BAB I

PENDAAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda dan alat

yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer. 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.

Termometer dan termokopel, merupakan alat yang untuk digunakan mengukur

suhu demikian halnya juga dengan kalorimeter dan thermostat. Kalorimeter dan

termostat adalah alat yang menggunakan prinsip perubahan suhu untuk kemajuan

dibidang teknologi. Ke empat alat ini terdiri dari beragam macam jenis sesuai dengan

fungsinya. Oleh karena itu pada makalah ini ke empat alat tersebut akan dibahas,

berdasarkan prinsip kerja, jenis jenisnya, hingga cara pengukurannya.�

1.2. Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan thermometer ?

2. Apakah yang dimaksud dengan kalorimeter ?

3. Apakah yang dimaksud dengan termokopel ?

4. Apakah yang dimaksud dengan thermostat ?

1.3. Tujuan

1. Untuk mengetahui apa itu thermometer

2. Untuk mengetahui apa itu thermometer kalorimeter

3. Untuk mengetahui apa itu thermometer termokopel

4. Untuk mengetahui apa itu thermometer thermostat

BAB II

ISI

TERMOMETER

A. Sejarah Penemuan Termometer

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 diberi nama 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.

Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Termometer Merkuri adalah jenis

termometer yang sering digunakan oleh masyarakat awam. Merkuri digunakan pada alat

ukur suhu termometer karena koefisien muainya bisa terbilang konstan sehingga perubahan

volume akibat kenaikan atau penurunan suhu hampir selalu sama.

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 poin 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.

B. Pengertian

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur),

ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti

panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-

macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa. Thermometer yang kita

kenal sebagai alat pengukur suhu tersebut terdiri dari empat skala yaitu, skala Celcius,skala

Fahrenheit skala Reamur, dan skala Kelvin. Namun skala yang paling sering kita gunakan

adalah skala celcius.

C. Skala Skala Termometer�Beberapa ilmuwan telah menentukan titik acuan dalam termometer. Skala yang

mereka tentukan menjadi dasar penentuan skala suhu. Ilmuwan yang dimaksud antara lain:

a. Anders Celcius (1701 1744). la membuat termometer dengan titik beku air pada�

skala 0 dan titik didih air pada skala 100. Termorneter buatannya dikenal sebagai

termometer Celcius dengan satuan suhu dalarn dcrajat Celcius (°C). Jadi, termometer

celsius mcmpunyai titik bawah 100 C dan titik atasnya 1000 C.

b. Gabriel Daniel Fahrenheit (1686 1736). Ia menetapkan titik beku air pada skala 32°�

sebagai titik acuan bawah dan titik didih air pada skala 2120 sehagai titik acuan atas.

Termometer hasil rancangannya disebut termometer Fahrenheit dengan satuan

suhu derajat Fahrenheit (°F).

c. Antoine Ferchault de Reamur (1683 1757). Termometer rancangannya disebut�

sebagai termometer Reamur dengan titik acuan hawah 00 R dan titik acuan atas 800

R.

d. Lord Kelvin (1824 1904). ia merancang termometer yang dikenal sebagai�

termometer Kelvin. Termometer ini mempunyai titik acuan bawah 273 dan titik

acuan atas 373. Skala satuan suhu termometer ini dinyatakan dalam Kelvin (K).

Berdasarkan penetapan dan ilmuwan ilmuwan ini, kita dapat mengenal 4 macam�

skala (derajat) dalam suhu, yaitu Celcius (°C), Fahrenheit (°F), Rearnur (°R, dan Kelvin

(K). Perhatikan penetapan skala beberapa termometer pada Gambar skema skala suhu C, R,

F dan K.

Gambar : skema skala suhu C, R, F dan K

Perbandingan skala antara temometer Celcius, termometer Reaumur, dan

termometer Fahrenheit adalah:

C : R : F = 100 : 80 : 180

C : R : F = 5 : 4 : 9 (±32)

D. Jenis Jenis Terometer�Berdasarkan penggunaannya, thermometer dibagi atas berikut :

a. Termometer klinis

Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi

dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas

wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah

pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala

pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

b. Termometer laboratorium

Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah

panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skalanya bertambah. Agar

termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa

kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer

(reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang

konduktor.

c. Termometer ruangan

Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada

dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya

yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C .

d. Termometer digital

Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip

kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Pada termometer

digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan

pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam

bentuk angka yang langsung bisa dibaca.

e. Termokpel

Merupakan termometer yang menggunakan bahan bimetal sebagai alat pokoknya.

Ketika terkena panas maka bimetal akan bengkok ke arah yang koefesiennya lebih

kecil. Pemuaian ini kemudian dihubungkan dengan jarum dan menunjukkan angka

tertentu. Angka yang ditunjukkan jarum ini menunjukkan suhu benda.

Seperti kita ketahui bahwa zat cair sebagai bahan pengisi thermometer ada dua

macam, yaitu air raksa dan alkohol. Ternyata zat cair tersebut memiliki beberapa

keuntungan dan kerugian, yang ditulis sebagai berikut :

a. Termometer air raksa.

Berikut ini beberapa keuntungan air raksa sebagai pengisi termometer, antara lain :

Air raksa tidak membasahi dinding pipa kapiler, sehingga pengukurannya

menjadi teliti.

Air raksa mudah dilihat karena mengkilat.

Air raksa cepat mengambil panas dari suatu benda yang sedang diukur.

Jangkauan suhu air raksa cukup lebar, karena air raksa membeku pada suhu � 40 0C dan mendidih pada suhu 360 0 C.

Volume air raksa berubah secara teratur.

Selain beberapa keuntungan, ternyata air raksa juga memiliki beberapa kerugian,

antara lain:

Air raksa harganya mahal.

Air raksa tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah.

Air raksa termasuk zat beracun sehingga berbahaya apabila tabungnya pecah.

b. Termometer alkohol

Keuntungan menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

Alkohol harganya murah.

Alkohol lebih teliti, sebab untuk kenaikan suhu yang kecil ternyata alkohol

mengalami perubahan volume yang besar.

Alkohol dapat mengukur suhu yang sangat rendah, sebab titik beku alkohol

130� 0C.

Kerugian menggunakan alkohol sebagai pengisi termometer, antara lain :

Membasahi dinding kaca.

Titik didihnya rendah (78 0C)3) Alkohol tidak berwarna, sehingga perlu

memberi pewarna dahulu agar dapat dilihat.

Mengapa air tidak dipakai untuk mengisi tabung termometer? Alasannya karena

air membasahi dinding kaca, jangkauan suhunya terbatas, perubahan volumenya kecil,

penghantar panas yang jelek. Termometer air raksa banyak dipakai dalam kehidupan

sehari-hari, misalnya untuk mengukur panas badanmu digunakan thermometer demam.

Sedangkan untuk mengukur suhu suatu ruangan digunakan termometer dinding.

E. Prinsip Kerja Termometer

Thermometer yang paling umum digunakan adalah thermometer air raksa. Oleh

karena itu, pada bagian berikut ini akan dibahas prinsip kerja thermometer raksa. Alat ini

terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca degan kandungan air raksa di

ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa

udara. Jika temperature meningkat, merkuri akan mengembang naik kearah 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 :

Adapun cara kerja termometer secara umum adalah :

1. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal.

2. Perubahan suhu lingkungan disekitar termometer direspon air raksa dengan

perubahan volume.

3. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut ketika

suhu menurun.

4. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.

