Instrumentasi dan Teknik Pengukuran Suhu
DISUSUN OLEH : Nyayu Laras Islami
(061540411586)
Sarah Nurlita Sari
(061540411588)
Yuda Pratama
(061540411591)
Alifah Rizky Hefyani
(061540411905)
Kelas
: 3 EG B
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 sebesar- besarnya 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. 1.2 Tujuan Menyelesaikan tugas mata kuliah Instrumentasi dan Teknik Pengukuran Mengetahui pengertian temperatur. Mengetahui satuan-satuan temperature Mengetahui alat-alat ukur temperatur
1.3 Rumusan Masalah Apa yang dimaksud dengan pengukuran, suhu dan alat pengukur suhu? 4
Apa saja alat pengukur suhu? Apa saja satuan-satuan suhu? Bagaimana cara kerja alat pengukur suhu?
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 :
Input devices (sensor)
Intermediate means (signal modifier)
Output devices (read out device)
2.2 Pengertian Suhu
5
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 . 2.3 Satuan Suhu 1. Celcius 2. Fahrenheit 3. Reamur 4. Kelvin (standar SI satuan internasional) 5. Rankine
Konversi satuan temperatur, yaitu: A.
Rumus merubah celcius ke kelvin = Celcius + 273,15
B.
Rumus merubah celcius ke rheamur = Celcius x 0,8
C.
Rumus merubah reamur ke celcius = Rheamur x 1,25
D.
Rumus merubah celcius ke fahrenheit = (Celcius x 1,8) + 32
E.
Rumus merubah fahrenheit ke celcius
6
= (Fahrenheit – 32) / 1,8 F.
Rumus merubah rheamur ke farenheit = (Rheamur x 2,25) + 32
2.4 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 termometer ini diambil dari dua kata yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang artinya mengukur (to measure)
7
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Jenis – Jenis Termometer 3.1.1 Termometer Zat Cair 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 garis-garis penanda skala.
8
Pada bagian atas tabung kapiler itu ada lagi sebuah cembul yang ditempatkan sebagai pengaman bilamana jangkauan suhu termometer itu secara tidak sengaja terlampaui. 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. Untuk mengoperasikannya, cembul termometer zat cair dalam gelas dikenakan pada lingkungan yang akan diukur suhunya. Kenaikan suhu menyebabkan zat cair di dalam cembul memuai dan naik di dalam kapiler dan akan menunjukkan skala suhu. Pemuaian yang ditunjukkan termometer itu adalah perbedaan pemuaian zat cair dan pemuaian gelas. Perbedaan ini bukan hanya merupakan fungsi perpindahan kalor dari lingkungan makin besar pula kesalahannya. Termometer raksa dalam gelas bermutu tinggi memiliki penandaan skala suhu yang digoreskan pada gelas beserta yang menunnjukkkan kedadalaman celup yang seharusnya. Termometer raksa dalam gelas yang sangat tepat bisa didapatkan dari National Bureau of Standarts lengkap dengan informasi kalibrasinya bersama setiap termometer. Jenis khusus termometer air raksa, disebut termometer maksimun, bekerja dengan adanya katup pada leher tabung dekat bohlam. Saat suhu naik, air raksa didorong ke atas melalui katup oleh gaya pemuaian. Saat suhu turun air raksa tertahan pada katup dan tidak dapat kembali ke bohlam membuat air raksa tetap di dalam tabung. Pembaca kemudian dapat membaca temperatur maksimun selama waktu 9
yang telah ditentukan. Untuk mengembalikan fungsinya, termometer harus diayunkan dengan keras. Termometer ini mirip desain termometer medis. Air raksa akan membeku pada suhu -38.83 °C (-37.89 °F) dan hanya dapat digunakan pada suhu di atasnya. Air raksa, tidak seperti air, tidak mengembang saat membeku sehingga tidak memecahkan tabung kaca, membuatnya sulit diamati ketika membeku. Jika termometer mengandung nitrogen, gas mungkin mengalir turun ke dalam kolom dan terjebak di sana ketika temperatur naik. Jika ini terjadi termometer tidak dapat digunakan hingga kembali ke kondisi awal. Untuk menghindarinya, termometer air raksa sebaiknya dimasukkan ke dalam tempat yang hangat saat temperatur di bawah -37 °C (-34.6 °F). Pada area di mana suhu maksimum tidak diharapkan naik di atas - 38.83 ° C (-37.89 °F) termometer yang memakai campuran air raksa dan thallium mungkin bisa dipakai. Termometer ini mempunyai titik beku of -61.1 °C (-78 °F). Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Anders Celsius merumuskan skala Celsius, yang dipaparkan pada publikasinya ”the origin of the Celsius temperature scale” pada 1742. Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Ini bukanlah ide baru, sejak dulu Isaac Newton bekerja dengan sesuatu yang mirip. Pengukuran suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Eksperimen untuk mendapat kalibrasi yang lebih baik pada termometer Celsius dilakukan selama 2 minggu setelah itu. Dengan melakukan eksperimen yang sama berulang-ulang, dia menemukan es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada termometer. Dia menemukan titik yang sama pada kalibrasi pada uap air yang mendidih (saat percobaan dilakukan dengan ketelitian tinggi, variasi terlihat dengan variasi tekanan atmosfer). Saat dia mengeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Tekanan udara memengaruhi titik didih air. Celsius mengklaim bahwa ketinggian air raksa saat penguapan air sebanding dengan ketinggian barometer.Saat Celsius memutuskan untuk menggunakan skala temperaturnya sendiri, dia menentukan titik didih pada 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Pada akhirnya, Celsius mengusulkan metode kalibrasi termometer sebagai berikut ini:
10
1. Tempatkan silinder termometer pada air murni meleleh dan tandai titik saat cairan di dalam termometer sudah stabil. Ini adalah titik beku air. 2. Dengan cara yang sama tandai titik di mana cairan sudah stabil ketika termometer ditempatkan di dalam uap air mendidih. 3. Bagilah panjang di antara kedua titik dengan 100 bagian kecil yang sama.
