Apa yang Anda Ketahui tentang Temperatur?

APA yang lebih menyenangkan daripada mandi air hangat di suatu hari yang dingin? Namun bila airnya terlalu panas atau terlalu dingin, Anda mungkin merasa kurang nyaman dan mau mandi secepat mungkin. Apa yang membuat mandi sesuatu yang menyenangkan dan bukan sesuatu yang mengagetkan? Tentu saja, adalah temperatur airnya.

Temperatur udara di luar juga merupakan perhatian setiap hari. Dengan mengetahui temperatur kita dibantu untuk menentukan pakaian yang akan kita kenakan dan apa rencana kita hari itu. Karena pengetahuan mengenai temperatur sangat berguna, sering kali bangunan-bangunan umum memajang penunjuk temperatur tersebut bersama penunjuk waktu.

Akan tetapi, bergantung di mana Anda tinggal, angka yang tertera boleh jadi mencerminkan keadaan yang sama sekali berlainan. Umpamanya, mengapa angka 40 derajat di Amerika Serikat menuntut agar orang mengenakan mantel, sedangkan angka 40 derajat yang tertera di Eropa mengharuskan pakaian setipis mungkin?

Skala Temperatur

Sederhana sekali, bila digunakan skala Fahrenheit, seperti di Amerika Serikat, 40 derajat itu dingin, sedikit di atas titik beku air. Namun di Eropa, di mana umumnya digunakan skala Celsius, 40 derajat menunjuk kepada suatu temperatur yang amat panas. Dalam artikel ini kita hanya akan membahas dua skala ini yang digunakan oleh masyarakat umum. Dari mana asal mula skala temperatur Fahrenheit dan Celsius?

Pada tahun 1714 Gabriel Daniel Fahrenheit, seorang ahli fisika Jerman, menggunakan sebuah termometer air raksa untuk merancang suatu skala temperatur. Dia menetapkan tiga titik tetap. Dia ingin agar titik nol pada skalanya bisa serendah mungkin. Maka dia mencampurkan es, air dan sejenis garam, sehingga temperatur campuran itu turun sampai ke titik terendah yang dapat dicapainya. Temperatur tersebut menjadi 0 derajat pada skalanya. Kemudian, Fahrenheit memilih suhu badan seorang yang sehat sebagai titik lebih tinggi pada skalanya. Dia menetapkan temperatur ini pada 96 derajat. (Akan tetapi, setelah itu suhu badan seorang yang sehat ternyata 2 1/2 derajat lebih tinggi daripada yang dia tetapkan begitu saja.) Untuk mendapatkan titik tetap ketiga, dia mengukur titik beku air dan ternyata 32 derajat. Belakangan, skala itu diterapkan pada titik didih air. Ternyata temperaturnya 212 derajat pada permukaan laut, yang kemudian Fahrenheit usulkan sebagai titik yang lebih tinggi pada skala barunya.

Seorang yang hidup sezaman dengan Gabriel Fahrenheit adalah Anders Celsius, seorang astronom Swedia, yang hidup antara tahun 1701 sampai 1744. Pada tahun 1742 Celsius merancang suatu skala temperatur yang juga dikenal dengan nama penemunya ini. Skala ini didasarkan pada dua titik tetap: 0 derajat adalah titik beku air, dan 100 derajat adalah titik didih air pada permukaan laut. Karena Celsius membagi termometernya menjadi 100 bagian yang sama, maka ini juga dikenal sebagai skala temperatur centigrade. Skala Celsius digunakan di daerah di mana satuan metrik umum diterima.

Karena baik skala Fahrenheit maupun Celsius umum dipakai dewasa ini, sering kali perlu mengkonversikan dari yang satu ke yang lain. Bagaimana caranya hal ini dilakukan? Nah, perhatikan bahwa perbedaan antara titik didih dan titik beku air pada skala Fahrenheit adalah 180 derajat (212 derajat dikurangi 32 derajat). Akan tetapi, pada skala Celsius perbedaan itu 100 derajat. Jadi, perbandingan antara dua skala tersebut adalah 180/100, atau 9/5.

Maka, untuk mengubah Fahrenheit menjadi Celsius, mula-mula kurangkan 32 dari temperatur Fahrenheit. Kemudian kalikan selisihnya dengan 5/9. Misalnya, temperatur Fahrenheit 104 derajat yang panas sekali. Untuk memperoleh temperatur Celsius, kurangkan 32 pada 104, menjadi 72. Kemudian kalikan 72 dengan 5/9. Hasilnya adalah 40, yang adalah temperatur Celsius. Memang, 40 derajat Celsius sangat panas!

