Materi, Soal, dan Pembahasan – Konversi Satuan Suhu

Satuan suhu

     Kita mungkin sering mendengar kata “suhu”, terutama pada saat masa Pandemi Covid-19. Setiap orang yang datang mengunjungi tempat-tempat tertentu harus diperiksa “suhu” tubuhnya dengan menggunakan alat yang disebut thermogun (termometer inframerah atau termometer tembak).
Lalu, apa yang dimaksud dengan suhu? Alat ukur suhu itu apa saja? Bagaimana dengan satuan suhu? Semuanya akan dijelaskan pada pos ini.

Pengertian Suhu

Suhu (temperature) merupakan besaran yang digunakan sebagai ukuran untuk menentukan panas dinginnya suatu benda atau kondisi.

    Suhu merupakan satu dari tujuh besaran pokok menurut standar internasional, seperti yang tampak pada tabel besaran pokok dan satuan internasionalnya di bawah ini.
No.Besaran PokokSatuan Internasional1.Massakilogram (kg)2.Panjangmeter (m)3.Suhukelvin (K)4.Waktusekon (s)5.Arus Listrikampere (A)6.Jumlah Zatmol7.Intensitas Cahayakandela (cd)    Untuk mengukur suhu, cara manual yang sering dijadikan tindakan pertama adalah dengan menggunakan tangan. Contohnya, orang menempelkan telapak atau punggung tangannya pada dahi untuk memeriksa apakah suhu badannya panas atau tidak. Meskipun demikian, penggunaan tangan untuk mengukur suhu tidak dapat menggambarkan seberapa panas dinginnya secara akurat dan alat ukurnya juga subjektif, artinya bisa jadi orang yang satu mengatakan panas, sedangkan orang lain mengatakan tidak. Untuk itulah, dibuat suatu alat pengukur suhu yang dikenal sebagai termometer.

Termometer air raksa (kiri) dan termometer digital (kanan)

Termometer air raksa (kiri) dan termometer digital (kanan)

Sampai saat ini, ada 4 satuan suhu yang digunakan di dunia, yaitu celsius (C), reaumur (R), fahrenheit (F), dan kelvin (K).

Celcius atau celsius? Reaumur atau reamur?

Kata yang benar dan baku adalah celsius (menggunakan huruf s) dan reaumur (dengan huruf u), sesuai dengan nama asli penemunya.

Fun Fact

Satuan suhu semuanya menggunakan nama orang, penemunya sendiri. Meskipun menggunakan nama orang, tetapi bila mengacu pada satuan suhu, maka penulisan huruf depannya menggunakan huruf kecil, misalnya kelvin, bukan Kelvin. Singkatannya tetap huruf kapital K. Pengecualian bila kata tersebut dituliskan di awal kalimat, huruf pertama tetap kapital. Oh ya, ada satu lagi. Untuk satuan yang diikuti oleh tanda derajat seperti celsius, reaumur, dan fahrenheit, penulisan yang sesuai dengan kaidah adalah derajat Celsius, derajat Reaumur, dan derajat Fahrenheit. Jadi, “d” ditulis kecil, diikuti oleh nama satuan yang huruf awalannya ditulis kapital.
Penemu Satuan Suhu: Celsius, Reaumur, Fahrenheit, dan Kelvin (dari kiri ke kanan)

Penemu Satuan Suhu: Celsius, Reaumur, Fahrenheit, dan Kelvin (dari kiri ke kanan)


Skala Celsius

   Celsius merupakan nama skala, termometer, sekaligus satuan suhu yang paling banyak digunakan oleh negara-negara di dunia, termasuk Indonesia. Satuan celsius disimbolkan dengan tanda derajat, diikuti oleh huruf kapital C tanpa spasi, yaitu C. Ada beberapa informasi penting terkait skala Celsius, yaitu:

  1. Skala Celsius beserta termometernya diciptakan oleh ahli astronomi, fisikawan, dan matematikawan berkebangsaan Swedia, Anders Celsius (1701 – 1744), pada tahun 1742 dengan nama awal: skala Centigrade.
  2. Titik tetap atas menggunakan suhu ketika air dalam keadaan mendidih, yaitu 100C.
  3. Titik tetap bawah menggunakan suhu ketika air dalam keadaan membeku, yaitu 0C.

