JENIS-JENIS TERMOMETER1. TERMOMETER CECAIR DALAM KACA Suhu ialah
ukuran Darjah Kepanasan suatu objek.
Rajah 1 Termometer cecair dalam kaca
Termometer jenis ini menggunakan Prinsip Keseimbangan Terma
untuk mengukur suhu sesuatu objek. Cecair yang berjisim tetap di
dalam bebuli mengembang kedalam kapilari apabila suhu meningkat
sehingga keseimbangan terma berlaku. Unit SI bagi suhu ialah Kelvin
( K ). Biasanya thermometer cecair dalam kaca menggunakan Skala
Celcius disebabkan skala itu adalah lebih praktikal dan digunakan
secara meluas.
/100
Rajah 2 Menentukan suhu pada thermometer yang belum ditentu
ukur
Formula bagi Termometer cecair dalam kaca yang belum ditent ukur
:
/ = Aras merkuri bagi suhu semasa./ = Aras merkuri bagi takat
bawah yang ditetapkan ( 0 /100 = Aras merkuri pada takat atas yang
ditetapkan ( 100 Rajah 3 menunjukan penentu ukuran skala suhu di
antara Takat atas( 100dan takat bawah ( 0
Rajah 3 Menentu ukur suatu termometer
Apabila dua takat ( 100 dan 0 )telah ditandakan,selang antara
dua takat itu dibahagikan secara sama rata kepada 100 bahagian.
Termometer ini telah ditentu ukurkan dan boleh digunakan untuk
mengukur suhu.
Jadual di bawah menunjukan definisi takat atas dan takat
bawah.TakatTakat atas ditetapkanTakat bawah ditetapkan
Dikenali sebagaiTakat didihTakat beku
Nilai100 (373 K)0 (273 K)
DefinisiSuhu air tulen yang sedang melebur.Suhu stim di bawah
tekanan atmosfera piawai.
1.1 CIRI-CIRI TERMOMETER CECAIR DALAM KACA Cecair yang digunakan
adalah merkuri atau alcohol. Ciri reka bentuk dan prinsip kerja
thermometer cecair dalam kaca.Ciri reka bentukPrinsip
KerjaTujuan
Bebuli kaca dengan dinding nipis yang diperkukuhkan.Dinding yang
nipis membenarkan pengaliran haba yang cepat.Menambahkan kepekaan
thermometer.
Saiz bebuli yang kecil.Kualiti cecair yang sedikit dalam bebuli
yang kecil membolehkan cecair itu bergerak balas dengan lebih cepat
terhadap perubahan suhu.Menambahkan kepekaan thermometer.
Tiup rerambut dengan diameter kecil.Perubahan suhu yang kecil
akan menyebabkan pergerakan turus cecair yang besar di dalam tiub
rerambut.Menambahkan kepekaan thermometer
Dinding batang kaca yang tebal dan melengkung.Bertindak sebagai
kanta pembesar supaya menikus turus cecair boleh dilihat dengan
jelas.Memudahkan pembacaan suhu.
Jadual dibawah menunjukan perbandingan antara merkuri dengan
alcohol sebagai cecair dalam thermometer.Merkuri Alkohol
Mengembang dengan seragam apabila dipanaskan.Tidak mengembang
dengan seragam apabila dipanaskan.
Tidak melekat pada kaca.Melekat pada kaca.
Bewarna (Legap dan senang diperhatikan).Tidak bewarna (Biasanya
perlu diwarnakan dengan pewarna merah).
Bergerak balas dengan cepat terhadap perubahan suhu.Bergerak
balas dengan perlahan terhadap perubahan suhu.
Had atas bagi suhu yang boleh diukur =357C Had atas bagi suhu
yang boleh diukur =78CTidak sesuai untuk mengukur suhu tinggi.
Had bawah bagi suhu yang boleh diukur = -39CHad bawah bagi suhu
yang boleh diukur adalah = -115CLebih sesuai digunakan pada musim
sejuk.
Mahal Murah
Beracun Selamat
2. TERMOMETER GAS BERISIPADU TETAP
Rajah 4 : Termometer Gas Berisipadu TetapTekanan Udara = ( P + h
) cm Hg P = Tekanan atmosfera
Sifat termometri yang digunakan dalam thermometer jenis ini
adalah tekanan bagi satu gas yang mempunyai isipadu dan jisim yang
tetap. Isipadu udara yang besar diperlukan untuk menghasilkan
perubahan tekanan yang cukup besar. Saiz kelalang yang besar (
Isipadu 1 liter ) menyebabkan thermometer ini tidak mudah alih dan
tidak sesuai untuk mengukur suhu objek yang kecil. Termometer jenis
ini tidak sesuai bagi mengukur suhu yang berubah-ubah. Sebelum
bacaan diambil, pelarasan aras-aras merkuri perlu dibuat dan
memerlukan masa. Contoh pengiraan bagi thermometer gas berisipadu
tetap.