F. Cara Mengukur Suhu Tubuh dengan Termometer

Mengukur suhu tubuh dengan thermometer biasanya dengan meletakannya pada lipatan

lipatan tubuh.� Ada 3 cara untuk mengukur suhu tubuh, yaitu: melalui dubur, mulut dan di

bawah ketiak. Yang perlu diingat adalah suhu yang diukur melalui dubur lebih tinggi 0,5

derajat celcius dibandingkan suhu yang diukur melalui mulut. Suhu yang diukur di bawah

ketiak lebih rendah 0,5 derajat celcius dibandingkan suhu yang diukur melalui mulut. Cara

yang mana saja dapat digunakan sesuai situasi dan kondisi yang mungkin. Yang penting saat

berkonsultasi dengan dokter jangan lupa disebutkan bagaimana cara mengukur suhu

tubuhnya.

a. Langkah-langkah untuk mengukur suhu tubuh melalui dubur (untuk bayi):

beri jeli atau pelumas pada ujung thermometer

baringkan bayi dalam posisi tengkurap

masukkan ujung termometer ke dalam dubur bayi kurang lebih sedalam 3,5 cm

diamkan selama 3 menit, bayi tetap dalam posisi tengkurap

keluarkan termometer dari dubur bayi dan bacalah hasilnya

b. Langkah-langkah untuk mengukur suhu tubuh melalui mulut:

letakkan ujung termometer di bawah lidah

tutup mulut selama 3 menit

keluarkan termometer dari mulut dan bacalah hasilnya

c. Langkah-langkah untuk mengukur suhu tubuh di bawah ketiak:

letakkan termometer di bawah ketiak dengan posisi lengan ke arah bawah

silangkan lengan di depan dada

tunggu sekitar 5 menit

G. Pembacaan Hasil Dan Penulisan Hasil

Cara membaca skala termometer sama halnya seperti penggunaan alat ukur pada

umumnya, yakni dengan melihat angka pada skala termometer, biasanya skala dapat

langsung dibaca pada batas air raksa yang naik (jika menggunakan termometr raksa).

Demikian halnya dengan jenis thermometer yang lain.

Untuk penulisan hasil thermometer biasanya dituliskan dalam skala celcius, tetapi

thermometer juga dapat dituliskan dengan dua skala lainnya yaitu reamur, dan Fahrenheit.

Kita dapat menentukan sendiri skala suatu termometer. Skala termometer yang kita buat

dapat dikonversikan ke skala termometer yang lain apabila pada saat menentukan titik

tetap kedua termometer berada dalam keadaan yang sama. Misalnya, kita akan

menentukan skala termometer X dan Y. Termometer X dengan titik tetap bawah Xb dan

titik tetap atas Xa. Termometer Y dengan titik tetap bawah Yb dan titik tetap atas Ya. Titik

tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer di atas adalah suhu saat es melebur dan

suhu saat air mendidih pada tekanan 1 atmosfer.Dengan membandingkan perubahan

suhu dan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan

sebagai berikut.

Keterangan:

Xa = titik tetap atas termometer X

Xb = titik tetap bawah termometer X

Tx = suhu pada termometer X

Ya = titik tetap atas termometer Y

Yb = titik tetap bawah termometer Y

Ty = suhu pada termometer Y

Atau dengan menggunakan rumus perbandingan skala satuan suhu antara

temometer Celcius, termometer Reaumur, dan termometer Fahrenheit adalah:

C : R : F = 100 : 80 : 180

C : R : F = 5 : 4 : 9 (±32)

Tambahan :

Satuan derajat temperatur suhu adalah dengan lambang derajat, yaitu pangkat nol

setelah angka suhu dan diikuti dengan jenis standarnya. Misalnya C untuk celcius, R

untuk reamur dan F untuk fahrenheit. Namun untuk Kelvin tidak membutuhkan pangkat

nol setelah angka satuan suhu.

Biasanya terdapat dua macam skala, yaitu skala dalam satuan newton (N) dan dalam

satuan gram (g). untuk menentukan besarnya gaya, langsung dapat dilihat pada skala dalam

newton. Batas ketelitian atau nilai skala terkecil pada dinamometer berbeda-beda, namun

biasanya yang sering digunakan dilaboratorium adalah 0,1 N. misalnya pada skala penunjuk

memperlihatkan hasil 0,6 N. maka, besarnya gaya adalah 0,6 ± 0,1 N (batas ketelitian).

H. Kalibrasi Termometer

Kalibrasi termometer adalah proses membuat skala pada sebuah termometer. Pada

tahun 1742 Anders Celsius mempublikasikan sebuah buku berjudul Penemuan Skala�

Temperatur Celsius yang diantara isinya menjelaskan � metode kalibrasi alat termometer

seperti dibawah ini:

Letakkan 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.

Dengan cara yang sama, tandai poin termometer disaat seluruh air tersebut mendidih

seluruhnya saat dipanaskan.

Bagi 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. Berikut ini beberapa langkah melakukan kalibrasi termometer.

1. siapkan sebuah termometer air raksa atau termometer alkohol tanpa skala.

2. siapkan es secukupnya.

3. siapkan air secukupnya.

4. siapkan sebuah pemanas air yang bisa digunakan untuk memanaskan air hingga

mendidih.

5. masukkan es dan air ke dalam sebuah wadah (air dan es mempunyai massa yang

sama). Setelah itu, masukkan termometer ke dalam wadah yang berisi air dan

es.Pada mulanya termometer bersentuhan dengan udara sehingga termometer

lebih panas dari es. Setelah dimasukkan ke dalam wadah, panjang kolom air

raksa akan berkurang karena campuran air dan es lebih dingin. Biarkan hingga

panjang kolom air raksa tidak berubah (permukaan atas air raksa tidak

bergerak). Ketika panjang kolom air raksa tidak berubah, campuran es batu dan

air telah berada dalam kesetimbangan termal. Tandai posisi kolom air raksa

tersebut (tandai bagian ujung atas kolom air raksa). Ini adalah suhu titik es atau

titik beku air.

6. didihkan air menggunakan pemanas listrik atau kompor.

7. Masukkan termometer ke dalam wadah yang berisi air yang sedang dipanaskan.

Ketika air semakin panas atau suhu air meningkat, panjang kolom air raksa juga

semakin bertambah (permukaan air raksa bergerak ke atas). Setelah air

mendidih, permukaan atas raksa berhenti bergerak.

8. Tandai ujung kolom air raksa tersebut. Ini adalah temperatur titik didih air atau

titik uap.

Apabila anda ingin membuat skala Celcius, jarak antara kedua tanda dibagi menjadi

100 garis di mana jarak antara setiap garis harus sama. Tanda bagian bawah = 0o C,

sedangkan tanda bagian atas = 100o C.

Suhu titik es dan suhu titik uap bergantung pada tekanan udara. Karenanya

termometer yang dikalibrasi di tempat yang tekanan udaranya berbeda akan memberikan

hasil berbeda. Termometer raksa yang biasa digunakan dikalibrasi pada tekanan udara 1

atmosfer sehingga suhu titik beku air adalah 0 oC dan suhu titik didih adalah 100 oC.

Termometer biasa seperti termometer raksa atau termometer alkohol, biasanya

bersifat terbatas. Termometer tersebut tidak bisa digunakan untuk mengukur suhu yang

sangat rendah (lebih rendah dari 0oC) atau suhu yang sangat tinggi (lebih tinggi dari

100oC). Antara lain skala celcius dan skala Fahrenheit. Skala yang paling banyak digunakan

saat ini adalah skala celcius (nama lain skala celcius adalah skala centigrade. Centigrade =

seratus langkah). Skala Fahrenheit paling banyak digunakan di Amerika Serikat, mungkin

pingin beda sendiri kali ;) Skala suhu yang cukup penting dalam bidang sains adalah skala

mutlak alias skala Kelvin

KALORIMETER

A. Sejarah Penemuan Kalorimeter

Penemu alat ukur Kalorimeter adalah Joseph

Black. Joseph Black adalah seorang ahli kimia-fisika

dari Skotlandia, menjabat profesor di Universitas

Edinburgurh, kelasnya selalu dipenuhi murid-murid

dari seluruh Eropa yang inginmendengarkan kuliahnya

yang sering disertai demonstrasi percobaan yang

menarik. Beberapa percobaan yang Black lakukan

ketika mengajar masih sering dilakukan oleh guru

kimia sekolah saat ini, misalnya menambahkan karbon

dioksida ke lilin yang menyala di dalamstoples, dan mengeluarkannya melalui selang ke

larutan kalsium.