Skala Reaumur

   Reaumur merupakan nama skala, termometer, sekaligus satuan suhu yang kebanyakan digunakan di negara-negara Eropa, seperti Prancis, Jerman, dan Rusia. Satuan reaumur disimbolkan dengan tanda derajat, diikuti oleh huruf kapital R tanpa spasi, yaitu R. Ada beberapa informasi penting terkait skala Reaumur, yaitu:

  1. Skala Reaumur beserta termometernya diciptakan oleh entimologis dan penulis berkebangsaan Prancis, René Antoine Ferchault de Réaumur (1683 – 1757), pada tahun 1730.
  2. Titik tetap atas menggunakan suhu ketika air dalam keadaan mendidih, yaitu 80R.
  3. Titik tetap bawah menggunakan suhu ketika air dalam keadaan membeku, yaitu 0R.

Skala Fahrenheit

    Fahrenheit merupakan nama skala, termometer, sekaligus satuan suhu yang digunakan di Amerika Serikat, Belize, Palau, Bahamas, dan Kepulauan Cayman. Satuan fahrenheit disimbolkan dengan tanda derajat, diikuti oleh huruf kapital F tanpa spasi, yaitu F. Ada beberapa informasi penting terkait skala Fahrenheit, yaitu:

  1. Skala Fahrenheit beserta termometernya diciptakan oleh fisikawan Jerman, Daniel Gabriel Fahrenheit (1686 – 1736), pada tahun 1724. 
  2. Titik tetap atas menggunakan suhu ketika air dalam keadaan mendidih, yaitu 212F.
  3. Titik tetap bawah menggunakan suhu ketika air dalam keadaan membeku, yaitu 32F.

Skala Kelvin

   Kelvin merupakan nama skala, termometer, sekaligus satuan suhu. Kelvin disepakati sebagai satuan internasional untuk besaran pokok suhu. Satuan kelvin disimbolkan tanpa tanda derajat, melainkan langsung huruf kapital K, yaitu K. Kesepakatan tanpa penulisan derajat diputuskan pada tahun 1967 karena kelvin merupakan satuan internasional (untuk membedakan dengan satuan suhu yang lain) yang menunjukkan suhu mutlak (absolut). 

Ada beberapa informasi penting terkait skala Kelvin, yaitu:

  1. Skala Kelvin beserta termometernya diciptakan oleh fisikawan Inggris, William Thomson, 1st Baron Kelvin (1824 – 1907) atau lebih dikenal dengan sebutan Lord Kelvin, pada tahun 1848.
  2. Titik tetap atas menggunakan suhu ketika air dalam keadaan mendidih, yaitu 373K.
  3. Titik tetap bawah menggunakan suhu ketika air dalam keadaan membeku, yaitu 273K.

Keempat skala termometer tersebut disajikan dalam gambar berikut beserta titik tetap bawah dan titik tetap atasnya.


Kita dapat meringkas informasi di atas dalam bentuk tabel berikut.

Perbandingan keempat skala suhu berdasarkan gambar di atas dinyatakan oleh
Skala C:Skala R:Skala F:Skala K=100:80:180:100=5:4:9:5(Bagi20)Dengan mematok 0 sebagai batas terbawah, maka kita peroleh hubungan skala suhu tersebut dalam bentuk perbandingan berikut. Simbol t menyatakan temperature (suhu).
tC:tR:(tF32):(tK273)=5:4:9:5dengan keterangan:
tC=suhu dalam satuan celsiustR=suhu dalam satuan reaumurtF=suhu dalam satuan fahrenheittK=suhu dalam satuan kelvinSemua konversi satuan suhu menggunakan perbandingan tersebut.

Konversi dari satuan celsius

Konversi dari satuan reaumur

Konversi dari satuan fahrenheit

Konversi dari satuan kelvin

Konversinya lebih ringkas disajikan dalam tabel di bawah.

 


Secara umum, hubungan skala termometer yang satu dengan skala termometer yang lain diilustrasikan seperti gambar di bawah.
Gambar menunjukkan dua termometer, yaitu termometer X (kiri) dan termometer Y (kanan) dengan keterangan simbol:
(tb)X=Titik tetap bawah termometerX(tb)Y=Titik tetap bawah termometerYtX=Suhu yang ditunjukkan skala termometerXtY=Suhu yang ditunjukkan skala termometerY(ta)X=Titik tetap atas termometerX(ta)Y=Titik tetap atas termometerYTitik tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer tersebut berturut-turut merupakan suhu saat air membeku dan air mendidih pada tekanan 1 atmosfer.

