sehari-hari serta dalam semua disiplin ilmu, mulai dari fisika hingga geologi.
Untuk menentukan seberapa panas batang besi, para fisikawan mengukurnya dalam suhu yang tepat, dan bukannya menyebutkan seberapa panas atau dingin batang besi tersebut.
Apa itu suhu? Definisi Suhu
Suhu adalah ukuran energi kinetik rata-rata partikel dalam suatu benda. Ketika suhu meningkat, gerakan partikel-partikel ini juga meningkat. Suhu diukur dengan termometer atau kalorimeter. Dengan kata lain, suhu menentukan energi internal dalam sistem tertentu.
Hubungan antara Suhu dan Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh sebuah benda karena gerakannya. Kita melihat berbagai energi kinetik dalam molekul karena semua molekul tidak bergerak dengan kecepatan yang sama. Ketika suatu zat menyerap panas, partikel-partikel bergerak lebih cepat, sehingga energi kinetik rata-rata dan oleh karena itu suhunya meningkat.
Seperti yang dinyatakan dalam teori kinetik-molekuler, suhu suatu zat terkait dengan energi kinetik rata-rata partikel zat tersebut. Ketika suatu zat dipanaskan, sebagian energi yang diserap disimpan di dalam partikel, sementara sebagian energi lainnya meningkatkan gerakan partikel. Hal ini dicatat sebagai peningkatan suhu zat.
Zat padat, cair, dan gas semuanya memiliki suhu. Partikel-partikel di dalam zat padat tidak bergerak, tetapi mereka memiliki gerakan getaran. Suhu meningkat ketika molekul bergetar lebih cepat. Titik leleh zat padat adalah suhu di mana gerakan getaran mengatasi gaya tarik-menarik yang menahan molekul-molekul dalam formasi padat.
Panas vs Suhu
Penting untuk memahami bahwa panas dan suhu tidaklah sama. Meskipun kedua konsep ini saling berkaitan, keduanya memiliki arti yang berbeda.
Panas menggambarkan perpindahan energi panas antara molekul dalam suatu sistem dan diukur dalam joule. Sebuah benda dapat memperoleh atau kehilangan panas, tetapi tidak dapat memiliki panas.
Panas bukanlah properti yang dimiliki oleh suatu objek atau sistem, melainkan ukuran perubahan. Suhu menggambarkan energi kinetik rata-rata molekul dalam suatu bahan atau sistem dan diukur dalam Celcius (°C), Kelvin (K), dan Fahrenheit (°F). Sebagai penutup, kita dapat mengatakan bahwa panas adalah perpindahan energi panas yang disebabkan oleh perbedaan suhu antar molekul.
Pengukuran Suhu
Karena molekul adalah partikel yang sangat kecil, kita harus menggunakan metode tidak langsung untuk mengukur energi kinetik molekul-molekul suatu zat. Saat panas ditambahkan ke zat, molekul bergerak lebih cepat. Peningkatan gerakan ini menyebabkan peningkatan kecil dalam volume, atau jumlah ruang, yang diambil oleh sebagian besar bahan. Ada alat yang menggunakan pemuaian zat untuk memberikan ukuran suhu secara tidak langsung. Alat semacam itu disebut termometer.
Baca Juga: Enam faktor utama pemilihan flow meter yang perlu dipertimbangkan
Bagaimana Termometer Mengukur Suhu?
Termometer adalah instrumen yang paling umum digunakan untuk mengukur suhu. Termometer yang paling sederhana adalah termometer cair. Termometer ini berupa tabung kaca tipis yang diisi dengan sejumlah kecil air raksa. Termometer mengukur suhu karena ekspansi termal. Peningkatan volume zat karena peningkatan suhu dikenal sebagai pemuaian termal.
Perubahan kecil pada suhu menyebabkan perubahan volume cairan. Namun, bentuk efek ini dimaksimalkan ketika cairan mengembang di dalam tabung tipis termometer. Ketika air raksa menjadi lebih panas, ukurannya bertambah besar dengan jumlah yang secara langsung berkaitan dengan suhu. Jadi, jika suhu meningkat 20 derajat, raksa akan mengembang dan naik ke atas skala dua kali lebih banyak daripada jika peningkatan suhu hanya 10 derajat.
Membuat skala Celcius lebih mudah karena didasarkan pada suhu es dan air mendidih. Ini adalah dua titik tetap. Ketika kita mencelupkan termometer ke dalam es, kita mengamati bahwa level air raksa menandai titik terendah pada skala kita, yaitu 0°C. Air raksa naik ke bagian atas termometer dan terbaca 100°C jika kita mencelupkannya ke dalam air mendidih. Skala termometer dibagi menjadi 100 interval dengan jarak yang sama antara 0°C dan 100°C.
Baca Juga: Definisi dan Klasifikasi Fluida
Apa yang dimaksud dengan Sensor Suhu?
Sensor suhu adalah RTD (Resistance Temperature Detector) atau termokopel, yang mengumpulkan data tentang suhu dari sumber tertentu dan mengubah data menjadi bentuk yang dapat dimengerti oleh perangkat atau pengamat. Sensor suhu digunakan dalam banyak aplikasi, seperti unit pemrosesan makanan dan perangkat medis. Jenis sensor suhu yang paling umum adalah termometer, yang mengukur suhu padatan, cairan, dan gas. Ini juga merupakan jenis sensor suhu yang umum, sebagian besar digunakan untuk tujuan non-ilmiah karena tidak begitu akurat. Berikut ini adalah beberapa sensor suhu selain termometer.