Joseph Black menghabiskan banyak waktunya untuk mengamati perpindahan kalor.

Karena sering berkutat di laboratorium, ia berhasil mendapatkan penemuan yang sangat

penting di tahun 1761, yaitu kalor laten. Kalor laten adalah kalor yang diserap oleh suatu

zat, bukan untukmenaikkan suhu zat tersebut, tetapi digunakan untuk mengubah wujudnya.

Kita dapat mengamati kalor laten dalam kehidupan sehari-hari, misalnya, ketika air (zat cair)

yangdipanaskan berubah menjadi uap air (zat gas).

Joseph Black juga membuktikan bahwa setiap benda menyerap kalor yang berbeda

untukmenaikkan suhunya sebanyak satu derajat. Inilah yang sebenarnya kita ukur

ketikamenggunakan kalorimeter, alat yang diciptakan oleh Balck. Black jugalah orang

yangdianggap sebagai penemu gas karbon dioksida. Joseph Black adalah guru dari James

Watt, penemu mesin uap yang justru lebih terkenaldaripada Black sendiri. temuan-tenuan

black terbukti bermanfaat bagi Watt untuk semakinmeningkatkan kinerja mesin uapnya.

B. PENGERTIAN KALORIMETER

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat

dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari

energi listrik menjadi energi kalor sesuai dengan Hukum Kekekalan energi yang menyatakan

energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan.

C. FUNGSI KALORIMETER

Kalorimeter tidak hanya digunakan untuk mengukur kalor jenis bahan logam,

melainkan dapat juga digunakan untuk keperluan lain yang berkaitan dengan kalor (jumlah

kalor). Beberapa kegunaan Kalorimeter yang lain adalah untuk menunjukkan asas Black,

mengukur kesetaraan kalor listrik, mengukur kalor lebur es, mengukur kalor uap, dan

mengukur kalor jenis cairan.

D. JENIS JENIS KALORIMETER�Kalorimeter dibedakan menjadi 2 yaitu :

1. Kalorimeter Bom

Kalorimeter Bom (Bomb Kalorimeter) adalah alat yang digunakan untuk mengukur

jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam 02 berlebih)

suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Pengukuran calorimeter bom dilakukan pada

kondisi volume konstan tanpa aliran atau dengan kata lain reaksi pembakaran dilakukan

tanpa menggunakan nyala api melainkan menggunakan gas oksigen sebagai pembakar

dengan volume konstan atau tegangan tinggi. Karena reaksi yang berlangsung dalam

Kalorimeter bom ini merupakan reaksi yang berlangsung pada volume tetap, perubahan

kalor yang terjadi didalam sistem akan sama dengan perubahan energi dalamnya.

Kalorimeter terdiri dari sebuah bom (wadah tempat berlangsungnya reaksi pembakaran,

biasanya terbuat dari bahan stainless steel), dan sejumlah air yang dibatasi dengan wadah

kedap panas. Berikut adalah Bagian bagian kalorimeter Bom :�

Keterangan :

a) Thermometer berguna untuk mengukur suhu

b) Pengaduk berguna untuk mengaduk air pendingin

c) Katup oksigen berguna untuk memasukkan oksigen dari tabung

d) Cawan untuk meletakkan bahan / sampel yang akan di bakar

e) Kawat penyala untuk membakar

f) Bom yaitu tempat terjadinya pembakaran

g) Jacket air yaitu jacket untuk peletakkan bom

Cara Kerja Kalorimeter Bom :

a) Sejumlah tertentu zat yang akan diuji ditempatkan dalam cawan platina dan sebuah

kumparan besi yang diketahui beratnya (yang juga akan dibakar) ditempatkan pula� �

pada cawan platina sedemikian sehingga menempel pada zat yang akan diuji.

b) Kalorimeter bom kemudian ditutup dan tutupnya lalu dikencangkan

c) Setelah itu bom diisi dengan O� � 2 sehingga tekanannya mencapai 25 atm

d) Kemudian bom dimasukkan ke dalam Kalorimeter yang diisi air� �e) Setelah semuanya tersusun, sejumlah tertentu aliran listrik dialirkan ke kawat besi

dan setelah terjadi pembakaran, kenaikan suhu diukur sebagai fungsi waktu setelah

penyalaan. Pada saat pembakaran suhu bomb tinggi, oleh karena itu keseragaman

suhu air disekeliling bomb harus dijaga dengan suatu pengaduk. Selain itu dalam

beberapa hal tertentu diberikan pemanasan dari luar melalui selubung air untuk

menjaga supaya suhu seragam agar kondisi bejana air diabatic.

f) Kapasitas panas (atau harga air) bom, calorimeter, pengaduk, dan thermometer� �

ditentukan dengan percobaan terpisah dengan menggunakan zat yang diketahui

panas pembakarannya dengan tepat (Biasanya asam benzoat).

Contoh Kalorimeter Bom

Contoh Kalorimeter bom adalah Kalorimeter makanan. Kalorimeter makanan adalah

alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat, protein, atau lemak.

Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca

yang tingginya kurang lebih 19 cm dan garis

menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian

dasarnya melengkung ke atas membentuk

sebuah penyungkup. Penyungkup ini disumbat

dengan sebuah sumbat karet yang berlubang

di bagian tengah. Bagian atas tabung kaca ini

ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar.

Di dalam tabung kaca itu terdapat sebuah

pengaduk, yang tangkainya menembus tutup

ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari

tembaga. Ujung bawah pipa spiral itu

menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya menembus tutup

ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih terdapat lagi sebuah lubang, tempat

untuk memasukkan sebuah termometer ke dalam tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan

di atas sebuah keping asbes dan ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur

sangkar yang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik

yang akan dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping asbes itu

terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah kawat nikelin yang

berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes. Kawat nikelin itulah yang akan

menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa

logam untuk mengalirkan oksigen.

2. Kalorimeter sederhana / kalorimeter larutan

Pengukuran kalor reaksi selain kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan

menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang

dibuat dari gelas stirofoam.Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi

yang reaksinya berlangsung dalam fase larutan ( misalnya reaksi netralisasi asam basa /�

netralisasi, pelarutan dan pengendapan ).Pada kalorimeter ini, kalor reaksi = jumlah kalor

Gambar : Kalorimeter Makanan

yang diserap / dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan

diabaikan.

Dengan : = kapasitas kalor kalorimeter ( J / oC ) atau ( J / K )

= perubahan suhu ( oC atau K )

Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil maka dapat diabaikan sehingga

perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada kenaikan suhu larutan dalam

kalorimeter.

Dengan :

m = Massa air dalam kalorimeter ( g )

c = Kalor jenis air dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K )

= Perubahan suhu ( oC atau K )

Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap ( = nol ) sehingga

perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan entalpinya.

Suatu benda yang mempunyai suhu lebih tinggi dari fluida bila dicelupkan kedalam fluida,

maka benda tersebut akan melepaskan kalor yang akan diserap oleh fluida hingga tercapai

keadaan seimbang (suhu benda = suhu fluida).