3. TERMOMETER TERMOGANDINGAN D.g.e yang dihasilkan dalam
termogandingan berubah secara langsung dengan beza suhu antara
simpangan panas dengan simpangan sejuk. Simpangan sejuk biasanya
dikekalkan pada suhu 0 supaya bacaan milivolmeter adalah sifar
apabila simpanan yang satu lagi juga pada suhu 0 Simpangan panas
dimasukan kedalam bahan yang suhunya perlu diukur. Oleh itu,
simpangan panas mempunyai saiz yang kecil, suhu yang ditempat
sempit dan sukar dihampiri boleh diukur dengan menggunakan
thermometer termogandingan. Thermometer termogandingan boleh
mengukur suhu pada julat -200 hingga 700 Termometer termogandingan
digunakan untuk mengukur suhu leburan logam dan relau. Contoh
Pengiraan
4. TERMOMETER RINTANGAN
Rajah 5 : Termometer Rintangan
Sifat termometri yang digunakan dalam thermometer jenis ini
adalah rintangan bagi satu gegelung platinum. Semasa mengukur suatu
jasad, dawai platinum disambung kepada suatu litar elektrik. Litar
elektrik tersebut mempunyai galvanometer yang telah ditentukurkan
untuk member bacaan suhu suatu jasad melalui skala galvometer itu.
Oleh sebab penderia suhu ialah gegelung platinum, thermometer ini
boleh mengukur julat suhu yang besar, daripada -260C hingga 1700C.
Thermometer ini digunakan untuk menyukat suhu ketuhar dan relau di
industri. Termometer ini juga sesuai digunakan untuk mengukur suhu
yang berubah dengan cepat.
Contoh pengiraan :
Sebuah thermometer rintangan mempunyai rintangan 95.2 pada takat
ais dan 138.6 pada takat stim. Apabila gegelungnya direndam kedalam
suatu campuran. Rintangannya ialah 103.6 . berapakan suhu campuran
itu ?Penyelesaian :
KONSEP MUATAN HABAIdea Muatan Haba Sekiranya satu titisan air
panas bersuhu tinggi yang sedang dituang daripada sebuah cerek ke
dalam cawan terkena pad tangan seseorang, tangan orang itu
berasasedikit kesakitan sahaja. Satu kuantiti hba yang kecil telah
dipindah daripada titisan air panas ke tangan orang itu. Sekiranya
air tertumpah pada tangan orang itu, tangannya akan melecur teruk.
Ini menunjukan satu kuantiti haba yang besar telah dipindahkan
ketangan orang itu. Walaupun kedua-dua titisan itu mempunyai suhu
yang sama, tumpahan air itu dapat mengeluarkan lebih banyak haba
daripada titisan itu. Tupahan iar itu dikatakan mempunyai muatan
haba yang lebih besar daripada titisan air. Ini menunjukan semakin
besar jisim objek,semakin besar muatan habanya.
Rajah 6 : Seorang berdiri di tepi kolam renang
Rajah 6 menunjukan seorang yang berdiri di tepi kolam. Pada
tengah hari, tapak kakinya memijak lantai jubin berasa panas,
manakala kaki mencecah air berasa sejuk. Kedua-dua lantai jubin dan
air kolam telah didedahkan dengan sinaran matahari yang sama.
Tetapi jubun lantai mengalami kenaikan suhu lebih tinggi daripada
air kolam. Pada waktu malam,lantai jubin berasa sejuk daripada air
kolam. Ini kerana air kolam dapat menyimpan haba untuk masa yang
lama. Air dalam kolam itu mempunyai muatan haba yang lebih besar
dari lantai jubin.
Pengertian muatan haba Suatu objek yang mempuanyai muatan haba
yang besar memerlukan kuantiti haba yang lebih besar untuk
menaikkan suhunya sebanyak 1 Muatan haba sesuatu objek bergantung
pada :a) Jisim objekb) Jenis bahan objek.
Mencari hubungan antara kenaikan suhu suatu objek dengan jisim
apabila kuantiti haba yang dibekalkan adalah tetap.
Mencari hubungan antara kenaikan suhu suatu objek dengan kuntiti
haba jisim adalah tetap.