- Termokopel
- Detektor suhu resistor
- Termistor
- Sensor inframerah
- Semikonduktor
Baca Juga: Sifat Fluida yang harus kamu ketahui
Skala Suhu
Termometer mengukur suhu menurut skala pengukuran yang terdefinisi dengan baik. Tiga skala suhu yang paling umum adalah skala Fahrenheit, Celcius, dan Kelvin.
Skala Celcius & Skala Fahrenheit
Skala Celcius memiliki titik beku air pada 0ºC dan titik didih air pada 100ºC. Pada skala Fahrenheit, titik beku air berada pada 32ºF dan titik didih pada 212ºF. Perbedaan suhu satu derajat Celcius lebih besar daripada perbedaan suhu satu derajat Fahrenheit. Satu derajat pada skala Celcius adalah 1,8 kali lebih besar dari satu derajat pada skala Fahrenheit.
- 180/100 = 9/5
Skala Kelvin
Skala Kelvin adalah skala suhu yang paling umum digunakan dalam sains. Skala ini merupakan skala suhu absolut yang didefinisikan memiliki 0 K pada suhu serendah mungkin, yang disebut nol absolut. Titik beku dan titik didih air pada skala ini adalah 273,15 K dan 373,15 K. Tidak seperti skala suhu lainnya, skala Kelvin adalah skala absolut.
Skala ini banyak digunakan dalam karya ilmiah. Skala suhu Kelvin memiliki angka nol yang sebenarnya tanpa suhu negatif. Ini adalah suhu terendah yang secara teoritis dapat dicapai dan merupakan suhu di mana partikel-partikel dalam kristal yang sempurna tidak akan bergerak.
Baca Juga: Jenis Fluida yang harus kamu pahami
Hubungan antara Skala Suhu yang Berbeda
Hubungan antara ketiga skala suhu diberikan dalam tabel di bawah ini:
Contoh 1: Mengonversi skala suhu yang berbeda, Suhu ruangan umumnya didefinisikan sebagai 25ºC. Berapa suhu ruangan dalam ºF? Berapa suhu ruangan dalam K?
Kesetimbangan Termal
Tahukah Anda bahwa termometer mengukur suhunya sendiri, bukan suhu objek yang diukurnya?
Termometer bekerja berdasarkan fakta bahwa dua sistem yang ditempatkan dalam kontak termal (yang berarti perpindahan panas dapat terjadi di antara keduanya) akan mencapai suhu yang sama. Panas akan mengalir dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin hingga mencapai suhu yang sama. Benda-benda tersebut kemudian dikatakan berada dalam kesetimbangan termal, dan tidak ada perubahan lebih lanjut yang akan terjadi. Sistem berinteraksi dan berubah karena perbedaan suhu, dan perubahan ini akan berhenti ketika suhunya sama. Kesetimbangan termal terbentuk ketika dua benda bersentuhan satu sama lain dan dapat dengan bebas bertukar energi.
Baca Juga: Massa Jenis Fluida yang harus kamu ketahui
Suhu Absolut
Suhu absolut adalah suhu benda pada skala di mana 0 dianggap sebagai nol mutlak. Kelvin adalah salah satu skala suhu absolut yang paling umum. Suhu di mana sebuah benda berada dalam kondisi energi serendah mungkin disebut nol mutlak. Ketika molekul mencapai suhu ekstrem ini, gerakannya turun ke nilai nol. Dalam kasus molekul, energi kinetiknya akan berkurang menjadi nol atau dapat diabaikan. Nol mutlak juga merupakan suhu terendah yang dapat dideteksi oleh termometer gas. Pada suhu ini, tidak ada perangkat elektronik konvensional yang berfungsi, dan tidak ada organisme hidup yang dapat bertahan hidup.
Baca Juga: Definisi dan Faktor yang mempengaruhi Densitas
Pengaruh Suhu
Peningkatan atau penurunan suhu menyebabkan berbagai perubahan dalam proses fisika dan kimia kehidupan. Beberapa di antaranya diberikan di bawah ini :
- Suhu memengaruhi kelarutan, densitas, tekanan uap, dan sifat fisik berbagai bahan serta konduktivitas listrik
- Laju reaksi kimia juga dipengaruhi oleh suhu.
- Radiasi termal dari permukaan benda juga dipengaruhi oleh suhu.
Baca Juga: Definisi, Arti, dan Perhitungannya Viskositas
Kesimpulan
dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu “Denifisi, Pengukuran, dan Satuan Suhu”. Kami sudah merangkum beberapa pertanyaan umum seputar suhu, berikut pertanyaannya :
P1: Apakah zat memuai atau mengerut ketika semakin panas?
J1: Saat suhu naik, zat memuai. Panas menyebabkan molekul dan atom benda bergetar lebih cepat. Ketika atom bergetar lebih cepat, ruang antar atom bertambah. Gerakan dan jarak partikel menentukan keadaan materi zat tersebut. Hasil akhir dari peningkatan gerakan molekul adalah benda tersebut mengembang dan mengambil lebih banyak ruang.
P2: Keadaan materi manakah yang memiliki suhu tertinggi?
J2: Gas memiliki suhu tertinggi.
P3: Skala suhu apa yang paling umum di seluruh dunia?
J3: Celcius adalah skala suhu yang paling umum di dunia.
P4: Berapa suhu terdingin yang mungkin terjadi?
J4: Nol absolut adalah suhu terdingin yang mungkin terjadi.
P5: Skala suhu apa yang paling sering digunakan oleh para ilmuwan?
J5: Kelvin adalah skala suhu yang paling umum digunakan oleh para ilmuwan.
Referensi: byjus.com