Fenomena diatas sesuai dengan azas black yang menyatakan bahwa jumlah kalor

yang dilepaskan oleh benda sama dengan jumlah kalor yang diserap fluida. Jika diukur panas

jenis benda padat berupa logam dengan menggunakan kalorimeter. mula-mula benda dapat

dipanaskan dalam gelas kimia sehingga diasumsikan bahwa tempratur benda sama dengan

tempratur uap. Titik didih air tergantung pada tekanan udara dan kemudian menentukan

titik didih air berdasarkan tabel yang ada massa jenis zat padat dapat dihitung menggunakan

persamaan :

Dengan : = massa benda

= panas jenis benda

= temperatur benda mula-mula (setelah dipanaskan)

= temperatur air mula-mula

= temperatur kalorimeter saat keadaan seimbang

= massa air

= harga air kalorimeter

Adapun untuk menentukan massa air mula-mula ( ) dan massa air setelah di

panaskan ( ) adalah sebagai berikut :

= (Massa kalorimeter + pengaduk + air) (massa kalorimeter + pengaduk)�

(Massa gelas beker + air) (massa gelas beker)�Untuk menentukan harga air kalorimeter (H) dapat ditentukan dengan rumus

sebagai berikut :

Dengan : = massa benda (kg)

= panas jenis benda (J/kg.°K)

= suhu setelah dipanaskan (°K)

= suhu saat setimbang (°K)

= masa benda mula-mula (kg)

= suhu mula-mula (°K)

= Harga air kalorimeter

= 4200 J/kg.K

Didapatkan bahwa kalor merupakan bentuk energi yaitu energi panas. oleh karena

itu pada kalor berlaku hukum setelah energi jika dua buah benda yang suhunya barlainan

hukum kekelan energi jika dua buah benda yang suhunya berlainan disentukan atau

dicampur, benda yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor dan benda yang bersuhu

rendah akan menyerap kalor. banyaknya kalor yang dilepas sama dengan banyaknya kalor

yang diserap. pernyataan ini sesuai dengan pernyataan/azas blask yang menyatakan: Q

lepas = Q terima.

Dimana kalor jenis merupakan perbandingan diantara kapasitas panas dengan massa

benda = c = Q/(M . ∆t)Dimana c adalah kalor jenis, Q adalah jumlah kalor, adalah massa

benda dan ∆T adalah perubahan suhu perubahan suhu ini dapat dicari dengan T2 – T1.

Dimana suhu saat setimbang kurang dengan suhu mula – mula, kalor jenis zat disebut

dengan kalorimeter.

Semakin tinggi suatu benda maka semakin rendah massa benda. kapasitas kalor juga

disebut harga air (H) atau di sebut juga harga air kalorimeter. harga air kalorimeter dapat

ditentukan dengan persamaan rumus yang di dapat melalui persamaan azas black yaitu :

3. Kalorimeter Elektrik

Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi sesuai

dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan energi

tidak dapat dimusnahkan. Pada percobaan ini kita tidak membuat energi kalor / panas

melainkan kita hanya merubah energi listrik menjadi energi kalor / panas.

Prinsip kerja dari kalorimeter elektrik adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan

kawat penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam kawat

penghantar (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan bertumbukan dengan atom

logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan

konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan

akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor /

panas.

E. Prinsip Kerja Kalorimeter

Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan kawat

penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam kawat

penghantar (akibat perbedaan potensial) pembawa muatan bertumbukan dengan atom

logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan

konstanyang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan

akanmenyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor /

panas.Diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan listrik dan arus listrik pada suatu bahan

makatara panas listrik yang dimiliki oleh bahan itu semakin kecil. Kita dapat melihat seolah

pengukuran dengan menggunakan arus kecil menghasilkan nilai yang kecil. Hal

inimerupakan suatu anggapan yang salah karena dalam pengukuran pertama perubahan

suhuyang digunakan sangatlah kecil berbeda dengan data yang menggunakan arus besar.

Tapi jika perubahan suhu itu sama besarnya maka yang berarus kecil yang mempunyai tara

panaslistrik yang besar.

F. Cara Pengukuran

kalorimeter biasanya digunakan untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Berikut adalah

cara pengukuran kalor jenis zat menggunakan kalorimeter :

Kalorimeter terdiri atas bejana logam yang jenisnya telah diketahui, dinding

penyekat dari isolator yang berfungsi untuk mencegah terjadinya perambatan kalor ke

lingkungan sekitar thermometer dan pengaduk.

Bejana logam berisi air yang suhu awalnya dapat diketahui dari thermometer. Jika

sebuah bahan yang belum diketahui kalor jenisnya dipanaskan, kemudian, dimasukkan ke

dalam kalorimeter dengan cepat, kalor jenis itu dapat dihitung.

Untuk mempercepat terciptanya keseimbangan termal, bersamaan dengan

dimasukkannya bahan ke dalam kalorimeter, air dalam bejana diaduk. Keseimbangan termal

terjadi jika suhu yang ditunjukkan oleh termometer sudah konstan. Pada saat terjadi

keseimbangan termal itulah kalor jenis bahan dapat dihitung berdasarkan asas black.

Pengukuran kalor jenis dengan kalorimeter didasarkan pada asas Black, yaitu kalor

yang diterima oleh kalorimeter sama dengan kalor yang diberikan oleh zat yang dicari kalor

jenisnya. Hal ini mengandung pengertian jika dua benda yang berbeda suhunya saling

bersentuhan, maka akan menuju kesetimbangan termodinamika. Suhu akhir kedua benda

akan sama.

Dalam penggunaan kalorimeter ini kita membutuhkan termometer untuk mengukur

suhu yang diletakkan pada tutup kalorimeter. Suhu yang tercantum pada thermometer

itulah yang digunakan dan yang menjadi acuan.

Cara mengukur kalor jenis dengan kalorimeter dengan melakukan percobaan sebagai

berikut :

Menimbang massa kalorimeter dan pengaduk (mkal) dengan neraca teknis.

Memasukkan air ke dalam kalorimeter, menimbang kembali massa kalorimeter +

pengaduk + air (mkal + mair) tersebut dengan neraca teknis.

Memasukkan termometer ke dalam kalorimeter, menutup kalorimeter tersebut ,

setelah itu menentukan suhu awal kalorimeter dan air (tk-a). setelah termometer

menyentuh air dalam kalorimeter beberapa saat lamanya.

Menimbang massa logam yang akan ditentukan massa jenisnya (mzat) dengan neraca.

Merebus logam tersebut ke dalam air panas selama kira kira beberapa menit,�

kemudian mengukur suhu air panas tersebut. Dengan mencatat suhu pada

thermometer dan membandingkannya dengan suu awal.

Membuka tutup kalorimeter. Lalu mengangkat pengaduk dan dengan segera logam

yang telah direbus tadi dimasukkan ke dalam kalorimeter dengan menggunakan

penjepit. Lalu menutup kalorimeter dengan segera pula. Mengaduk air dengan

batang pengaduk sampai suhu konstan.

Dari data yang telah didapatkan maka cp logam dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan asas black.

Mengulangi percobaan sebanyak 3 x untuk hasil yang lebih akurat.

G. Pembacaan Hasil dan Penulisan Hasil Pengukuran

Cara membaca hasil pengukuran kalor jenis suatu zat yaitu dengan terlebih dahulu

menghitung kalor jenis zat yang dicari menggunakan persamaan Asas Black, seperti yang

telah dijelaskan diatas. Dengan menggunakan asas Black, kita dapat menghitung kalor jenis

zat

Qair panas = Qair dingin + Qkalorimeter

m1c( Tp Tc) = m2c (Tc Td) + C (Tc-Td)� �

keterangan:

m1 = massa air panas

m2 = massa air dingin

c = kalor jenis air

C = kapasitas kalorimeter

Tp = suhu air panas

Tc = suhu air campuran

Td = suhu air dingin

Penulisan hasil pengukuran kalor jenis suatu zat ditulis dengan satuan

H. Kalibrasi Kalorimeter

Kalibrasi alat kalorimeter dengan membiarkan suhu air dalam kalorimater normal

(kembali ke suhu awal). Apabila air yang berada di suatu gelas kemudian diukur suhunya

dengan menggunakan termometer, kemudian air tersebut dipindahkan ke kalorimeter, lalu

suhunya diukur kembali dengan termometer. Kemudian kita membandingkan suhu

keduanya, apabila suhu air di gelas beda atau berubah maka kalorimeter telah

terkontaminasi. Sedangkan sebaliknya apabila suhu keduanya sama maka kalorimeter sudah

dalam keadaan standar.

