Pengertian Termometer Galileo dan Termometer Inframerah, Penggunaanya serta Metode Kalibrasi

Pengertian Termometer Galileo dan Termometer Inframerah, Penggunaanya serta Metode Kalibrasi – Termometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur suhu. Termometer memiliki beberapa jenis yaitu termometer Galileo dah termometer Inframerah. Dalam pembahasan kali ini akan mengupas tuntas dua termometer tersebut, adapun penjelasannya adalah sebagai berikut.

1. Termometer Galileo

Termometer Galileo adalah termometer yang dibuat dari air raksa yang ditempatkan pada suatu tabung kaca. Tanda yang dikalibrasi pada tabung membuat temperatur dapat dibaca sesuai dengan panjang air raksa di dalam gelas, bervariasi sesuai dengan suhu. Untuk meningkatkan ketelitian, biasannya ada bohlam air raksa pada ujung termometer yang berisi sebagian air raksa, pemuaian dan penyempitan volume air raksa kemudian dilanjutkan ke bagian tabung yang lebih sempit. Ruangan di antara air raksa dapat diisi atau dibiarkan kosong. Adapun gambar Termometer Galileo ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. Termometer Galileo

Sebagai pengganti air raksa, beberapa termometer keluarga mengandung alcohol dengan tambahan pewarna merah. Termometer ini lebih aman dan mudah untuk dibaca.

Jenis khusus termometer air raksa disebut termometer maksimum, bekerja dengan adanya katup pada leher tabung dekat bohlam. Saat suhu naik, air raksa didorong ke atas melalui katup oleh gaya pemuaian. Saat suhu turun air raksa tertahan pada katup dan tidak dapat kembali ke bohlam membuat air raksa tetap di dalam tabung. Pembaca kemudian dapat membaca temperatur maksimum selama waktu yang telah ditentukan. Untuk mengembalikan fungsinnya, termometer harus diayunkan dengan keras. Termometer ini mirip desain termometer medis.

Air raksa akan membeku pada suhu -38.83ºC (-37.89ºF) dan hanya dapat digunakan pada suhu di atasnya. Air raksa, tidak seperti air, tidak mengembang saat membeku sehingga tidak memecahkan tabung kaca, membuatnya sulit diamati ketika membeku. Jika termometer mengandung nitrogen, gas mungkin mengalir turun ke dalam kolom dan terjebak di sana ketika temperatur naik. Jika ini terjadi termometer tidak dapat digunakan hingga kembali ke kondisi awal. Untuk menghindarinnya, termometer air raksa sebaiknya dimasukkan ke dalam tempat yang hangat saat temperatur di bawah -37ºC (-34,6ºF). Pada area dimana suhu maksimum tidak diharapkan naik di atas -38,83ºC (-37,89ºF) termometer yang memakai campuran air raksa dan thallium mungkin bisa dipakai. Termometer ini mempunyai titik beku of -61,1ºC (-78ºF).

Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celcius dan Fahrenhait. Anders Celsius merumuskan skala suhu Celsius dan Fahrenhair. Anders Celsius merumuskan skala Celsius, yang dipaparkan pada publikasinnya “the origin of the Celsius temperature scale” pada 1742.

Celcius memakai dua titik penting pada skalanya, suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Ini bukanlah ide baru, sejak dahulu Isaac Newton bekerja dengan sesuatu yang mirip. Pengukuran suhu Celcius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Eksperimen untuk mendapat kalibrasi yang lebih baik pada termometer Celcius dilakukan selama 2 minggu setelah itu. Dengan melakukan eksperimen yang sama berulang-ulang, dia menemukan es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada termometer. Dia menemukan titik yang sama pada kalibrasi pada uap air yang mendidih (saat percobaan dilakukan dengan ketelitian tinggi, variasi terlihat, dengan variasi tekanan atmosfer). Saat dia mengeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan  (dan pemuaian kaca tabung).

Tekanan udara mempengaruhi titik didih air. Celcius mengklaim bahwa ketinggian air raksa saat penguapan air sebanding dengan ketinggian barometer.

Saat celcius memutuskan untuk menggunakan skala temperaturnya sendiri, dia menentukan titik didih pada 0ºC (212ºF) dan titik beku pada 100ºC (32ºF). Satu tahun kemudian, Frenchman Jean Pierre Cristin mengusulkan versi kebalikan skala celcius dengan titik beku pada 0ºC  (32ºF) dan titik didih pada 100ºC (212ºF). Dia menamakannya Centrigade.

Pada akhirnya, Celsius mengusulkan metode kalibrasi termometer sebagai berikut :

1.    Tempatkan silinder termometer pada air murni meleleh dan tandai titik saat cairan di dalam termometer sudah stabil. Ini adalah titik beku air.

