Ketika kamu demam, kamu dapat merasakan panas suhu tubuhmu dengan indra perasa. Kamu juga bisa mengecek suhu tubuhmu dengan termometer. Tapi pada suhu berapa kamu mengalami sakit demam? Di bab ini, kamu akan mempelajari suhu dan kalor.
Suhu
Suhu adalah tingkat (derajat) yang menyatakan panas suatu benda. Panas disebut juga dengan istilah kalor. Kamu dapat merasakan suhu dengan indra perasamu. Namun, indra perasa bukan pengukur suhu yang tidak akurat. Benda yang diukur suhunya dengan indra perasa akan menghasilkan ukuran kualitatif yang tidak dapat digunakan sebagai acuan.
Pengukuran suhu harus diukur secara kuantitatif dengan alat ukur suhu yaitu termometer.
Jenis-Jenis Termometer
Termometer zat cair
Termometer ini berupa tabung kapiler yang terbut dari kaca yang dilengkapi dengan skala suhu. Zat cair yang digunakan adalah raksa atau alkohol jenis tertentu yang terletak pada bagian reservoir/ labu termometer.
Raksa memiliki warna yang mengkilat dan cepat bereaksi ketika terjadi perubahan suhu. Raksa memiliki rentang suhu yang lebar. Titik bekunya -38°C dan titik didih 350°C.
Alkohol pengisi termometer biasanya diberi pewarna biru atau merah. Jenis alkohol yang digunakan menentukan rentang suhu yang dapat diukur. Alkohol mudah menguap dan lebih aman sebagai pengisi termometer dibandingkan dengan raksa yang sifatnya sangat beracun.
Termometer yang menggunakan zat cair, yaitu termometer laboratrium dan termometer suhu badan.
Baca juga: Objek Ilmu Pengetahuan dan Pengamatannya
1) Termometer laboratorium
Skala -10°C sampai 110°C menggunakan raksa, atau alkohol.
2) Termometer suhu badan
Termometer ini digunakan untuk mengukur suhu badan manusia. Skala antara 35°C sampai 42°C . Pipa di bagian bawah dekat labu dibuat sempit sehingga pengukuran lebih teliti, karena raksa tidak segera turun ke labu/ reservoir
Termometer Bimetal
termometer ini memanfaatkan dua buah keping logam yang memiliki koefisien muai berbeda. Ketika terkena perubahan suhu maka bimetal akan melengkung ke arah tertentu.
Termometer Kristal Cair
Warna kristal cair pada termometer jenis ini akan berubah jika suhu berubah. Biasanya digunakan untum mengukur suhu tubuh, suhu akuarium, dan sebagainya .
Pengukuran Suhu
Selanjutnya dalam materi Suhu dan Kalor akan membahas suhu. Dalam mengukur suhu, digunakan beberapa skala suhu, yaitu Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin. Untuk satuan SI yang digunakan adalah Kelvin. Skala Kelvin tidak dinyatakan dalam derajat, namun menggunakan nol mutlak. Jika suhu nol dalam skala Kelvin, maka tidak ada energi panas pada suatu benda. Angka pada titik tetap bawah dan titik tetap atas menunjukan perbedaan keempat skala suhu termometer tersebut.
Perbandingan Skala
Dengan memperhatikan titik tetap bawah (dibandingkan mulai dari nol semua), perbandingan angka suhunya= tC : tR : (tF – 32) : (tK-273) = 5 : 4 : 9 : 5.
Contoh menentukan konversi skala suhu dari Celcius ke Fahrenheit:
maka,
Pemuaian Zat
Peristiwa bertambahnya ukuran akibat kenaikan suhu dinamakan dengan pemuaian. Semangat terus teman-teman memahami materi Suhu dan Kalor.
Baca juga: Klasifikasi Makhluk Hidup, Simak Penjelasannya
Pemuaian Zat Padat
Pemuaian pada zat padat bisa terjadi, namun sulit untuk mengamatinya secara langsung. Contoh ketika kamu menuangkan kopi panas ke dalam gelas. Tiba-tiba gelas tersebut retak. Hal ini terjadi karena pemuaian tidak merata pada gelas.
Zat padat dapat memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Pemuaian dan penyusutan terjadi di semua bagian benda (panjang, lebar, tebal). Jika mengalami kenaikan suhu, atom dan molekul penyusun logam akan bergetar lebih cepat, sehingga logam tersebut akan memuai ke segala arah.
Sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan lainnya pada pembangunan jembatan. Hal ini dilakukan agar besi baja tidak melengkung karena memuai di siang hari yang cuacanya panas dan menyusut di malam hari.
Pertambahan panjang benda karena pemuaian pada jenis logam yang berbeda akan beda pula hasilnya. Koefisien muai panjang merupakan besaran yang menentukan pemuaian panjang zat padat. Koefisien muai panjang suatu zat padat adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang zat itu jika suhunya dinaikkan 1°C .