TERMOKOPEL

A. Sejarah Termokopel

Pada tahun 1821 ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck menemukan fenomena

thermoelectric pertama kali, Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian.

Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas.

Gambar : Rangkaian dasar termokopel

Ketika sisi logam (T1) tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Ini di karenakan

aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah

yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut dikenal dengan efek Seebeck.

B. Pengertian Termokopel

Secara harafiah Termokopel berasal dari kata Thermo yang berarti energi panas dan

Couple yang berarti pertemuan dari dua buah benda.

Termokopel terdiri dari dua konduktor atau termoelemen yang berbeda, dihubungkan� �

menjadi satu rangkaian seperti yang terlihat pada gambar 1. Rangkaian ini kemudian dikenal

dengan nama termokopel (thermocouple), yang merupakan kependekan dari thermo-electri

couple.

Termokopel merupakan salah satu sensor besaran suhu yang terdiri dari sepasang kawat

yang terbuat dari bahan yang berbeda. Kedua kawat tersebut disambungkan pada salah

satu ujungnya sementara ujung yang lain disambungkan ke alat ukur tegangan melalui

kawat tembaga, seperti gambar dibawah ini :

Gambar : Diagram rangkaian termokopel

Kawat yang disambung disebut sambungan ukur (measuring junction) atau sambungan

panas (hot junction) sementara pada ujung yang lain dibiarkan terbuka dan disebut

sambungan acuan (reference junction) atau sambungan dingin (cold junction).

Bagian-Bagian Termkopel

Probe : menghubungkan antara thermometer controller dengan thermocouple.

Stick : yang terdiri dari 2 buah logam, sebagai variabel pendeteksi suhu.

Pemegang : tempat dimana tangan saat melakukan pengukuran.

Termokopel berfungsi untuk mengubah perbedaan suhu kedua sambungan ke

tegangan listrik.

Suatu logam apabila dipanaskan maka akan mengalami pemuaian, baik memuai

panjang maupun memuai lebar (volum). Pemuaian ini diakibatkan oleh pergerakan atom-

atom atau elektron dari suhu tinggi menuju ke suhu yang lebih rendah.Pergerakan ini banyak

sedikitnya atau cepat lambatnya tergantung pada bahan logam itu sendiri, artinya logam satu

dengan logam lainnya memiliki kecepatan muai yang berbeda-beda. Hal ini dapat kita amati

pada bimetal (dua keping logam yang dipadu), ketika bimetal ini dipanaskan maka yang

tadinya lurus akan membengkok kearah logam yang pemuaiannya lebih lambat. Jadi, pada

logam termokopel yang berbeda jenis akan memiliki kecepatan alir elektron yang berbeda

pula, hal inilah yang kemudian menyebabkan beda potensial di ujung-ujung logam tersebut,

yang mana telah dihubungkan ke alat ukur listrik sehingga timbul tegangan listrik di ujung-

ujung logam tersebut.

Output yang dihasilkan adalah tegangan dc. Output dapat diukur menggunakan

voltmeter, tetapi mengharuskan penggunaan eksternal kompensator untuk cold junction

dimana hal ini tidak efisien karena memerlukan penggunaan tabel untuk mengkonversi

tegangan menjadi besaran temperatur. Saat ini output termokopel dihubungkan ke

thermometer controller selain tidak memerlukan media isotermal, kelebihan lain adalah

keluaran termokopel langsung terbaca dalam besaran temperatur

C. Jenis Jenis Termostat�Jenis jenis � termokopel dibagi menjadi 2 spesifikasi utama yaitu

1. Berdasarkan hot junction termokopel pada umumnya dibagi menjadi 3 yaitu:

a. Eksposed junction (dimana kawat termokopel tidak terproteksi tetapi memiliki

waktu tanggap yang cepat)

b. Ungrounded junction (kawat terproteksi dengan baik tetapi memiliki waktu

tanggap yang lebih lambat);

c. Grounded junction (kawat terproteksi dan waktu tanggap cepat).

2. Berdasarkan logam pembentuknya.

Termokopel paduan nikel

a. Tipe E (Chromel - constantan)

Termokopel tipe E terdiri dari nikel dan kromium pada sisi positif

(Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) nikel dan

tembaga. Thermocouple ini memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya

cocok digunakan pada temperatur antara 0 °C hingga +800 °C. Properti lainnya

tipe E adalah tipe non magnetik.

b. Tipe J (Iron / Constantan)

Termokopel tipe J terdiri dari Besi pada sisi positif (Thermocouple

Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) sekitar nikel dan

tembaga. Rentangnya terbatas (-40 hingga +700 °C) tetapi memiliki sensitivitas

sekitar ~52 µV/°C

c. Tipe K (Nikel Chromel)�Termokopel tipe K terdiri dari; nikel dan kromoium pada sisi positif

(Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) terdiri

dari nikel dan alumunium. Thermocouple jenis ini sering dipakai pada tujuan

umum dikarenakan cenderung lebih murah. Tersedia untuk rentang suhu 0 °C

hingga +1100 °C.

d. Tipe N (Nicrosil - Nisil)

Termokopel tipe N terdiri dari nikel , 14 kromium dan 1.4 silikon pada sisi positif

(Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) nikel,

silicon dan magnesium . Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi

membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat

mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900 °C,

sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan tipe K.

e. Tipe T (Copper / Constantan)

Termokopel tipe T terdiri dari Tembaga dan pada sisi positif (Thermocouple

Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade) Constanta. Cocok untuk

pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan

yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur

alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C

Termokopel paduan platina / rhodium

Termokopel jenis B, R, dan S menggunakan platinum atau paduan platina / rhodium

untuk setiap konduktor. Termokopel jenis ini adalah termokopel logam mulia yang

memiliki karakteristik yang hampir sama dan termokopel yang paling stabil, tetapi

memiliki sensitivitas yang lebih rendah dibandingkan jenis lainnya, sekitar 10 µV/°C.

Tipe B, R, dan S termokopel biasanya hanya digunakan untuk pengukuran suhu tinggi

(>300 °C).karena biaya yang tinggi dan sensitivitas rendah.

a. Tipe B (Platinum-with 30% Rhodium /Platinum-with 6% Rhodium)

Termokopel tipe B terdiri dari Rhodium dan platinum 30% pada sisi positif

(Thermocouple Grade) sedangkan sisi negatif negatif (Extension Grade)

platinum. Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang

sama pada suhu 0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu

50 °C.a

b. Tipe R (Rhodium with Platinum 13% / Platinum )

Termokopel tipe R terdiri dari Rhodium dan platinum 13% pada sisi positif

(Thermocouple Grade) dan sisi negatif negatif (Extension Grade) Platinum. Cocok

mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C) dan biaya tinggi

membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.

c. Tipe S (Platinum with 10% Rhodium/Platinum )

Termokopel tipe S terdiri dari Rhodium dan platinum 10% pada sisi positif

(Thermocouple Grade) dan sisi negatif negatif (Extension Grade) nikel dan

tembaga. Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C)

dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan umum.

Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk standar pengukuran titik

leleh emas (1064.43 °C).

D. Prinsip Kerja

Prinsip kerja yang terjadi pada termokopel ialah dilakukan penggabungan dua ujung-

ujung kawat logam (yang dilas) lalu pada titik sambungan tersebut diberikan sebuah sumber

panas untuk menaikkan suhu pada ujung sambungan kawat tersebut.Titik sambungan ujung

kawat ini sering disebut dengan hot junction. Setiap jenis logam apabila dipanaskan pada

temperatur tertentu akan menghasilkan tegangan(beda potensial) yang berbeda-beda.

