Kumpulan Contoh Soal Konversi Satuan Suhu (Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin) Beserta Pembahasannya

Daftar Materi Fisika

• 1. Besaran Fisika
• 2. Vektor dan Resultan
• 3. Mekanika (Kinematika dan Dinamika)
• 4. Fisika Optik
• 5. Suhu dan Kalor

Advertisement

Baca Juga:

Konsep Suhu

Jika kita membahas tentang suhu suatu benda, tentu terkait erat dengan panas atau dinginnya benda tersebut. Dengan alat perasa, kita dapat membedakan benda yang panas, hangat atau dingin. Benda yang panas kita katakan suhunya lebih tinggi dari benda yang hangat atau benda yang dingin. Benda yang hangat suhunya lebih tinggi dari benda yang dingin.

Dengan alat perasa kita hanya dapat membedakan suhu suatu benda secara kualitatif. Akan tetapi di dalam fisika kita akan menyatakan panas, hangat, dingin dan sebagainya secara eksak yaitu secara kuantitatif (dengan angka-angka).

Secara sederhana suhu didefinisikan sebagai derajad panas dinginnya suatu benda. Ada beberapa sifat benda yang berubah apabila benda itu dipanaskan, antara lain adalah warnanya, volumnya, tekanannya dan daya hantar listriknya. Sifat-sifat benda yang berubah karena dipanaskan disebut sifat termometrik. Suhu termasuk besaran pokok dalam fisika yang dalam SI bersatuan Kelvin.

Alat Ukur Suhu

Untuk menyatakan suhu suatu benda secara kuantitatif diperlukan alat ukur yang disebut termometer. Ada beberapa jenis termometer dengan menggunakan konsep perubahan-perubahan sifat karena pemanasan. Pada termometer raksa dan termometer alkohol menggunakan sifat perubahan volum karena pemanasan.

Ada beberapa termometer yang menggunakan sifat perubahan volum karena pemanasan, antara lain: Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Masing-masing termometer tersebut mempunyai ketentuan-ketentuan tertentu dalam menetapkan nilai titik didih air dan titik beku air pada tekanan 1 atm, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Dari gambar di atas, dapat ditulis dalam bentuk tabel sebagai berikut,

No.	Termometer	Titik tetap bawah	Titik tetap atas	Jumlah skala
1	Celcius	0oC	100oC	100
2	Reamur	0oR	80oC	80
3	Fahrenheit	32oF	212oF	180
4	Kelvin	273 K	373 K	100

Perbandingan jumlah skalanya adalah sebagai berikut:

tC : tR : (tF – 32) = 100 : 80 : 180

atau

tC : tR : (tF – 32) = 5 : 4 : 9

Perubahan suhu dari celcius ke kelvin dan dari kelvin ke celcius, karena jumlah skalanya sama, maka ditulis sebagai berikut.

toC = (t + 273)K

atau

tK = (t – 273)oC

Keterangan:

tC = skala yang ditunjukkan termometer celcius (oC)

tR = skala yang ditunjukkan termometer reamur (oR)

tF = skala yang ditunjukkan termometer fahrenheit (oF)

tK = skala yang ditunjukkan termometer kelvin (K)

Secara umum, hubungan skala termometer yang satu dengan yang lain adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Termometer X dengan titik tetap bawah (tb)X dan titik tetap atas (ta)X. Termometer Y dengan titik tetap bawah (tb)Y dan titik tetap atas (ta)Y. Titik tetap bawah dan titik tetap atas kedua termometer di atas adalah suhu saat es melebur dan suhu saat air mendidih pada tekanan 1 atmosfer.

Dengan membandingkan perubahan suhu dan interval kedua titik tetap masing-masing termometer, diperoleh hubungan sebagai berikut.

(ta)X – tX	=	(ta)Y – tY
(ta)X – (tb)X		(ta)Y – (tb)Y

Keterangan:

(ta)X = titik tetap atas termometer X

(tb)X = titik tetap bawah termometer X

tX = suhu pada termometer X

(ta)Y = titik tetap atas termometer Y

(tb)Y = titik tetap bawah termometer Y

tY = suhu pada termometer Y

Contoh Soal Konversi Satuan Suhu

Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang konversi atau pengubahan satuan suhu yang meliputi Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin lengkap dengan pembahasannya. Silahkan kalian pelajari baik-baik.

