Termometer dan Skala Suhu Celcius

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu suatu sistem. Semua termometer didasarkan pada prinsip bahwa beberapa sifat fisik dari sistem berubah ketika suhu sistem berubah. Beberapa sifat fisik yang berubah dengan perubahan temperatur adalah (1) volume cairan, (2) dimensi dari benda padat, (3) tekanan gas pada volume konstan, (4) volume gas pada tekanan konstan, (5) resistansi (hambatan) listrik dari sebuah konduktor, dan (6) warna obyek. 

Termometer umum dalam penggunaan sehari-hari terdiri dari massa cairan, biasanya merkuri atau alkohol yang mengembang ke dalam tabung kapiler kaca ketika dipanaskan (Gambar 19.2). Dalam hal ini, sifat fisik yang berubah adalah volume cairan. Setiap perubahan suhu pada kisaran termometer dapat didefinisikan sebagai sebanding dengan perubahan panjang dari kolom cairan. Termometer dapat dikalibrasi dengan menempatkannya dalam kontak termal dengan sistem alami yang tetap pada suhu konstan. Salah satu sistem tersebut adalah campuran air dan es dalam kesetimbangan termal pada tekanan atmosfer. Pada skala Celsius suhu, campuran ini didefinisikan memiliki suhu nol derajat Celcius, yang ditulis sebagai 0⁰C, suhu ini disebut titik beku air. Sistem lain yang umum digunakan adalah campuran air dan uap dalam kesetimbangan termal pada tekanan atmosfer, suhu didefinisikan sebagai 100⁰C, yang merupakan titik uap air. Setelah tingkat cairan dalam termometer telah didirikan di dua titik, panjang kolom cairan antara dua titik dibagi menjadi 100 segmen yang sama untuk membuat skala Celcius. Oleh karena itu, setiap segmen menunjukkan perubahan suhu satu derajat Celcius.

 

Termometer dikalibrasi dengan cara ini menimbulkan masalah ketika pembacaan sangat akurat diperlukan. Misalnya, pembacaan yang diberikan oleh termometer alkohol dikalibrasi pada titik beku dan titik uap air mungkin sesuai dengan yang diberikan oleh termometer raksa yang hanya pada titik-titik kalibrasi. Karena merkuri dan alkohol memiliki sifat ekspansi termal yang berbeda, ketika salah satu termometer membaca suhu, misalnya, 50⁰C, yang lain mungkin menunjukkan nilai yang sedikit berbeda. Adanya perbedaan antara termometer yang sangat besar ketika suhu yang akan diukur jauh dari titik kalibrasi. 

           Masalah praktis tambahan termometer apapun adalah jangkauan terbatas dari suhu lebih yang dapat digunakan. Sebuah termometer raksa, misalnya, tidak dapat digunakan di bawah titik beku air raksa, yang -39⁰C, dan termometer alkohol tidak berguna untuk mengukur suhu di atas 85⁰C, titik didih alkohol. Untuk mengatasi masalah ini, kita perlu termometer yang universal yang bacaan independen dari bahan yang digunakan di dalamnya. Termometer gas, dibahas dalam bagian berikutnya, pendekatan persyaratan ini (Serway,2010:546-547).