Artinya apabila suatu kawat konduktor I dipanaskan pada suhu yang sama, kawat konduktor

I akan memiliki tegangan yang berbeda dengan kawat konduktor jenis II, sehingga terjadi

suatu perbedaan tegangan yang dapat diukur. Berikut diberikan gambar penampang

termokopel di bawah ini

Gambar : Prinsip Kerja Termokopel

Apabila sebuah batang logam dipanaskan pada salah satu ujungnya, maka elektron-

elektron yang terdapat pada ujung logam tersebut akan bergerak dan saling mendesak

bertumbukan, sehingga nantinya akan bergerak ke arah ujung logam yang tidak dipanaskan.

Elektron-elektron bergerak, akan membentuk suatu kerumunan dalam suatu daerah yang

disebut daerah kerapatan electron. Kerapatan electron untuk setiap jenis bahan logam

berbeda-beda, Elektron lebih nyaman berada pada daerah dengan kepadatan elekron yang

rendah dari pada kepadatan tinggi, oleh sebab itu electron akan senantiasa bergerak dari

batang logam yang memiliki kepadatan electron tinggi ke batang yang kepadatannya

rendah. Sehingga hal tersebut akan memicu terjadinya perbedaan tegangan antar ujung-

ujung logam yang dipanaskan. Beda tegangan ini memiliki hubungan yang linier dengan

perubahan arus yang membentuk suatu gaya electromagnet (termolistrik). Besaran amper

dari arus listrik yang ditimbulkan oleh ujung-ujung logam tersebut akan dapat dikonversikan

dalam besaran temperatur yang ditunjukkan oleh termokopel.

E. Cara Pengukuran

1) Pastikan kedua kaki pada alat ini berbeda jenisnya (misalnya kromium dengan

aluminium).kromium sebagai kaki dingin, sedangkan aluminium sebagai kaki

panas.

2) Pastikan menghubungkan probe dengan konektor pada bagian atas thermometer

controller

3) Masukkan stik pada objek yang akan diukur temperaturnya dan pastikan tangan

kita berada pada pemegang termokopel

4) Lalu putar kenop posisi ke ⁰C atau ⁰F (tergantung tipe).

5) Layar pada thermometer controller menampilkan angka

6) Untuk mematikan thermometer controller, putar kenop ke OFF.

F. Pembacaan Hasil

Pada termokopel digital, angka hasil pengukuran langsung terlihat.

Pada termokopel analog, menggunakan rumus:

ΔV =S×ΔT

ΔV =perubahan tegangan ( Volt )S = koefisien Seebeck ΔT =perubahan suhu (∘C )

G. Ketelitian Termokopel

Ketelitian dari termokopel bergantung pada jenis termokopel yang digunakan

dan biasanya terdapat petunjuk penggunaan.

H. Kalibrasi Termometer

Setting alat untuk melakukan kalibrasi termokopel yaitu, misal kita sebut saja logam

A dan logam B merupakan bahan logam pada termokopel. Ujung logam A dan B

disambung dan ujung-ujung yang lain dihubungkan ke alat ukur listrik dan dimasukkan

ke dalam kondisi suhu dingin, dan untuk ujung yang dikopel ditempatkan pada kondisi

suhu panas.

Setelah setting alat diatas selesai maka langkah awal adalah mengukur suhu air yang

didalamnya diletakkan bagian persambungan (kopel) dari termokopel dengan

termometer, setelah termometer menunjukkan suhu puncak air maka langkah

selanjutnya adalah mengamati besarnya tegangan yang ditimbulkan termokopel pada

voltmeter. Langkah berikutnya yaitu membandingkan suhu yang ditunjukkan oleh

termometer dengan tegangan yang ditimbulkan termokopel, nilai tegangan itulah

konversi suhu yang diukur. Jadi, nilai tegangan itu setara dengan suhu yang terukur oleh

termometer, sehingga didapatkan nilai tegangan sekian = suhu sekian, dan proses

kalibrasi telah selesai. Dan untuk menentukan suhu berikutnya maka suhu air diturunkan

dan disetarakan dengan tegangan yang timbul, jadi akan didapatkan nilai tegangan dan

nilai suhu pada setiap penurunan suhu air. Proses pengkalibrasian dilakukan seperti

pada langkah awal yaitu, tegangan sekian setara suhu sekian. Hasil akhirnya kita

mendapatkan alat ukur baru yaitu termokopel yang telah sesuai nilainya dengan

termometer yang digunakan untuk mengkalibrasi.

TERMOSTAT

A. Sejarah Termostat

Pertama kali sebuah thermostat control dibuat oleh Cornelius Drebbel sekitar tahun

1620 di Inggris. Dia menciptakan termostat merkuri untuk mengatur suhu inkubator ayam.

kemudian termostat modern dikembangkan di tahun 1830-an oleh Andrew Ure, seorang

ahli kimia Skotlandia, yang menemukan termostat bimetal. Waktu itu suatu pabrik tekstil

membutuhkan alat untuk membuat suhu konstan dan mantap untuk beroperasi secara

optimal, sehingga untuk mencapai hal ini, Ure merancang termostat bimetal, yang mana

akan logam pada thermostat akan membengkok ketika menanggapi peningkatan suhu dan

memotong pasokan energi.

Kemudian Albert Butz menemukan termostat listrik dan dipatenkan pada tahun

1886. Salah satu kegunaan pertama termostat bagi industry adalah dalam regulasi suhu

dalam inkubator unggas. Charles Hearson, seorang insinyur Inggris, yang merancang

inkubator modern pertama untuk telur, yang diambil untuk digunakan pada peternakan

unggas di tahun 1879. Termostat inkubator akurat untuk mengatur suhu sehingga tepat

mensimulasikan pengalaman telur yang menetas secara alami.

B. Pengertian dan Fungsi

Termostat adalah suatu piranti pengatur suhu yang bekerja secara otomatis berdasarkan

prinsip umpan balik. Termostat berfungsi untuk mengendalikan kerja suatu perangkat

lainnya pada suatu ambang suhu tertentu. Alat ini banyak digunakan pada elemen produksi

pada industri maupun rumah tangga. Termostat berasal dari kata Yunani termos panas dan� �

statos berdiri. Termostat bekerja dengan cara beralih dari pemanasan atau pendingin suatu� �

alat atau mengatur aliran perpindahan panas fluida yang diperlukan, untuk menjaga suhu

yang benar. Sebuah termostat bisa menjadi pengontrol suatu unit untuk pemanas atau

pendingin suatu komponen.

Termostat bisa dibangun dalam banyak cara dan dapat menggunakan berbagai

sensor untuk mengukur suhu. Output dari sensor kemudian mengontrol peralatan pemanas

atau pendingin. Thermostat dirancang untuk dapat menunjukkan besarnya suatu besaran

suhu dalam skala pengukuran dan dapat mengendalikan suatu perangkat external dimana

pengendaliannya dapat kita program pada suatu ambang suhu tertentu, sesuai dengan

karakteristik kebutuhan serta karakteristik kerja alat yang akan dikendalikan.

Dalam thermostat dikenal dengan stilah fluktuasi. Fluktuasi adalah kisaran kerja atau

jarak dari on ke off atau sebaliknya, jadi apabila suhu sudah mencapai titik panas/dingin

yang di tentukan termostat akan mati, ketika termostat mati otomatis suhu akan turun,

karena pemanas/pendingin di putuskan arusnya oleh termostat, ketika suhu turun

termostat akan hidup kembali pada titik penurunan suhu, nah disinilah letak fluktuasi

tersebut, berapa derajat jarak atara hidup dan matinya system yang dibuat termostat

tersebut.