1. Sebuah zat cair diukur suhunya menggunakan termometer celcius diperoleh angka 40oC. Berapakah jika zat cair tersebut diukur suhunya menggunakan:

a. Termometer reamur

b. Termometer fahrenheit

c. Termometer kelvin

Penyelesaian:

Diketahui:

tc = 40oC

Ditanyakan: tR, tF, dan T

Jawab:

a. Mengubah skala celcius ke reamur

perbandingan skala termometer reamur dan celcius adalah sebagai berikut.

tR	=	4
tC		5

Maka:

tR = 4/5 × tC

tR = 4/5 × 40

tR = 32

Jadi, ketika diukur dengan termometer reamur, suhunya adalah 32oR.

b. Mengubah skala celcius ke fahrenheit

perbandingan skala termometer fahrenheit dan celcius adalah sebagai berikut.

tF – 32	=	9
tC		5

Maka:

tF – 32 = 9/5 × tC

tF – 32 = 9/5 × 40

tF – 32 = 72

tF = 72 + 32

tF = 104

Jadi, ketika diukur dengan termometer fahrenheit, suhunya adalah 104oF.

c. Mengubah skala celcius ke kelvin

untuk mengkonversi satuan suhu dari celcius ke kelvin kita langsung saja menggunakan rumus berikut.

T = tC + 273

T = 40 + 273

T = 313

Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya adalah 313 K.

2. Suhu sebuah filamen lampu listrik yang sedang menyala adalah 2.925 K. Berapakah suhu filamen lampu tersebut dalam skala Celcius?

Jawab:

Dengan menggunakan kesetaraan Celcius ke Kelvin diperoleh:

toC = tK – 273 = 2.925 – 273 = 2.652

Jadi, suhu filamen lampu listrik yang sedang menyala tersebut adalah 2.652oC.

3. Sebuah termometer X setelah ditera dengan termometer Celcius di dapat 40oC = 80oX dan 20oC = 50oX. Jika suhu sebuah benda 80oC, maka berapa oX suhu benda tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

40oC = 80oX

20oC = 50oX

Ditanya: 80oC = ... oX

Jawab:

Untuk mempermudah dalam memahami soal di atas, perhatikan gambar ilustrasi berikut ini.

Berdasarkan gambar di atas, maka keseteraan skala pada termometer Celcius dan termometer X adalah sebagai berikut.

80 – 40	=	tX – 80
80 – 20		tX – 50

40	=	tX – 80
60		tX – 50

4	=	tX – 80
6		tX – 50

4(tX – 50) = 6(tX – 80)

4tX – 200 = 6tX – 480

6tX – 4tX = 480 – 200

2tX = 280

tX = 280/2

tX = 140

Jadi, 80oC = 140oX

4. Suhu udara di ruangan 95oF. Nyatakan suhu tersebut ke dalam skala Kelvin!

Penyelesaian:

95oF = 5/9 (95 – 32) = 35oC

35oK = (35 + 273) K = 308 K

5. Misalkan Anis membuat sebuah termometer yang disebut dengan termometer X. Pada termometer ini air membeku pada 0°X dan air mendidih pada 150°X. Bagaimanakah hubungan termometer ini dengan termometer dalam skala Celsius?

Jawab

Pada termometer X, rentang temperatur yang dimilikinya, yakni dari 0°X – 150°X sehingga skala pada termometer ini dibagi dalam 150 skala. Perbandingan antara termometer X dan termometer Celsius, yakni

C – 0	=	X – 0
100		150

ToC	=	100	ToX →	=	2	ToX
		150			3

Jadi, hubungan antara termometer ini dengan termometer Celsius adalah t°C = 2/3 t°X .

6. Suatu termometer X mengukur suhu es sedang melebur pada −10oX dan mengukur suhu air mendidih pada 110oX. Termometer Celcius mengukur suhu benda tersebut adalah 40oC. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer X?

Penyelesaian:

Diketahui:

(tb)X = −100X

(ta)X = 1100X

tC = 400C

Titik tetap atas termometer Celcius adalah 100oC dan titik tetap bawahnya adalah 0oC sehingga:

(ta)C = 1000C

(tb)C = 00C

Ditanyakan: tX

Jawab:

(ta)X – tX	=	(ta)C – tC
(ta)X – (tb)X		(ta)C – (tb)C

110 – tX	=	100 – 40
110 – (−10)		100 – 0

110 – tX	=	60
120		100

110 – tX	=	6
120		10

10(110 – tX) = (120)(6)

1100 – 10tX = 720

10tX = 1100 – 720

10tX = 380

tX = 380/10

tX = 38

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer X adalah 38oX.