Pengukuran Termometer Air Raksa Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada thermometer yaitu pada uap air yang mendidih. Saat dikeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Jadi pegukuran suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Titik didih Celcius yaitu 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Tetapi peneliti lain -Frenchman Jean Pierre Cristin– mengusulkan versi kebalikan skala celsius dengan titik beku pada 0 °C (32 °F) dan titik didih pada 100 °C (212 °F). Dia menamakannya Centrigade.
Cara kerja Termometer Air Raksa 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 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.
11
2. Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon air raksa dengan perubahan volume. 3. Volume merkuri akanmengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan. Termometer raksa dalam gelas biasanya dapat dipakai sampai 600 F (301,3 C ), tetapi jangkauannya dapat diperluas hingga 1000 F (523,6 C ) dengan jalan mengisi ruang di atas raksa itu dengan gas seperti nitrogen. Hal ini akan meningkatkan tekanan di atas raksa, menaikkan titik didihnya dan dengan demikian memungkinkan penggunaaan termometer itu pada suhu yang lebih tinggi. Sehingga dari penjelasan diatas bahwa prinsip kerja termometer 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)
3.1.2
Termometer Gas
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. Pengukuran tekanan
12
Volume V
-----------------------------
Gambar Skema 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 13
pada system pneumatic. Transduser seperti ini juga menguntungkan karena tidak mempumyai bagian-bagian yang bergerak . Gas yang paling sering dipakai adalah gas nitrogen. 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 X 10-6 (satuan cgs)
Koefisien ekspansi pada tekanan konstan
Air
-140
0,273
170
0,0037
Karbondioksid a
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.
14
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 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. 15
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 16
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.
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.
17
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 -390Csampai 3570C
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 -39 0 C,padahal suhu di kutub Utara dan Selatan lebih rendah daripada suhu tersebut.
3.2.2 Termometer Gas 18
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
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
19
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 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.
20
Gambar 11.1. 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 menyederhanakan fenomena tersebut kedalam persamaan seperti dibawah ini :
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 : 21
ΔP = penurunan tekanan uap jenuh pelarut Pº = tekanan uap jenuh pelarut murni XB = fraksi mol zat terlarut Dari hubungan di atas maka didapat, tekanan uap jenuh larutan:
P = tekanan uap larutan ΔP = penurunan tekanan uap jenuh larutan PºA = 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 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 Termostat Ruangan hotel-hotel mewah yang terdapat di daerah sejuk atau dingin, seperti di kawasan Puncak-Bogor, Lembang-Bandung, atau daerah lainnya memiliki pengaturan panas ruangan. Apabila udara di ruangan dingin, lempengan bimetal akan menyusut, lurus, dan menyentuh lempengan logam biasa sehingga kedua ujung lempengan tersebut saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan adanya kontak dengan arus listrik, arus listrik masuk dan rangkaian pemanas 22
tertutup yang menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat. Sebaliknya, apabila ruangan telah cukup hangat, maka lempengan bimetal akan mengembang dan kembali ke posisi semula, yaitu membengkok, tidak kontak dengan arus listrik, arus listrik terputus, sehingga rangkaiannya terbuka, pemanas terputus, dan pemanasan ruangan selesai.
3.3.6 Sakelar Otomatis Pada Seterika Suhu pada setrika secara otomatis, maka disebut setrika otomatis. Pada setrika otomatis terdapat alat untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik secara otomatis, yang disebut sakelar otomatis. Prinsip kerja sakelar otomatis dapat kamu amati pada gambar. Apabila suhu sudah cukup tinggi, bimetal akan melengkung menjauhi kontak (K), arus listriknya putus, setrika akan menjadi dingin. Ketika dingin, bimetal menyentuh kontak (K), maka arus listrik mengalir kembali, sehingga setrika kembali panas.
3.3.7 Alat Pemberitahu Kebakaran Apabila ada kenaikan suhu di sekitar alat ini, bimetal menyentuh kontak sehingga arus listrik mengalir menuju bel listrik. Bel listrik akan berbunyi, yang menandakan ada kebakaran atau panas.
BAB IV PENUTUP
Kesimpulan
Pengukuran suhu adalah Pengukuran suhu dengan instrumentasi yang bekerja atas dasar perubahan dimensi mekanik akibat perubahan suhu. 23
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 diubahubah 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 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, Measurement and Instrumentation Principles, Alan S. Morris, Butterworth-Heinenman, 2001
24
Karl Ehinger.2008. Industrial temperature measurement, ABB Automation Product, Raytek Corporation, Principles of Non-Contact Temperature Measurement, 2003 http://www.capgo.com/Resources/Temperature/FibreOptic/Fibre.htmldiakses tanggal 20 September 2016
25