C. Jenis jenis Termostat �Termostat memiliki bermacam macam jenis, antara lain :�

1. Termostat Mekanik

Wax Pelet

Gambar : termostat wax pelet

contoh yang paling umum dari teknologi termostat mekanik yang digunakan

saat ini adalah mesin pembakaran sistem pendingin termostat internal yang

digunakan untuk menjaga mesin mendekati suhu operasi optimal dengan

mengatur aliran pendingin ke radiator. Jenis termostat ini beroperasi

menggunakan ruang tertutup (silinder). Silinder ini berisi wax atau semacan lilin,

yang mengembang kalau terkena panas. Ketika wax mengembang, batang dalam

silinder akan bergerak menekan katup termostat untuk membuka.

Suhu mesin yang terlalu dingin akan menyebabkan konsumsi bensin menjadi

boros. Sebaliknya, suhu tinggi membuat kepala silinder mesin melengkung. Di

sinilah peranti termostat memiliki peranan penting agar mesin tidak overheated

dan cepat mencapai suhu optimum.

Termostat memiliki fungsi untuk menjaga kestabilan suhu mesin. Tugasnya

adalah menutup dan membuka sirkulasi aliran air pendingin mesin yang menuju

radiator. Posisi alat ini berada antara mesin dan selang radiator. Ketika suhu

mesin mobil berada di bawah angka ideal, termostat akan menahan aliran air

dari mesin menuju radiator. Saat itu, aliran air akan berputar di dalam blok mesin

saja. Pada suhu air mencapai antara 82 derajat hingga 93 derajat, katup

termostat otomatis akan terbuka kecil.

Begitu pula bila suhu meningkat di atas 93 derajat dan mesin menjadi panas,

termostat akan membuka katupnya lebar-lebar. Air panas pun mengalir masuk

ke radiator untuk didinginkan. Selanjutnya air dari radiator yang telah dingin

disalurkan oleh water pump menuju blok mesin. Katup termostat akan terus

membuka selama mesin panas, dan menutup kembali saat suhu mesin berubah

dingin.

Termostat Pneumatik

Sebuah termostat pneumatik adalah termostat yang mengontrol pemanasan

atau pendinginan sistem melalui serangkaian tabung kontrol berisi udara. Sistem

"kontrol udara" ini merespon perubahan tekanan (karena suhu) dalam tabung

control untuk mengaktifkan pemanasan atau pendinginan jika diperlukan.

Termostat pneumatik ini diciptakan oleh Warren Johnson pada tahun 1895

segera setelah ia menemukan termostat listrik.

Pnumatik thermostat juga menggunakan elemen bimetal sebagai sensor

suhu. Pada desain lain kadang digunakan bulb yang berisi liquid refrigeran.

Tenaga gerak yang ditimbulkan oleh elemen deteksinya digunakan untuk

mengontrol port (katub) udara yang ada di dalam suatu sistem pemipaan

tekanan udara, sehingga tekanan udara dari kompresor dapat mengalir secara

proportional ke suatu alat aktuasi atau operator.

Thermostat Kapsul

Perhatikan gambar yang disebut kapsul adalah benda berbentuk lingkaran

yang ditunjukkan dengan tanda panah. Thermostat ini biasanya digunakan untuk

mesin penetas telur. Cara kerjanya adalah, ketika suhu dalam mesin tetas naik,

maka kapsul akan mengembang dan menyentuh sakelar yang berada di atas

kapsul yang akan memadamkan lampu. Setelah lampu padam, maka suhu dalam

mesin tetas akan turun. Kapsul akan mengempis dan lampu akan kembali

menyala. Dan kejadian itu akan berulang secara terus menerus hingga telur

menetas.

2. Termostat Elektronik Listrik dan Analog

Termostat Bimetal

Termostat bimetal merupakan termostat yang sederhana. Seperti namanya

thermostat ini merupakan thermostat yang bekerja karena bahan logam. Apabila

thermostat mencapai suhu tinggi pada suhu ambangnya maka akan menyebabkan

bimetal tersebut melengkung sehingga kontak listriknya terputus. Terputusnya

kontak listrik menyebabkan suhu setrika menurun dan bersamaan dengan itu

bimetal kembali lurus sehingga kontak listrik terhubung lagi. Dengan cara kerja

alat seperti itu tingkat panas tidak akan melampaui batas panas maksimum yang

ditetapkan, dan menjaga kestabilan suhu.

Termostat Tegangan

Termostat tegangan adalah yang paling sering digunakan untuk pemanas

ruang listrik seperti pemanas alas tiang atau tanur listrik langsung kabel. Jika

tegangan thermostat digunakan, daya sistem (di Amerika Serikat, 120 atau 240

volt) langsung diaktifkan oleh thermostat. Termostat tegangan kadang-kadang

digunakan dalam aplikasi lain, seperti kontrol fan-coil (fan didukung dari

tegangan bertiup melalui kumparan pipa yang baik dipanaskan atau didinginkan

oleh sistem yang lebih besar) unit dalam sistem yang besar menggunakan boiler

terpusat dan pendingin, atau untuk mengontrol pompa sirkulasi dalam aplikasi

pemanasan hydronic.

3. Termostat Elektronik Digital

Termostat digital yang lebih baru memiliki bagian yang bergerak untuk

mengukur suhu dan bukan mengandalkan pada termistor atau perangkat

semikonduktor lain seperti resistensi termometer (resistensi detektor suhu).

Termostat digital menggunakan relay atau perangkat semikonduktor seperti triac

untuk bertindak sebagai saklar untuk mengontrol HVAC unit. Unit dengan relay akan

beroperasi pada sistem millivolt, dan sering membuat terdengar suara "klik" ketika

menyalakan atau mematikan.

Model yang lebih mahal memiliki kontroler PID built-in, sehingga thermostat tahu ke

depan bagaimana sistem akan bereaksi terhadap perintah-perintahnya. Misalnya,

pengaturan suhu di pagi hari pukul 7 pagi harus 21 ° C, memastikan bahwa pada saat

itu suhu akan 21 ° C, di mana termostat konvensional hanya akan mulai bekerja pada

waktu itu. PID kontroler memutuskan pada apa waktu sistem harus diaktifkan untuk

mencapai suhu yang diinginkan pada waktu yang diinginkan. Hal ini juga memastikan

bahwa suhu sangat stabil. Kebanyakan termostat digital digunakan perumahan

umum di Amerika Utara dan Eropa, yang biasanya akan memberikan penghematan

30% energi jika dibiarkan dengan program bawaan mereka; penyesuaian ke default

ini dapat meningkatkan atau mengurangi penghematan energi.

D. Prinsip Kerja Termostat

Pada sistem umpan balik yang menggunakan termostat, tinggi atau rendahnya suhu

yang diatur dibandingkan dengan suatu acuan. Apabila suhu yang diindera tidak tepat sama

dengan suhu acuan, elemen pengindera pada termostat akan bekerja dan kemudian

mengirim isyrat (biasanya berupa isyarat listrik) untuk menurunkan atau menaikkan suhu

sesuai kebutuhan. Sistem umpan balik semacam ini biasanya digunakan pada pengatur suhu

ruangan, setrika listrik, pemanas listrik, dan perangkat yang memerlukan pembatas panas

lainnya.

Termostat bimetal merupakan termostat yang sederhana tetapi sangat efektif. Pada

seterika listrik, misalnya, tingkat panas tertentu akan menyebabkan bimetal tersebut

melengkung sehingga kontak listriknya terputus. Terputusnya kontak listrik menyebabkan

suhu setrika menurun dan bersamaan dengan itu bimetal kembali lurus sehingga kontak

listrik terhubung lagi. Dengan cara kerja alat seperti itu tingkat panas pada setrika tidak akan

melampaui batas panas maksimum yang ditetapkan.