2.    Dengan cara yang sama tandai titik dimana cairan sudah stabil ketika termometer ditempatkan di dalam uap air mendidih.

3.    Bagilah panjang diantara kedua titik dengan 100 bagian kecil yang sama.

Titik-titik tersebut ditambahkan pada kalibrasi rata-rata, tetapi keduannya sangat bergantung pada tekanan udara. Saat ini, tiga titik air digunakan sebagai pengganti (titik ketiga terjadi pada 273,16 kelvin (K) (0,0 ºC).

Semua perpindahan panas berhenti pada 0 K, tetapi suhu ini masih mustahil dicari Karena secara fisik masih tidak mungkin menghentikan partikel.

Saat ini termometer air raksa masih banyak digunakan dalam bidan meteorology, tetapi penggunaan pada bidang-bidang lain semakin berkurang karena air raksa secara permanen sangat beracun pada yang rapuh dan beberapa negara maju telah mengutuk penggunaanya untuk tujuan medis. Beberapa perusahaan menggunakan campuran gallium, indium, dan tin (galinstan) sebagai pengganti air raksa.

2. Termometer Inframerah

Termometer inframerah menawarkan kemampuan untuk mendeteksi temperatur secara optic selama obyek diamati radiasi energi sinar inframerah diukur dan disajikan sebagai suhu. Mereka menawarkan metode pengukuran suhu yang cepat dan akurat dengan obyek dari kejauhan dan tanpa disentuh-situasi ideal suatu obyek bergerak cepat, jauh letaknya, sangat panas, berada di lingkungan yang berbahaya, dan atau adanya kebutuhan menghindari kontaminasi obyek (seperti makanan/alat medis/obat-obatan/produk atau tes, dll). Produk pengukur suhu inframerah tersedia di pasaran, dari yang fleksibel hingga fungsi-fungsi khusus/termometer standar hingga sistem pembaca yang lebih kompleks dan kamera pencitraan panas. Ini adalah citra/gambar dari termometer inframerah khusus industry yang digunakan memonitor suhu material cair untuk tujuan quality control pada proses manufaktur.

Termometer inframerah mengukur suhu menggunakan radiasi kotak hitam (biasannya infra merah) yang dipancarkan objek. Kadang-kadang disebut thermometer laser jika menggunakan laser untuk membantu pekerjaan pengukuran, atau thermometer tanpa sentuhan untuk menggambarakan kemampuan alat mengukur suhu dari jarak jauh. Dengan mengetahi jumlah energi infra merah yang dipancarkan oleh objek dan emisinya, temperatur objek dapat dibedakan.

Desain utama terdiri dari lensa pemfokus energi infra merah pada detector, yang mengubah energi menjadi sinyal elektrik yang bisa ditunjukkan dalam unit temperatur setelah disesuaikan dengan variasi temperatur lingkingan. Konfigurasi fasilitas pengukur suhu ini bekerja dari jarak jauh tanpa menyentuh objek. DEngan demikian thermometer infra merah berguna mengukur suhu pada keadaan saat termokopel atau sensor tipe lainnya tidak dapat digunakan atau tidak menghasilkan suhu yang akurat untuk beberapa keperluan.

Penggunaan Termometer Inframerah

Beberapa kondisi umum adalah obyek yang akan diukur dalam kondisi bergerak: obyek dikelilingi medan electromagnet, seperti pada pemanasan induksi, obyek berada pada hampa udara atau atmosfir buatan atau pada aplikasi dimana dibutuhkan respon yang cepat. Termometer inframerah dapat digunakan untuk beberapa fungsi pengamatan temperatur. Misalnya :

1.    Mendeteksi awan untuk sistem operasi teleskop jarak jauh.

2.    Memeriksa peralatan mekanika atau kotak sekering listrik atau saluran hostpot.

3.    Memeriksa suhu pemanas atau oven, untuk tujuan control dan kalibrasi.

4.    Mendeteksi titik api atau menunjukkan diagnosis pasa produksi papan rangkaian listrik.

5.    Memeriksa titik api bagi pemadam kebakaran.

6.    Mendeteksi suhu tubuh mkhluk hidup, seperti manusia,hewan, dan lain-lain.

7.    Memonitor proses pendinginan atau pemanasan material, untuk penelitian dan pengembangan atau quality control pada manuufaktur.

Ada beberapa jenis alat pengukur temperatur inframerah yang tersedia saat ini, termasuk desain konfigurasi untuk penggunaan fleksibel dan portable, selain desain-desain khusus untuk fungsi tertentu pada posisi tetap dalam jangka waktu yang lama.

Sumber : R.A. Hetti. 2009. Termometer dan Kegunaannya. Bandung : Penerbit PT. Puri Pustaka.