Sejak zaman dulu manusia berusaha mengukur temperatur. Dan bukan hanya
ingin mengetahui temperatur benda atau cuaca, tapi juga temperatur badan
manusia. Hipokrates, misalnya, telah menyadari bahwa temperatur badan manusia
bersangkut paut erat dengan kesehatan manusia bersangkutan. Namun baru sekitar
2000 tahun kemudian, ahli medik Santorio Santorio –nama diulang, bandingkan dengan Galileo
Galilei– dapat menggunakan
termometer untuk mengukur temperatur pasien. Dapat dikatakan, bahwa dialah
dokter pertama yang menggunakan termometer sebagai alat bantu diagnosa
penyakit.
Usaha untuk menciptakan alat yang dapat mengukur temperatur, yakni alat
termometer, timbul di kalangan ahli astronomi dan ahli ilmu alam. Mereka
mengetahui, bahwa temperatur dapat membuat zat memuai. Karena itu, mereka
berusaha menggunakan ukuran muai zat itu sebagai dasar untuk mengukur
temperatur. Sekalipun demikian, pengukuran temperartur secara teliti, tidaklah
terjadi dengan mudah. Mereka perlu menemukan zat yang tepat, teknik yang tepat,
serta skala ukur yang tepat untuk dapat mengukur temperatur secara cermat.
Termometer Udara
dan Alkohol
Galileo Galilei
menggunakan pemuaian udara untuk mengukur temperartur. Alatnya terdiri atas
bola gelas sebesar telur ayam yang dihubungkan dengan pipa panjang. Pipa itu direndam di dalam air. Ketika
temperatur berubah, udara di dalam bola gelas itu memuai atau mengerut.
Perubahan ini dicatat melalui garis air pada tabung. Alat itu diciptakannya
pada tahun 1593 serta dikenal sebagai termoskop. Sekalipun ketelitiannya masih
sangat rendah, namun secara kasar alat ini sudah dapat mengukur temperatur.
Kawan Galileo yang bernama Santorio santorio (secara latin dikenal sebagai
Sanctorius) adalah dokter pertama yang menerapkan ukuran kuantitatif pada tubuh
manusia. Pada awal abad 17, dari hari ke hari, ia menimbang berat badan
manusia, serta menemukan, bahwa berat badan berkurang melalui berkeringat. Ia
juga menciptakan alat untuk mengukur banyaknya denyut nadi.
Dalam rangka ukur mengukur ini, Santorio Santorio juga ingin mengukur
temperatur tubuh manusia. Untuk itu ia menggunakan termoskop Galileo dengan
meletakkan bola gelas ke dalam tubuh manusia. Pada tabung termoskop itu, ia
menyusun skala dengan menggunakan dua titik patokan. Kedua titik patokan itu
adalah temperatur salju dan temperatur api lilin. Alat itu juga sangat tidak teliti.
Kemudian Guillaume Amontons menyempurnakan termoskop Galileo. Sebagai
pengganti air, ia menggunakan (air) raksa untuk mengurung udara. Volume udara dibuat tetap sehingga
temperatur diukur berdasarkan perubahan tekanan udara. Termoskop ini lebih baik
dibandingkan termoskop Galileo. Dengan alatnya itu, Amontons menemukan bahwa
dalam batas ketelitian alatnya, air mendidih pada temperatur yang sama.
Selanjutnya, Amontons juga mempelajari ciri muai berbagai jenis gas. Pada perubahan
temperatur yang sama, ia menemukan bahwa semua gas memuai dengan volume yang
sama. Pengamatan ini diumumkannya pada tahun 1699.
Di Florence bangsawan Tuscany, Ferdinand II, menciptakan termometer yang
lebih baik. Udara di bola gelas digantikan dengan anggur atau alcohol. Kedua
titik tetapnya adalah temperatur pada musim dingin yang terdingin serta
temperatur pada musim panas yang terpanas. Temperatur musim dingin dan musim
panas tidaklah konsisten. Karena itu, muncullah berbagai usul tentang titik
patokan itu.
Ada yang mengusulkan penggunaan satu titik patokan saja, tetapi ada pula
yang mengusulkan dua titik patokan. Pengusul satu titik patokan seperti Robert
Boyle, Robert Hooke dan Christian Huygens, mengusulkan temperatur pada tiitk
beku suatu cairan tertentu sebagai patokan. Boyle misalnya memilih minyak dari
adas manis (aniseed). Selanjutnya setiap derajat temperatur ditentukan oleh perubahan
volume zat cair itu sebesar suatu pecahan volume tertentu.