Termostat yang biasa melengkapi kulkas memanfaatkan suatu cairan asiri. Uap cairan ini

akan memberi tekanan yang merupakan umpan balik bagi relai untuk menjalankan atau

mematikan kompresor. Pesawat AC untuk rumah tangga menggunakan termostat yang

memberikan umpan balik berupa selisih tegangan listrik kepada pemanas atau kompresor

pendingin. Untuk gedung besar, lazimnya digunakan termostat pneumantik berupa tabung

tembaga yang berisi udara. Isyarat tekanan-udara akan merupakan umpan balik bagi

pemanas atau kompresor pendingin.

Demikian halnya dengan prinsip kerja thermostat untuk jenis lainnya, yakni untuk

menstabilkan suhu yang kita inginkan dengan batasan dingin atau panas yang kita inginkan

dan tentukan.

E. Cara Pengukuran, Pembacaan Hasil, dan Penulisan Hasil Termostat

Termostat merupakan suatu piranti pengatur suhu yang bekerja secara otomatis

berdasarkan prinsip umpan balik yang digunakan untuk mengendalikan kerja suatu

perangkat lainnya pada suatu ambang suhu tertentu. Sehingga pengukuran yang dilakukan

termostat adalah secara otomatis yang bilamana sudah mencapai suhu yang disetkan pada

tiap-tiap produk barang barang industri, maka termostat akan memberikan isyarat yang�

dibutuhkan oleh komponen pada tiap masing masing barang industri, seperti yang telah�

dijelaskan pada contoh sebelumnya.

Oleh sebab termostat yang bekerja secara otomatis maka pembacaan hasil pengukuran

merupakan kisaran antara suhu ruang sampai suhu ambang yang ditentukan. Misalnya saja

cara kerja termostat pada mesin mobil, Ketika mesin mobil baru dihidupkan suhu air pada

radiator berkisar pada suhu ruang yaitu sekitar 23 C. Ketika mesin mencapai suhu kerja,

temperatur air pada sistem sirkulasi fase pendinginan pun naik hingga 85-90 derajat celsius.

Ketika air dengan temperatur tersebut sampai ke rumah thermostat, thermostat yang oleh

pabrikan diatur untuk membuka pada suhu antara 85-90 derajatpun akan celsius membuka.

Demikian pula penulisan hasil thermostat hanya akan dapat ditentukan berdasarkan kisaran

suhu ambang yang telah ditetapkan, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

F. Kalibrasi Termostat

Thermostat mempunyai batas cut in dan cut out tertentu. Perbedaan antara batas

cut in dan cut out tergantung dari pengaturanndifferensialnya. Besar kecilnya differensial

tergantung pada penggunaan dan lokasi alat sensor suhu (bulb).

Dalam banyak hal, bila bulb dijepitkan pada evaporator, sehingga temperatur

pendinginan dideteksi secara langsung oleh temperaturevaporator, maka dalam kasus ini

pengaturan differensial harus besar untuk menjaga adanya Short Cycling pada kopresor.� �

Biasanya differensial diatur 8° 10°C. Untuk kasus lain bisa 1° 2°C atau 4° 5°C, tergantung� � �

penempatan bulb. Pengaturan thermostat ada 2 macam, yaitu:

1. Pengaturan Range

Mengatur range adalah cara pengaturan cut in dan cut out thermostat yang

menghasilkan daerah pengaturan amplitudo. Cut on dan cut off akan kembali

bersamaan tetapi dengan differensial yang tetap sama. Biasanya pada baut pengaturan

range ada petunjuk arah putaran baut pengatur range yang memberikan pengaturan

sebagai berikut :

a. Memutar baut searah jarum jam suhu kerja naik�b. Memutar baut rangge melawan jarum jam suhu kerja turun�c. Memutar baut range satu putaran akan mengubah suhu kerja antara 5° 8°C�

2. Pengaturan Diferential

Fungsi utama thermostat adalah menjalankan motor kompresor baik suhu

pendinginan meningkat (naik) pada batas tertentu. Batas ini disebut Cut in temperatur� �

setting dan menghentikan motor kompresor saat suhu pendinginan mencapai titik

terendah sesuai pengaturannya titik suhu terendah ini disebut Cut on temperature� �

setting. Mengatur differensial adalah mengatur kerja thermostat atau mengatur

perbedaan titik cut in dan titik cut out. Perbedaan (differensial) ini tergantung pada

aplikasi atau kondisi pendinginannya. Meskipun begitu perlu berhati-hati waktu

melakukan pengaturan ini sebab bila perbedaan ini terlalu kecil maka sistemnya akan

dapat mengalami short cycle.� �Short cycle adalah selang waktu cut ini dan cut out yang sangat singkat sehingga

kerja kompresor terputus-putus. Hal ini dapat membahayakan kompresor. Namun bila

perbedaan ini terlalu besar maka temperatur pendinginan akan meningkat menjadi

tinggi sebelum terjadi cut in. Hanya dengan banyak berlatih maka akan dapat

menentukan differensial yang tepat sesuai keinginan pada setiap kondisi yang berbeda.

Memutar baud differensial ke dalam, differensial makin kecil dan memutar baud

differensial ke luar, differensial makin besar.

Thermostat diatur pada cut ini + 7°C dan 1°C cut out dengan differensial 6 K.

Thermostat ini dapat diubah rangenya menjadi lebih tinggi atau lebih rendah sesuai

keinginan kita, misalnya diubah menjadi + 10°C cut in dan + 4°C cut out tanpa merubah

differensialnya.

Penentuan setting thermostat dilakukan dengan terlebih dahulu menentukan

temperatur rata-rata yang harus dipertahankan tetap konstan dan juga keinginan atau

keperluan untuk mempunyai temperatur maksimum dan minimum yang dikehendaki.

Bila hal ini sudah didapatkan maka differensial dapat dihitung. Sebaliknya bila

differensialnya yang diketahui, maka untuk menghitung setting thermostatnya (cut in)

dapat dilakukan dengan membagi dua nilai differensial tersebut dan kemudian

menambahkannya dengan temperatur rata-rata yang diinginkan dan kemudian

mengkurangkannya untuk menentukan cut out temperaturnya.

Elemen-elemen Fungsional dari Sistem Termometer

Air raksa Pipa kapiler Skala

Cairan

Temperatur

Besaran yang diukur

Termometer air raksa bekerja dengan air raksa pada tabung bertindak sebagai

elemen perasa utama dan pengubah variabel karena perubahan temperatur

mengakibatkan merkuri dalam tabung akan mengembang naik ke atas yang

ditransmisikan melalui pipa kpiler. Skala bertindak sebagai penyajian data.

Medium yang diukur

Elemen pengubah variabel

Elemen transmisi

data

Elemen penyaji

data

Pengamat Elemen Perasa utama

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

1. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu (temperatur),

ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang

berarti panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada

bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa.

Thermometer yang kita kenal sebagai alat pengukur suhu tersebut terdiri dari empat

skala yaitu, skala Celcius,skala Fahrenheit skala Reamur, dan skala Kelvin.

2. Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat

dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Pada kalorimeter terjadi perubahan energi

dari energi listrik menjadi energi kalor sesuai dengan Hukum Kekekalan energi yang

menyatakan energi tidak dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan.

3. Secara harafiah Termokopel berasal dari kata Thermo yang berarti energi panas dan

Couple yang berarti pertemuan dari dua buah benda. Termokopel terdiri dari dua

konduktor atau termoelemen yang berbeda, dihubungkan menjadi� � satu rangkaian.

Rangkaian ini kemudian dikenal dengan nama termokopel (thermocouple), yang

merupakan kependekan dari thermo-electri couple.

4. Termostat adalah suatu piranti pengatur suhu yang bekerja secara otomatis

berdasarkan prinsip umpan balik. Termostat berfungsi untuk mengendalikan kerja

suatu perangkat lainnya pada suatu ambang suhu tertentu. Alat ini banyak

digunakan pada elemen produksi pada industri maupun rumah tangga.