Kenapa dalam Suhu Terdapat 4 Skala? (Fahrenheit, Celsius, Kelvin, Reamur) | Fisika Kelas 7

Artikel ini membahas tentang definisi suhu, 4 skala ukuran suhu (Fahrenheit, Celsius, kelvin, Reamur), dan bagaimana cara mengonversinya. --   Setelah adanya pandemi corona ini, mengukur suhu tubuh kayaknya udah jadi hal yang biasa aja ya. Sewaktu mau pergi ke tempat perbelanjaan, atau tempat umum di luar, di pintu masuk akan ada petugas yang meletakkan alat berbentuk seperti pistol ke jidat kita. “Yak, \(36{,}5^{\circ}C\) . Silakan masuk!” Beberapa orang mungkin akan masuk sambil mengucapkan terima kasih. Sementara beberapa yang lain, masuk sambil terbingung-bingung, “Maksudnya apa sih? Ada apa dengan jidatku dan \(36{,}5^{\circ}C\)? Jidatku miring apa gimana nih?”  

Mengenal Konsep Suhu

Begini.\(36{,}5^{\circ}C\) yang dimaksud adalah suhu tubuh kamu. Apa yang dimaksud dengan suhu? Suhu adalah ukuran panas atau dinginnya suatu benda. Artinya, semakin tinggi suhu suatu benda, maka semakin panas benda tersebut. Kok bisa begini? Well, sebetulnya, suhu itu berhubungan dengan energi kinetik. Suhu yang tinggi, artinya, molekul yang menyusun benda tersebut mempunyai rata-rata energi kinetik yang tinggi. Energi kinetik? Bukannya itu energi yang dimiliki benda ketika bergerak ya? Tapi kan benda padat bisa juga panas, trus waktu benda itu panas, bendanya juga gak bergerak ke mana-mana. Trus energi kinetiknya dari mana? Kan kalau bendanya padat, dia dalam keadaan diam... Nah, ini yang kamu harus berhati-hati, walaupun bendanya diam, tapi sebenernya molekul penyusun benda itu begerak, bisa translasi, rotasi, bahkan bisa vibrasi. Jadi, meskipun benda padat kelihatannya sedang diam, jika kamu lihat ke dalam partikel penyusunnya, kamu akan bisa melihat partikel-partikel tersebut sedang gerak-gerak gitu. Baca juga: Penggolongan Materi Secara Fisika: Padat, Cair, Gas Nah, yang kamu rasakan sebagai panas atau dingin, itu sebenarnya hanyalah sensor di kulit yang sedang menerima energi dari partikel-partikel benda yang sedang disentuh (merasa panas), atau memberikan energi ke partikel-partikel benda yang sedang disentuh (merasa dingin). Coba deh, kalau kamu gesek-gesekkan permukaan tangan, jadi panas kan? Itu karena ketika gesekan terjadi, partikel pada permukaan kulit saling bertabrakan. Partikel kulit kamu bergetar lebih cepat dan ini dirasakan sebagai panas. Energi kinetik tinggi ->  suhu tinggi -> dideteksi kulit -> rasa panas Jadi rasa panas itu sebenarnya adalah sensor kulit kamu lagi ngomong ke otak kalian, "woy, yang di sebelah sini rata-rata energi partikelnya lebih tinggi dari rata-rata energi kinetik kita lho." Dan di situlah masalahnya. Rasa panas dan dingin adalah relatif terhadap kulit tersebut. Jadi, ketika suhu kulit rendah, maka suhu benda harus lebih rendah lagi baru terasa dingin, dan ketika suhu kulit tinggi, suhu benda harus lebih tinggi lagi baru terasa panas. Kamu mungkin pernah melakukan eksperimen ini waktu kecil, tangan kiri diletakkan di air dingin, tangan kanan diletakkan di air hangat. Keduanya didiamkan agak lama untuk membuat suhu tangan kiri rendah, dan suhu tangan kanan tinggi. Lalu ketika kedua tangan tersebut diletakkan di air dengan suhu ruangan, yang kiri merasa panas (karena suhunya lebih tinggi dari tangan kiri) dan yang kanan merasa dingin (karena suhunya lebih rendah dari tangan kanan) Berarti panas atau dingin itu subjektif, tergantung apa yang mengukur. Tapi kan kita ilmuwan ya? Jadi harus objektif, jadi kita tidak menggunakan rasa panas atau dingin lagi, tapi kita mengukur suhu.  

Alat Pengatur Suhu: Termometer

Nah, gimana cara kita mengukur suhu? Ada sebuah alat yang bernama termometer. Pada umumnya, termometer berbentuk seperti pipa kecil panjang. Di dalam termometer terdapat cairan pengisi (biasanya alkohol atau air raksa) dan skala-skala. Cara melihat berapa suhunya dengan mengecek di mana permukaan air raksa terhadap skalanya. Kayak gini contohnya: Merah = benda panas | Biru = benda dingin (Sumber: CrashCourse via Youtube) Saat termometer dimasukkan ke dalam air yang suhunya lebih tinggi dari suhu termometer, partikel-partikel air raksa dalam termometer akan menerima energi dari air tersebut. Partikel-partikel air raksa lalu akan bergetar dengan lebih cepat, dan akibatnya, mereka akan saling bertabrakan satu sama lain dengan lebih kuat. Ini mengakibatkan efek pemuaian air raksa, nah, air raksa ini karena ditaruh di pipa kecil yang panjang, ketika dia memuai, permukaan air raksanya akan bergerak naik. Semakin panas airnya, semakin besar pemuaian air raksa di dalam termometer. Tapi anehnya, ketika air mendidih, permukaan air raksa dalam termometer akan diam. Lho, kok begitu? Kan kalau airnya sedang dididihkan, berarti energi air sedang meningkat? Nah, energi airnya memang sedang meningkat, tapi pada saat airnya mendidih, energi tersebut sedang digunakan untuk mengubah fasa air dari cair ke gas. Jadinya, ketika air sedang mendidih, suhunya tidak naik meskipun energinya naik. Baca juga: Perbedaan Meteoroid, Meteorit, dan Meteor Nah, kalau kamu coba iseng dengan mendinginkan air itu, hal yang sebaliknya akan terjadi, partikel air raksa akan kehilangan energi, dan akan bergetar dengan lebih lambat. Lalu, apa yang terjadi? Mereka bertabrakan dengan satu sama lain dengan lebih lemah. Ini mengakibatkan efek penyusutan volume air raksa. Lalu, permukaan air raksa akan turun. Pada saat air berubah menjadi es, permukaan air raksa akan diam, sama seperti ketika air sedang mendidih, tapi di posisi yang berbeda pada termometer. JIka eksperimen ini diulangi pada kondisi yang sama persis, posisi permukaan air raksa pada termometer akan selalu sama ketika air membeku dan ketika air mendidih.