Pengusul dua titik patokan memiliki berbagai pendapat tentang kedua titik
patokan itu. Honore Fabni mengusulkan titik rendah pada temperatur cair es.
Namun, untuk titik tingginya, dia tetap mengusulkan temperatur musim panas yang
tidak menentu itu. Sepakat mengenai titik rendahnya, Delance mengusulkan titik
tinggi pada temperatur lebur mentega. Pada tahun 1694, guru besar di Padua,
Carlo Renaldini mengusulkan titik beku dan titik didih air sebagi kedua titik
patokan itu.
Pada tahun 1701, Isaac Newton mengusulkan titik rendah pada temperatur beku
air serta titik tinggi pada temperatur tubuh manusia. Di anatar kedua titik itu
disusun 2 skala.
Kemudian pembuatan termometer jatuh ke tangan pembuat alat meteorologi,
Gabriel Daniel Fahrenheit. Besar kemungkinan bahwa Fahrenheit didorong oleh Herman
Boerhave untuk membuat alat itu. Fahrenheit mengulang disain termometer serta
menggunakan air raksa sebagai zat pengukurnya.
Fahrenheit dan
Penggunaan Termometer
Gabriel Daniel Fahrenheit lahir di Danzig, sekarang Gdansk, Polandia tahun
1686. Sejak kecil ia telah beremigrasi ke Amsterdam. Ia memasuki pendidikan
bisnis, fisika dan pembuatan alat serta kemudian menjadi pembuat alat meteorologi.
Setelah membaca sejarah ilmu yang mengisahkan penemuan Amotons tentang titik
didih air yang tetap maka ia pun terdorong untuk membuat termometer guna melihat
gejala alam di bidang temperatur.
Pada tahun 1708, Fahrenheit bertemu dengan Ole Romer yang telah membuat
beberapa skala temperatur. Ia mencoba bentuk perubahan dari salah satu
termometer itu. Pada tahun 1714, Fahrenheit berhasil menciptakan termometer
raksa yang terkenal kemana-mana. Inilah termometer yang benar-benar cermat dan
teliti. Skala pada termometer Fahrenheit inipun dikenal sebagai derajat
Fahrenheit sampai sekarang masih digunakan di beberapa negara terutama di
Amerika Serikat dan Inggris.
Pada tahun 1724 Fahr melaporkan hasil karyanya ke Royal Society sehingga
diterima dalam keanggotaannya pada tahun itu juga. Segera pula skala Fahr di
terima di Inggris dan Belanda. Sekalipun kemudian sebagaian besar negara
menggunakan skala Celcius dan Kelvin, Fahr masih tetap menjadi orang pertama
yang dapat menciptakan termometer yang tepat.
Dalam bidang kesehatan, termometer ini juga digunakan. Hermann Boerhave,
beserta pengikutnya Gerhard van Swieten dan Anton de Haen mencoba mengaitkan
temperatur badan dengan kesehatan. Dalam 15 jilid buku yang berjudul Rati
Memendi, de Haen mencatat naik turunnya temperatur pda pasein yg demam. Dalam
rangka ini George Martine dari St Andrews bahwa setiap penyakit memiliki jenis
demamnya sendiri.
Pada tahun 1762, dokter Prancis, Ballay, mengukur temperatur kencing
pasein. James Currie dari Liverpool menganjurkan mandi dingin bagi pasien demam
dan mandi itu diatur dengan termometer. Pemakaian termometer di rumah sakit
mulai terkenal setelah penelitian Karl August Wunderlich. Selama 16 tahun
bersama pembantunya, ia mengukur temperatur lebih dari 100 ribu pasien. Pada tahun 1868 karyanya itu ditulis dalam buku The Course of The Tempearture
in Disease; A guide of Clinical Thermometry. Termometer pun menjadi alat
penting di dalam diagnosa penyakit.
Pada tahun 1734,
di dalam Philosophical Transactions, Fahr mengisahkan pembuatan termometernya.
Dalam kisah itu Fahr berkata, bahwa ia terpengaruh oleh keberhasilan amontons.