     Hubungan perubahan suhu dan perbedaan interval pada kedua skala termometer tersebut adalah linear. Apabila dilukiskan dalam sistem koordinat Kartesius, maka akan terbentuk sebuah garis lurus. Oleh karena itu, berdasarkan rumus persamaan garis lurus yang melalui dua titik, kita peroleh
(ta)XtX(ta)X(tb)X=(ta)YtY(ta)Y(tb)Y    Persamaan garis ini dapat diperluas jika yang diketahui adalah pasangan nilai suhu ketika diukur dengan menggunakan kedua termometer, layaknya titik yang berkoordinat (x1,y1) dan (x2,y2).

Baca: Soal dan Pembahasan – Gradien dan Persamaan Garis Lurus

     Berikut ini merupakan soal dan pembahasan terkait konversi satuan suhu. Semoga dapat dijadikan referensi.

Today Quote

Meminta maaf tidak selalu berarti kamu salah dan orang lain benar, tetapi karena hatimu bernilai lebih tinggi dari egomu.

Bagian Pilihan Ganda

Soal Nomor 1

Suhu 35C setara dengan
A. 32F                     C. 95F
B. 63F                     D. 127F

Pembahasan

Soal Nomor 2

Suhu 80C setara dengan
A. 45R                    C. 80R
B. 64R                    D. 100R

Pembahasan

Soal Nomor 3

Suhu suatu ruangan adalah 28C. Suhu tersebut setara dengan
A. 273K                  C. 301K
B. 277K                  D. 401K

Pembahasan

Soal Nomor 4

Menurut Organisasi Meteorologi Dunia (WMO), rekor tertinggi suhu di Pangkalan Esperanza di ujung utara Semenanjung Antartika tercatat mencapai 64,94 derajat Fahrenheit. Dalam satuan celsius, suhu tersebut sama dengan
A. 10,3C                     C. 18,3C
B. 12,3C                     D. 24,3C

Pembahasan

Soal Nomor 5

Berdasarkan penelitian yang ada, suhu permukaan matahari diperkirakan mencapai 5.788K. Dalam satuan celsius, suhu tersebut sama dengan
A. 6.061C
B. 5.788C
C. 5.515C
D. 5.012C

Pembahasan

Soal Nomor 6

Suhu suatu zat adalah 212F. Suhu mutlaknya adalah
A. 485K                  C. 391K
B. 452K                  D. 373K

Pembahasan

Soal Nomor 7

Sebuah termometer dengan 2 skala yang berbeda digunakan untuk mengukur suhu sebuah benda sehingga tampak hasil pengukurannya seperti berikut.
Skala Fahrenheit menunjukkan
A. 43F                   C. 75F
B. 57F                   D. 77F

Pembahasan

Soal Nomor 8

Dalam sebuah petunjuk pembuatan kopi tertulis bahwa untuk menyajikan kopi dengan rasa asam yang agak tinggi dan rasa pahit yang rendah, kopi harus diseduh dengan air yang bersuhu 176F. Apabila tersedia termometer Reaumur untuk mengukur suhu air, maka air harus direbus sampai pada suhu
A. 42R                 C. 64R
B. 48R                 D. 80R

Pembahasan

Soal Nomor 9

Nilai yang ditunjuk pada skala Celsius dan skala Fahrenheit akan sama saat berapa derajat?
A. 40                      C. 20
B. 20                      D. 40

Pembahasan

Soal Nomor 10

Suatu termometer X dan termometer Celsius dibandingkan nilai pada skalanya sehingga diperoleh 40C=80X dan 20C=50X. Jika suhu suatu benda adalah 80C, maka suhu benda bila diukur dengan menggunakan termometer X adalah
A. 100X                 C. 140X
B. 120X                 D. 160X

Pembahasan

Soal Nomor 11

Termometer X yang telah disetel menunjukkan nilai 30X pada titik beku air dan 90X pada titik didih air. Suhu 60X sama dengan
A. 20C                      C. 50C
B. 45C                      D. 75C

Pembahasan

Bagian Uraian

Soal Nomor 1

Suatu zat cair diukur suhunya dengan menggunakan termometer Celsius dan menunjukkan hasil seperti yang tertera pada gambar.
Berapa suhu zat cair tersebut apabila diukur dengan menggunakan:
a. termometer Reaumur;
b. termometer Fahrenheit;
c. termometer Kelvin?

Pembahasan

Soal Nomor 2

Jessica melakukan eksperimen dengan membuat termometer yang ia namai dengan termometer J. Pada termometer tersebut, air membeku pada suhu 10J dan air mendidih pada suhu 150J. Bagaimana cara melakukan konversi dari satuan celsius ke satuan J, dan sebaliknya?

Pembahasan