Sebaliknya, untuk mengubah Celsius menjadi Fahrenheit, Anda hendaknya mengalikan derajat Celsius dengan 9/5 kemudian menambahnya dengan 32. Jadi, misalnya, katakan temperaturnya adalah 20 derajat Celsius. Berapa padanannya pada skala Fahrenheit? Kalikan 20 dengan 9/5, Anda memperoleh 36. Dengan menambahkan 32 pada 36, Anda tiba pada angka 68 derajat Fahrenheit.

Apakah Temperatur Itu?

Temperatur adalah suatu ukuran panas atau dingin. Namun apa yang membuat suatu benda panas atau dingin? Bila Anda dapat mengintip ke dalam struktur molekul dan atom benda-benda yang menjadi panas, Anda akan melihat terjadinya berbagai perubahan. Perhatikan sepanci air yang dipanaskan di atas kompor.

Molekul-molekul air bergerak makin lama makin cepat. Tidak lama kemudian airnya mendidih. Hal ini terjadi sewaktu molekul-molekul air bergerak demikian cepat sehingga berlompatan saling menjauhi satu sama lain dan tidak lagi melekat bersama dalam bentuk cairan. Sebenarnya air itu mulai berubah menjadi gas, yang kita lihat sebagai uap.

Mula-mula gelembung-gelembung udara terbentuk di dasar panci, karena di situ temperaturnya paling tinggi. Meskipun panas terus bertambah selama perubahan air menjadi uap, temperaturnya tidak berubah. Hal ini disebabkan karena dibutuhkan energi untuk membebaskan molekul-molekul dari bentuk cairan dan mengubahnya menjadi bentuk gas. Maka, sebaliknya daripada air itu menjadi lebih panas, yang terjadi hanyalah perubahan lebih banyak molekul air menjadi bentuk gas.

Molekul-molekul air yang berbentuk gas bergerak makin lama makin cepat, bergetar dan berpindah tempat seraya temperatur meningkat. Bila temperatur uap itu meningkat tinggi sekali, misalnya sampai ribuan juta derajat, bahkan elektron-elektron akan terpisah dari atom-atom. Pada temperatur setinggi itu, nukleus-nukleus, inti-inti yang sangat kecil pada pusat atom akan saling bertabrakan demikian kerasnya sehingga reaksi nuklir dapat terjadi. Sesungguhnya, inilah gagasan di balik tujuan untuk menggunakan fusi (penyatuan) nuklir untuk menghasilkan tenaga.

Jangkauan Temperatur

Sejauh yang telah diketahui, temperatur tidak mempunyai batas tertinggi. Di lain pihak, rupanya ada batas terendahnya. Nol mutlak telah ditetapkan pada -459,67 derajat Fahrenheit, atau -273,15 derajat Celsius. Pada titik inilah molekul-molekul dan atom-atom suatu zat memiliki energi paling kecil.

Permukaan planet Pluto temperaturnya diperkirakan sekitar -350 derajat Fahrenheit, atau -210 derajat Celsius. Pada tahun 1965 para astronom mengetahui bahwa kegelapan angkasa luar temperaturnya sekitar -455 derajat Fahrenheit, atau -270 derajat Celsius, hanya 3 derajat di atas nol mutlak pada skala Celsius. Pada ujung ekstrem lainnya, diperkirakan inti matahari temperaturnya 15 juta derajat Celsius. Namun bintang-bintang yang lebih besar daripada matahari—dan ada bintang-bintang yang ribuan kali lebih besar—mungkin temperaturnya jauh lebih tinggi.

Bagaimana dengan jangkauan temperatur di bumi ini? Fluktuasinya (naik-turunnya) terjadi dalam batas-batas yang relatif sempit. Di Antartika suatu temperatur -128,6 derajat Fahrenheit, atau -89,2 derajat Celsius, diukur pada tanggal 21 Juli 1983. Suatu temperatur paling tinggi, 136 derajat Fahrenheit, atau 58 derajat Celsius, tercatat di El Azizia, Tripolitania, Afrika Utara pada tanggal 13 September 1922. Namun sebagian besar orang tidak pernah merasakan temperatur yang bahkan mendekati ekstrem-ekstrem tersebut. Kita patut bersyukur kepada Pencipta kita, Allah Yehuwa, bahwa jangkauan temperatur di bumi berada pada batas-batas yang relatif sempit. Dengan demikian, kehidupan di bumi dapat dinikmati.

[Diagram di hlm. 28]

Untuk keterangan lengkap, lihat publikasinya)

Fahrenheit Celsius

212 100 Air mendidih pada tekanan

atmosfer permukaan laut

98,6 37 Temperatur badan normal

32 0 Air membeku

-40 -40 Titik persamaan derajat

Celcius dengan derajat Fahrenheit

-460 -273 Nol mutlak