Kisahnya: kira-kira 10 tahun lalu, saya membaca didalam Sejarah ilmu yang
diterbitkan akademi Kerajaan di Paris, bahwa dengan menggunakan termometer
ciptaannya sendiri, Amontons yang tenar itu telah menemukan bahwa air mendidih
pada tingkat panas yang tetap. Segera pula saya dibakar oleh keinginan yang
besar untuk membuat sendiri termometer sejenis itu sehingga dengan mata saya
sendiri saya dapat melihat gejala alaam yang idnah itu serta dapat merasa yakin
akan kebenaran perconaan itu.
Fahr tak lupa
mengisahkan sejumlah kegagalan dalam usahanya: “karena kekurangan pengalaman
dalam pembuatan usaha saya menjadi sia-sia sekalipun saya telah sering
mengulanginya”. Karena itu ia menunda usahanya sampai waktu kemudian. Namun
semangatnya untuk membuat termometer sama sekali tidak pudar dan tidak
mengendur. “saya selalu berkeinginan untuk melihat hasil percobaan itu,” tegas
Fahr.
Pada suatu saat Fahr teringat kepada barometer. Pengamat yang teliti telah
menulis tentang koreksi barometer. Mereka telah melihat bahwa tinggi (air)
raksa di dalam tabung barometer sedikit berubah pada temperatur yang berubah.
“Dari ini saya ketahui bahwa suatu termometer mungkin dapat dibuat dengan
menggunakan raksa.”. Fahr mengakui bahwa pembuatannya akan sangat sukar. Namun
dengan menggunakan termometer itu ia sangat yakin ia dapat melakukan percobaan
yang sangat ingin dilakukannya itu. Dan ternyata berhasil.
Tabung induk termometer air raksa Fahr itu berbentuk silinder menggantikan
bentuk bola termoskop Galileo. Sesuai dengan manmaya, termometer ini
menggunakan (air) raksa sebagai pengganti alkohol. Dengan alatnya itu,
mula-mula Fahr mencoba menggunakan temperatur di Eslandia dan Lapland yang
memang terkenal dingin, sebagai temperatur terdingin dalam penentuan titik
patokan skala temperatur. Namun kemudian ia menggantikannya dengan air
bercampur garam. Titik beku air bercampur garam ini menentukan titik nol
derajat di termometer.
Setelah itu Fahr tertarik kepada optika dan karya lain. Namun tiga tahun
kemduian ia kebali ke termometer dan temperatur. Fahr mengukur sifat panas dari
berbagai zat lain. Ia menentukan zat cair apa yang akan diukur, menetukan berat
jenisnya pada temperatur 48 derajat, serta menetukan temperatur didihnya. Di
dalam laporannya itu, tercatat zat seperti anggur, alcohol, air hujan, spiritus
niter, minyak vitriol.
Skala temperatur
Pada penetuan skala temperatur di termometernya, Fahr menggunakan dua titik
patokan. Untuk titik rendah, ia ingin mencari dingin yang terendah. Ia mencampur
garam ke dalam air; titik beku air itu dijadikan titik rendah. Titik rendah itu
dinyatakan sbeagai nol derajat. Dengan air bergaram itu Fahr ingin menghindar
dari temperatur negatif.
Sebagai titik patokan tertinggi, Fahr menggunakan temperatur badan manusia.
Berbeda dengan usul Newton untuk membagi kedua titik patokan itu menjadi 12
bagian, Fahr membaginya ke dalam 8 x 12 atau 96 bagian. Dengan pembagian
semacam ini, ia mengukur titik didih air. Kemudian Fahr mengubah sedikit skala
temperaturnya sehingga tempertaur titik didih air tepat 212 derajat. Dengan
menemukan bahwa titik beku air adalah 32 derajat, amka sekala di anatara titik
beku dan didih air adalah 180 derajat.
Dengan skala ini, fahr menemukan bahwa temperatur badan manusia menjadi
98,6 derajat. Skala temperatur demikian dikenal dengan skala Fahr. Skala ini
masih digunakan di Amerika dan beberapa negara lain.