Contoh, muai panjang kaca pyrex 3×10 berarti jika 1 meter kaca suhunya bertambah 1°C maka panjangnya bertambah 0,000003 meter. Itulah mengapa kaca pyrex digunakan di laboratorium, karena nilai muai panjangnya lebih kecil dibandingkan jenis kaca pada umumnya. Perhatikan tabel muai panjang beberapa bahan di bawah ini:
| No | Jenis Bahan | Koefisien Muai Panjang (/°C) |
|---|---|---|
| 1 | Kaca | 0,000009 |
| 2 | Kaca Pyrex | 0,000003 |
| 3 | Alumunium | 0,000026 |
| 4 | Kuningan | 0,000019 |
| 5 | Baja | 0,000011 |
| 6 | Tembaga | 0,000017 |
Rumus Muai Panjang
Pertambahan panjang = panjang akhir – panjang mula-mula
Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat
Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas benda karena menerima kalor. Peristiwa ini terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Muai luas mempunyai koefisien muai sebesar 2X koefisien muai panjang.
Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume zat padat karena menerima kalor. Muai volume terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar, dan tebal. Nilai koefisien muai volume yaitu 3X koefisien muai panjang.
Pemuaian Zat Cair dan Gas
Selain zat padat, zat cair dan gas juga mengalami pemuaian. Zat padat mengalami muai panjang, luas, dan volume. Sedangkan pada zat cair dan gas hanya mengalami muai volume. Pemuaian zat cair relatif lebih mudah teramati dibandingkan dengan pemuaian zat padat.
Pada gas juga mengalami pemuaian. Contohnya ban mobil yang meletus terjadi karena kenaikan suhu dalam ban akibat gesekan roda dengan aspal.
Kalor dan Perpindahannya
Kalor
merupakan energi panas yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Satuan SI untuk kalor adalah Joule (J). Untuk takaran gizi makanan lebih populer dinyatakan dalam kalori atau kilokalori (kkal atau Kal).
Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air hingga naik sebesar 1°C .
1 kalori = 4,184 J, sering dibulatkan menjadi 4,2 J.
Jenis benda akan memengaruhi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda hingga suhu tertentu. Besaran yang digunakan untuk menunjukkan hal ini adalah kalor jenis.
Daftar kalor jenis beberapa bahan:
| Bahan | Kalor Jenis (J/(kg.K)) |
|---|---|
| Air | 4.184 |
| Alkohol | 2.450 |
| Alumunium | 920 |
| Karbon | 710 |
| Pasir (Grafit) | 664 |
| Besi | 450 |
| Tembaga | 380 |
| Perak | 235 |
Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda bergantung pada jenis benda itu. Semakin besar kenaikan suhu benda, kalor yang diperlukan semakin besar pula. Semakin besar massa benda, kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu semakin besar pula.
Sehingga diperoleh rumus :
Kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu = kalor jenis x massa benda x kenaikan suhu. 
Perubahan wujud dapat diamati sehari-hari. Contoh ketika memasak air, untuk mendidihkan air diperlukan kalor. Jadi, kalor yang dibutuhkan untuk mengubah wujud zat dinamakan kalor laten.
Kalor Penguapan/ Pengembunan :
Kalor Lebur/ Beku:
Keterangan:
Q = kalor yang dibutuhkan/dilepas untuk berubah wujud (J)
m = massa zat yang berubah wujud (kg)
L = kalor lebur atau kalor beku (J/kg)
U = kalor penguapan atau kalor pengembunan (J/kg)
Perpindahan Kalor
Selanjutnya materi Suhu dan Kalor akan membahas kalor, semangat memahami materinya. Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor bisa melalu tiga cara, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.
Baca juga: Energi dalam Sistem Kehidupan, Yuk Simak Materinya
Konduksi
Konduksi adalah perpindahan kalor melalui benda tanpa disertai perpindahan partikel-partikel benda tersebut. Contohnya ketika kamu mengaduk kopi yang panas dengan sendok alumunium, lama-kelamaan tanganmu akan merasakan panas. Saat suhu naik, partikel benda bergetar lebih cepat. Kalor berpindah, partikel tidak ikut berpindah. Partikel satu akan membentur partikel lainnya sehingga partikel yang terkena benturan tersebut akan bergetar makin cepat, akibatnya suhu makin tinggi.
Konveksi
Konveksi adalah perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain bersama dengan gerak partikel-partikel bendanya. Contonya air yang mendidih akan bergerak ke atas ketika memasak air. selain itu angin barat dan anginb laut.
Radiasi
Radiasi/ pancaran adalah perpindahan kalor tanpa memerlukan medium. Contohnya, ketika menjemur pakaian dan ketika menghadapkan telapak tangan mu ke api unggun.
Semakin panas benda dibandingkan dengan panas lingkungan sekitar, maka semakin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya. Semakin luas permukaan benda panas, makin besar pula kalor yang diradiasikan ke lingkungannya.
Jika suhu benda rendah, maka semakin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya. Jika luas permukaan benda semakin dingin, maka makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya.
Makin rendah suhu benda, makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya. Makin luas permukaan benda dingin, makin besar pula kalor yang diterima dari lingkungannya.
Cukup sekian materi suhu dan kalor kali ini. Semoga bermanfaat.
Referensi:
Widodo W, Rachmadiarti F, Hidayati SN. 2017. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII Semester 1. Jakarta (ID): Pusat Kurikulum dan Perbukuan, Balitbang, Kemendikbud.