Muatan Haba Tertentu Keputusan kedua-dua eksperimen di atas
boleh digabungkan seperti berikut :
Kuantiti haba yang diserap atau dikeluarkan oleh sesuatu objek
adalah :a) Berubah secara langsung dengan jisim objek itu, m danb)
Berubah secara langsung dengan perubahan suhu itu, Kuantiti haba
yang diserap atau dikeluarkan oleh sesuatu objek bergantung kepada
jenis bahan bagi objek itu. Jadi, kuantiti haba yang diserap atau
dikeluarkan oleh sesuatu objek boleh dituliskan sebagai :Q =
mcDengan c adalah muatan haba tertentu bahan itu.
Muatan haba tertentu suatu bahan, c = ditakrifkan sebagai haba
yangdiperlukan untuk menaikan suhu sebanyak 1 bagi 1kg bahan itu
dan unitnya ialah J kg.Misalnya, muatan haba tertentu bagi
aluminium ialah 900 J kg. Ini bermakna untuk menaikan suhu 1 bagi
1kg aluminium, 900 J haba perlu dibekalkan manakala untuk menaikan
suhu 3 kg aluminium sebanyak 2 ,(2 x 3 x 900) J haba dibekalkan.
Jadual dibawah menunjukan muatan haba tertentu bagi beberapa
jenisbahan.BahanMuatan haba tentu,c/ J kg
Pepejal Aluminium Kuprum Kaca Besi Plumbum Perak Badan manusia
Ais ( pada suhu -15 900 387 840 452 128 235 3 500 2 000
Cecair Air (pada suhu 15) Merkuri Etanol Benzene Gliserin 4 200
139 2 450 1 740 2 410
Berapakah kuntiti haba yang perlu di bekalkan kepada sebatang
rod besi berjisim 3 kg untuk menaikan suhunya dari 25 ke
60?.(Muatan haba yang tentu besi, c = 452 J kg)Penyelesaian :Jisim
rod besi, m = 3 kgKenaikan suhu, = (60 25) = 35Kuantiti haba yhang
diperlukan, = mc= 3 x 452 x 35= 47 460 JContoh pengiraan
Pengertian fizik bagi muatan haba adalah : Apabila dua objek
yangmempunyai jisim yang sama dipanaskan a) Objek yang diperbuat
deripada bahan dengan muatan haba tertentu yang lebih kecil akan
menjadi panas dengan lebih cepat.b) Objek yang diperbuat daripada
bahan dengan muatan haba tertentu yang lebih besar akan menyejuk
dengan perlahan. Oleh sebab tenaga tidak boleh dicipta, haba yang
dibekalkan kepada suatu objek mestilah dipindahkan daripada bentuk
tenaga yang lain. Antara bentuk tenaga yang boleh dipindah menjadi
haba adalah tenaga elektrik, tenaga keupayaan gravity dan tenaga
kinetik. a) Tenaga elektrik yang dipindahkan kepada haba dengan
menggunakan pemanas elektrik ialah Pt.Dengan P = Kuasa pemanas
dalam unit W, t = masa pemanasan dalam unit s.
Maka, Q = mc akan menjadiPt = mc b) Jika tenaga keupayaan
gravity bagi suatu objek yang jatuh dipindahkan kepada haba,
makaMgh = mc c) JIka daya gesaran ,menyebabkan suatu objek yang
bergerak dihentikan, tenaga kinetic objek itu dipindah kepada haba,
maka mv = mc Sebuah cerek dengan kuasa 2 400 W mengandungi air pili
berjisim 4 kg dan suhu 25 . Berapakah masa yang di ambil untuk
memanaskan air itu sehingga mencapai takat didih 100
.PenyelesaianKuasa cerek, P = 2 400 WJisim air, m = 4 kgPerubahan
suhu air, = (100 25 ) = 75 Pt = mc 2 400 x t = 4 x 4 200 x 75t =
525 saat = Contoh pengiraan :
Menentukan muatan haba tentu aluminium
KEGUNAAN MUATAN HABA TENTU1. Air Sebagai Cecair Penyejuk Dalam
Enjin Kereta
Air digunakan sebagai cecair penyejuk dalam kereta sebab :a)
Muatan haba tentunya besar.b) Mudah diperolehi tanpa kos tinggi,c)
Tidak bertindak balas dengan komponen enjin. Air yang dipam melalui
celah dalam dinding silinder enjin menyerap haba daripada enjin
itu. Air panas yang melalui radiator membebaskan haba ke aliran
udara. Dengan itu, aliran air membawa haba keluar daripada enjin
yang panas untuk dilesapkan ke udara sekeliling.
1. Peralatan Memasak Peralatan memasak seperti kuali dan periuk
biasanya diperbuat Daripada bahan yang mempunyai muatan haba tentu
yang kecil Ini memastikan suhunya bertambah dengan cepat apabila
dipanaskan. Tetapi pemegangnya diperbuat daripada bahan dengan
muatan haba tentu yang lebih besar dan juga konduktor haba yang
lemah.