Tidak lama
setelah itu muncul skala temperatur lain pada tahun 1730 yang disusun oleh Rene
Antoine Ferchault de Reamur dan dikenal dengan skala Reamur. Dalam percobaannya
ia menggunakan campuran anggur dan air dalam bandingan 4 dan 1. Ia menemukan
bahwa 1000 satuan volume zat demikian pada temperatur beku air akan berkembang
menjadi 1080 satuan volume pada temperatur didih air. Karena itu reamur membagi jarak dari titik beku
air ke titik didih air ke dalam 1080-1000 = 80 bagian.
Dengan demikian pada skala Reamur titik beku air adalah nol derajat serta
titik didih air adalah 80 derajat. Pada skala ini setiap derajat adalah serata
dengan ubahan sebesar 1/1000 satuan volume zat itu. Sampai sekarang skala
Reamur masih digunakan dibeberapa negara.
Skala lain lagi muncul pada tahun 1742. ahli astronomi Swedia di
Universitas Upsala, Anders Celcius membagi ajarak di anatar titik beku dan titik
didih air ke dalam 100 bagian. Skala
inipun dikenal dengan skala celcius atau skala centigrade. Pada skala ini titik beku air adalah nol derajat dan
titik didih air adalah 100 derajat.
Skala lain adalah dari William Thomson atau Lord Kelvin sehingga dikenal
dengan skala Kelvin. Dengan menggunakan skala Celcius secara teoritis, Kelvin
berusaha menentukan temperatur terendah yg dinamakan nol derajat mutlak.
Melalui ketentuan itu, titik beku air menjadi kira2 273,15 derajat dan titik
didih air 373,15 derajat. Skala inilah yang diterima sebagai satuan temperatur
dalam Sistem Internasioanl.
Usaha Kelvin untuk menentukan nol derajat mutlak dapat pula diukur melalui
skala Fahr. Skala yang
diperoleh melalui cara ini dikenal dengan skala Rankin dari nama William
Rankin.
Kini termometer (air) raksa dengan ketelitian tinggi telah banyak
digunakan. Disamping termometer raksa kita juga mengenal banyak termometer
lain. Bentangan yang dapat diukur dengan termometer lain sudah sangat lebar
dari temperatur yg sangat dingin ke yang sangat panas. Sekalipun demikian kita
masih berhadapan dengan berbagai macam skala dan satuan ukur tempertaur. Ada
skala Fahr, skala Reamur, Celcius, Kelvin dan Rankin yg dibicarakan dalam berbagai
pertemuan internasional. Sejak itu telah banyak patokan baku yg diterima dan
diubah lagi oleh pertemuan internasional.
Untuk mengukur bentangan tempertur yang sangat lebar itu, pertemuan
internsioanl membagi bentangan itu menjadi 4 wilayah. Setiap wilayah temperatur
diukur melalui alat baku tertentu. Wilayah di antara –259,74 sampai 630,74
derajat Celsius diukur melalui termometer hambatan platinum. Wilayah di antara
630,74 sampai 1064,43 derajat celcius diukur dengan termometer
platinum-platinum per 10 persen rhodium. Wilayah di atas 1064, 43 erajat
Celsius diukur dengan pirometer optik. Tiada alat baku untuk mengukur
temperatur pada wilayah di bawah –259,34 derajat celcius. Temperatur di wilayah
itu diukur oleh berbagai alat ukur.
Demi kemudahan kiranya ada baiknya kalau kita semua menggunakan satu macam
skala dan satuan temperatur atau menggunakan sistem internasioanl. Kita gunakan
saja skala satuan Kelvin. Pada skala itu secara kasar titik beku air kira-kira
273 K serta titik didihnya 373 K. temperatur badan mansuia sekitr 310 K dan
temperatur kamar 300 K.
Skala titik Didih
Titik
|
Fahrenheit
|
Celcius
|
Kelvin
|
Didih sulfur
|
833
|
445
|
718
|
Didih merkuri
|
675
|
357
|
630
|
Didih air
|
212
|
100
|
373
|
Beku air
|
32
|
0
|
273
|
Didih oksigen
|
-297
|
-183
|
90
|
Didih hydrogen
|
-423
|
-253
|
20
|
Didih helium
|
-452
|
-269
|
4
|
Nol absolut
|
-459
|
-273
|
0
|
Konversi Skala
Suhu
C-K-273,15
F-R-459,67
C-5/9 (F-32)
K-C+273,15
R-F+459,57
F-9/5C+32
Tidak ada komentar:
Posting Komentar