7. Pada waktu musim dingin terdapat laporan cuaca dari Inggris di mana suhu udara mencapai 14oF. Berapakah suhunya jika diukur menggunakan:

a. Termometer reamur

b. Termometer celcius

c. Termometer kelvin

Penyelesaian:

Diketahui:

tF = 14oF

Ditanyakan: tR, tC, dan T

Jawab:

a. Mengubah skala fahrenheit ke reamur

perbandingan skala termometer reamur dan fahrenheit adalah sebagai berikut.

tR	=	4
tF – 32		9

Maka:

tR = 4/9 × (tF – 32)

tR = 4/9 × (14 – 32)

tR = 4/9 × (–18)

tR = –8

Jadi, ketika diukur dengan termometer reamur, suhunya adalah –8oR.

b. Mengubah skala fahrenheit ke celcius

perbandingan skala termometer celcius dan fahrenheit adalah sebagai berikut.

tC	=	5
tF – 32		9

Maka:

tC = 5/9 × (tF – 32)

tC = 5/9 × (14 – 32)

tC = 5/9 × (–18)

tC = –10

Jadi, ketika diukur dengan termometer celcius, suhunya adalah –10oC.

c. Mengubah skala fahrenheit ke kelvin

perbandingan skala termometer kelvin dan fahrenheit adalah sebagai berikut.

T – 273	=	5
tF – 32		9

Maka:

T – 273 = 5/9 × (tF – 32)

T – 273 = 5/9 × (14 – 32)

T – 273 = 5/9 × (–18)

T – 273 = –10

T = –10 + 273

T = 263

Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya adalah 263 K.

8. Termometer X dirancang dapat mengukur air membeku pada skala - 40 dan air mendidih pada skala 160. Jika suatu benda diukur dengan termometer Reamur menunjukkan nilai 20oR maka tentukan nilai yang ditunjuk saat diukur dengan termometer X!

Penyelesaian:

Diketahui:

(tb)X = −40oX

(ta)X = 160 oX

tR = 20

Titik tetap atas termometer Reamur adalah 80oR dan titik tetap bawahnya adalah 0oR sehingga:

(ta)R = 0oR

(tb)R = 80oR

Ditanyakan: tX?

Jawab:

(ta)X – tX	=	(ta)R – tR
(ta)X – (tb)X		(ta)R – (tb)R

160 – tX	=	80 – 20
160 – (−40)		80 – 0

160 – tX	=	60
200		80

160 – tX	=	6
200		8

8(160 – tX) = (200)(6)

1280 – 8tX = 1200

8tX = 1280 – 1200

8tX = 80

tX = 80/8

tX = 10

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer X adalah 10oX.

9. Sepotong logam dipanaskan dan diukur dengan termometer optik menunjukkan skala 36oR. Berapakah suhunya jika diukur menggunakan:

a. Termometer celcius

b. Termometer fahrenheit

c. Termometer kelvin

Penyelesaian:

Diketahui:

tR = 36oR

Ditanyakan: tC, tF, dan T

Jawab:

a. Mengubah skala reamur ke celcius

perbandingan skala termometer celcius dan reamur adalah sebagai berikut.

tC	=	5
tR		4

Maka:

tC = 5/4 × tR

tC = 5/4 × 36

tC = 45

Jadi, ketika diukur dengan termometer celcius, suhunya adalah 45oC.

b. Mengubah skala reamur ke fahrenheit

perbandingan skala termometer fahrenheit dan reamur adalah sebagai berikut.

tF – 32	=	9
tR		4

Maka:

tF – 32 = 9/4 × tR

tF – 32 = 9/4 × 36

tF – 32 = 81

tF = 81 + 32

tF = 113

Jadi, ketika diukur dengan termometer fahrenheit, suhunya adalah 113oF.

c. Mengubah skala reamur ke kelvin

perbandingan skala termometer kelvin dan reamur adalah sebagai berikut.

T – 273	=	5
tR		4

Maka:

T – 273 = 5/4 × tR

T – 273 = 5/4 × 36

T – 273 = 45

T = 45 + 273

T = 318

Jadi, ketika diukur dengan termometer kelvin, suhunya adalah 318 K.

10. Suhu es yang sedang melebur dan suhu air mendidih apabila diukur dengan termometer A masing-masing besarnya 10oA dan 130oA. Suhu suatu benda diukur dengan termometer skala Fahrenheit sebesar 62oF. Berapa suhu benda tersebut jika diukur dengan termometer A?

Penyelesaian:

Diketahui:

(tb)A = 10oA

(ta)A = 130oA

tF = 62oF

Titik tetap atas termometer Fahrenheit adalah 212oF dan titik tetap bawahnya adalah 320F sehingga:

(ta)F = 212oF

(tb)F = 32oF

Ditanyakan: tA?

Jawab:

(ta)A – tA	=	(ta)F – tF
(ta)A – (tb)A		(ta)F – (tb)F

130 – tA	=	212 – 62
130 – (10)		212 – 32

130 – tA	=	150
120		180

130 – tA	=	5
120		6

6(130 – tA) = (120)(5)

780 – 6tA = 600

6tA = 780 – 600

6tA = 180

tA = 180/6

tA = 30

Jadi, suhu benda tersebut apabila diukur dengan termometer A adalah 30oA.