Termometer Gas Volume Tetap

Sesuai dengan namanya, termometer ini dibuat berdasarkan pada perubahan tekanan gas karena adanya perubahan temperatur. Volume gas dapat membesar karena kenaikan temperatur yang diikuti oleh penurunan tekanan gas dan dapat mengecil karena penurunan temperatur yang diikuti oleh kenaikan tekanan gas. Jadi, pada termometer gas volume tetap, thermometric property-nya adalah tekanan gas (p) yang diwakili oleh perubahan panjang kolom air raksa (raksa). Ini berarti p = p ( T ). Adapun bentuk skematis termometer gas volume tetap seperti dilukiskan pada gambar 2.7 berikut.



Bagaimanakah cara kerja termometer gas volume tetap seperti gambar 2.7 ?

Apabila benda yang akan diukur temperaturnya (A) disentuhkan pada bola B, maka gas dalam bola B akan memuai dan mendesak air raksa dalam pipa C ke bawah dan dalam pipa E ke atas. Pipa C dan pipa E dihubungkan dengan pipa karet D yang lentur dan dapat ditarik ke bawah atau ke atas.

Apabila gas bola B memuai dan mendesak air raksa dalam pipa C, maka volume gas bertambah. Agar volume gas tetap seperti semula, yaitu pada pengatur permukaan raksa, maka pipa karet D dapat dinaikkan atau diturunkan, sehingga volume gas pada bola B dapat dijaga tetap.

Pada keadaan 1, misalnya pada titik tetap es yang sedang melebur atau air yang sedang membeku di bawah tekanan udara luar 1 atmosfer, tinggi raksa adalah h1 dan tekanannya p1. Pada keadaan 2, misalnya pada titik didih air atau titik embun air di bawah tekanan udara luar

1 atmosfer, tinggi raksa adalah h2 dan tekanannya adalah P2. Dalam hal ini kita dapat melakukan interpolasi linier (membuat titik-titik atau harga tertentu diantara kedua titik tetap) dan ekstrapolasi linier (membuat titik-titik tertentu di luar kedua titik tetap).

Jika kaki-kaki manometer mempunyai luas penampang yang sama, misalnya seluas A, tinggi cairan raksa yang berada di atas tanda volume tetap (pengatur permukaan raksa) adalah h, sedangkan massa jenis raksa adalah ρ, maka untuk percepatan gravitasi bumi g dan tekanan udara luar sebesar po, berlaku persamaan-persamaan berikut.

p1 = po + ρ g h1
p2 = po + ρ g h2
p = po + ρ g h

Dengan menggunakan persamaan (p V / T) = C dengan volume V tetap dan subsitusi sederhana dapat diperoleh persamaan:

T = T1 + {(h – h1) / (h2 – h1)}{T2 – T1} . . . . . (2.8)

Dengan mengambil T1 = temperatur titik lebur es atau titik beku air pada tekanan udara luar 1 atmosfer = 00C = 273 K dan h1 = tinggi raksa pada saat disentuhkan pada es yang sedang melebur, serta T2 = temperatur titik didih air atau titik embun air pada tekanan 1 atmosfer = 1000 C = 373 K dan h2 = tinggi raksa pada saat disentuhkan pada air sedang mendidih, sedangkan h adalah sembarang posisi permukaan raksa di kaki E, maka temperatur T dapat diketahui, karena temperatur T merupakan fungsi linier tinggi raksa h.



Sumber: Hamid, Ahmad Abu. 2007. Diktat Kuliah Termodinamika. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta.