Termometer di dalam laboratorium mikrobiologi biasanya dipakai untuk mengukur suhu ruangan atau memverifikasi suhu alat pengatur suhu (seperti inkubator, oven dll.). Termometer berdasarkan jenisnya umumnya dibagi menjadi empat yaitu platinum resistance thermometers, thermocouple, liquid-in glass thermometer dan radiation thermometer. Namun pembahasan pada bagian ini dibatasi pada termometer liquid-in glass yang sering digunakan dan kelimpahannya paling banyak di laboratorium.

1. Persyaratan Termometer

1.1. Persyaratan Termometer Liquid-in Glass

Termometer liquid-in glass (LiG) yang sering disebut termometer batang adalah termometer analog yang sering dipakai di laboratorium karena penggunaannya sederhana dan praktis. Pembagian jenis termometer ini dapat dilihat pada tabel berikut..

Pembeda	Jenis	Definisi
Jenis cairan pembaca suhu (NIST SP 1088)	Termometer mercury–filled	Berisi cairan merkuri. Meniskus : cembung Kisaran: -38 – +500 °C
	Termometer organic–filled	Berisi cairan organik dan ditambah pewarna. Meniskus : cekung, sehingga ada waktu tunggu pembacaan. Kisaran: -200 – +200 °C
Cara pemakaian (ASTM E77-14)	Termometer complete-immersion	Membaca suhu secara benar jika seluruh badan termometer terpapar ke suhu yang diukur.
	Termometer partial-immersion	Membaca suhu secara benar jika bulb dan sebagian batang termometer dengan batas tertentu terpapar ke suhu yang diukur.
	Termometer total-immersion	Membaca suhu secara benar jika hanya bagian yang mengandung cairan terpapar ke suhu yang diukur.
Tipe skala (ISO 386: 1997)	Termometer Solid-stem	Termometer batang kapiler berdinding tebal dengan tanda garis skala permanen pada permukaannya.
	Termometer enclosed-scale	Termometer batang kapiler yang dilekatkan garis skala dan semuanya dilingkupi oleh kaca pelindung.

Berikut istilah yang umum dipakai dalam bagian-bagian termometer liquid-in glass berdasarkan OIML R1330 (2002:4).

Bulb : reservoir / penampung untuk cairan termometer.

Stem : tabung degan kapiler yang berisi cairan termometer yang bergerak (memuai/menyusut) seiring perubahan suhu.

Contraction chamber : perbesaran kapiler yang berlokasi dibawah skala utama atau diantara skala utama dan skala tambahan yang berguna untuk mengurangi panjang termometer atau mencegah kontraksi cairan ke bulb.

Expansion chamber : perbesaran ujung atas kapiler untuk menyediakan perlindungan dari pengelembungan atau pecahnya bulb jika cairan terpapar pada suhu yang berlebihan diluar kisaran kerjanya.

Main scale : garis skala berjenjang dengan unit yang sesuai yang menutupi kisaran kerja termometer.

Auxilliary scale : garis skala pilihan yang pendek yang terletak di bawah atau bagian atas termometer yang tertera titik referensi (reference point), yang biasanya adalah ice point (0°C).

Reference point : suhu yang umumnya menjadi transisi fase fisis, seperti ice point atau triple point dari air yang mana menjadi titik pengecek volume cairan di bulb dan yang tersebar di kapiler.

Maximum permissible error (MPE) : adalah nilai maksimal dari kesalahan pengukuran termometer yang diizinkan oleh aturan atau spesifikasi tertentu.

Gambar 1. Bagian-bagian termometer liquid-in glass. Termometer Solid-stem (kiri) dan enclosed scale (kanan). Diadaptasi dari OIML R1330 (2002:5).

Berikut nilai MPE untuk berbagai kelas akurasi dari termometer liquid-in glass.

Tabel 1. Nilai MPE dari berbagai kelas akurasi termometer liquid-in glass. tipe total immersion pada berbagai kisaran suhu berikut jenis cairan yang digunakan. M: merkuri; O: organik; -38°C adalah titik beku merkuri. Diadaptasi dari OIML R1330 (2002:10).

Kelas akurasi	MPE (±°C)	Kisaran suhu (°C)
		-200 s.d. -38	-38 s.d. 0	0 s.d. 50	50 s.d. 100	100 s.d. 200	200 s.d. 300	300 s.d. 360	360 s.d. 500
A	0,1		M	M	M
B	0,2		M	M	M	M
C	0,5		M	M	M	M	M
D	1		M	M	M	M	M
E	2	O	M/O	M/O	M/O	M/O	M	M
F	5	O	M/O	M/O	M/O	M/O	M	M	M

Tabel 2. Nilai MPE dari berbagai kelas akurasi termometer liquid-in glass. tipe partial immersion pada berbagai kisaran suhu berikut jenis cairan yang digunakan. M: merkuri; O: organik; -38°C adalah titik beku merkuri. Diadaptasi dari OIML R1330 (2002:11).

Kelas akurasi	MPE (±°C)	Kisaran suhu (°C)
		-200 s.d. -38	-38 s.d. 0	0 s.d. 50	50 s.d. 100	100 s.d. 200	200 s.d. 300	300 s.d. 360	360 s.d. 500
A	0,1
B	0,2			M	M
C	0,5		M	M	M	M
D	1		M	M	M	M	M
E	2		M	M	M	M	M	M
F	5	O	M/O	M/O	M/O	M/O	M	M	M

2. Penanganan Termometer

Beberapa hal yang dapat menyebabkan pergeseran pengukuran suhu (drift) termometer adalah: perubahan volume bulb, perubahan properti kapiler terutama pada suhu diatas 200 °C, pemisahan (jeda) cairan pada kapiler. Pemisahan cairan pada kapiler juga dapat disebabkan karena penggunaan termometer cair organik pada suhu diatas 100 °C atau dibawah -100 °C, atau penyimpanan dalam posisi horisontal.

Jika memakai termometer merkuri, diharapkan untuk digunakan dengan sangat hati-hati. Tumpahan merkuri akibat pecahnya termometer dapat berpotensi merusak kesehatan. Merkuri merupakan zat yang berbahaya dan dapat mengakibatkan kerusakan syaraf..

Menurut NIST SP 1088 (2009:4) jika menggunakan termometer bertipe partial immersion, bulb dan sebagian batang termometer sampai batas pencelupan harus terpapar pada media yang diukur suhunya, sedangkan sebagian batang termometer yang lain dipaparkan pada suhu ambien. Jika menggunakan termometer bertipe total immersion, bulb dan seluruh bagian batang termometer yang berisi cairan (kecuali 1 cm paling atas) harus terpapar pada media yang diukur suhunya. Pemuaian cairan termometer pada batang sangat berpengaruh signifikan terhadap pembacaan. Pada termometer partial immersion, sensitivitas terhadap variasi dalam suhu ambien lebih besar dan memiliki reprodusibilitas lebih rendah dibandingkan termometer bertipe total immersion. Oleh karena itu, kesalahan penggunaan pada saat pencelupan dan pembacaan berdasarkan tipe termometer tersebut dapat mengakibatkan besarnya kesalahan pengukuran karena terdapat faktor pengaruh suhu pada batang termometer..

Penggunaan termometer berdasarkan cara pemakaiannya dapat dilihat pada ilustrasi berikut.

Gambar 2. Perbedaan penggunaan termometer: total immersion: dicelupkan sampai bagian atas cairan (kiri), partial immersion: dicelupkan sebagian dari cairan pada kapiler (tengah), dan complete immersion: dicelupkan badan termometer secara keseluruhan (kanan). Diadaptasi dari The Anatomy of a Liquid-in-Glass Thermometer http://aashtoresource.org/university/ newsletters/newsletters/2016/08/02/the-anatomy-of-a-liquid-in-glass-thermometer

3. Pengecekan Antara Termometer

3.1. Inspeksi Visual Termometer

Beberapa point penting dalam inspeksi visual menurut OIML R133 (2002:12) adalah:

• Kapiler bebas dari benda asing dan memiiki diameter yang seragam. diinspeksi dengan mikroskop perbesaran 10 kali.
• Tidak terdapat gelembung udara di bulb dan di kapiler dilihat dengan mikroskop perbesaran 10 kali. Jika terdapat gelembung di bulb atau sela udara di kapiler maka dapat diihilangkan dengan cara berikut:
• Termometer dicelupkan di dry ice atau campuran dry ice dan alkohol. Ketika cairan merkuri mendekati bagian bawah, termometer ditepuk atau diayunkan sedemikian rupa sehingga gelembung dapat dihilangkan.
• Jika alat memiliki expansion chamber, maka termometer dipanaskan sehingga merkuri berikut sela udara terangkat ke expansion chamber kemudian cairan merkuri akan menyatu kembali ketika didinginkan. Sebaiknya tidak memakai sumber panas api. Setelah dipanaskan, termometer harus didiamkan selama 72 jam sebelum digunakan.
• Garis skala seragam diuji dengan melakukan perbandingan dengan penggaris.

Gambar 3. Benda asing yang tampak di dalam kapiler. Diadaptasi dari NIST SP 1088 (2009:6).

Gambar 4. Pemisahan (jeda) cairan di dalam kapiler. Diadaptasi dari NIST SP 1088 (2009:6).

3.2. Pengecekan Metode Ice-point

Salah satu cara pengecekan antara yang umum dipakai adalah dengan membandingkan termometer uji dengan suhu titik es (ice point) air. Suhu titik es dijadikan acuan sebagai suhu yang konstan karena ketika es mencair, campuran es dan air akan bersuhu tepat 0,00 °C dengan tekanan udara normal. Kejadian ini adalah kesetimbangan suhu antara es dan air dan disebut ice point. Ice point ini secara internasional dikenali sebagai standar referensi pengukuran suhu.

Menurut ASTM E563-11 (2012) suhu titik es ini dapat dimunculkan dengan membuat serutan pada ice bath. Serutan es pada ice bath dideskripsikan sebagai campuran partikel es tanpa ruang kosong dengan air destilasi di dalam suatu wadah dengan insulasi suhu yang terbuka ke atmosfer. Campuran ini memberikan titik suhu tetap atau konstan (fixed point) secara alami yaitu 0,000 ± 0,002 °C pada tekanan udara 101,325 Pa dengan nilai ketidakpastian yang kecil. Sebagai infrormasi tambahan, suhu ini juga dipengaruhi oleh perubahan tekanan udara karena ketinggian tempat. Perubahan yang terjadi cukup kecil yaitu sebesar 1,1 mK/km untuk ketinggian 1000 m pertama diatas permukaan laut. Selanjutnya menjadi 0,33 mK/1000 feet jika lebih dari 1000 m diatas permukaan laut.

Jika dipreparasi dengan baik, ice point dapat bersuhu 0,0 ± 0,05 °C atau lebih kecil. Secara umum kelemahan metode ini adalah nilai uncertainty yang relatif lebih besar dibandingkan dengan metode perbandingan dengan termometer referensi yang tertelusur. Namun kelebihannya adalah nilai acuan dapat dibuat dengan mudah tanpa mengkalibrasi alat yaitu dengan membuat serutan es pada bath.

Berikut prosedur kerja metode ini yang diinterpretasikan berdasarkan NIST SP 1088 (2009:12-15), OIML R133 (2002:16) dan NATA (2018:5).

1. Disiapkan alat dan bahan beserta persyaratannya sebagai berikut.

Alat & bahan	Persyaratan
Ice bath	Wadah yang dapat menyimpan dan menjaga suhu cairan dengan insulasi panas dan dapat juga dilengkapi dengan lubang pembuangan. Wadah harus cukup tinggi sehingga jarak antara bulb termometer yang dicelupkan dan dasar wadah adalah minimal 3 cm. Umumnya dengan tinggi 25 cm. Misalnya Dewar flask atau yang bertipe sama.
Serutan es	Terbuat dari air destilasi, dengan diameter partkel 2-5 mm.
Termometer uji	Telah didiamkan pada suhu 0 °C selama beberapa jam.
Kain hitam	–
Kaca pembesar	Perbesaran 5 kali, .Jika diperlukan.

2. Serutan es dan air destilasi ditempatkan pada ice bath lalu ditekan dan dimampatkan. Es dimasukkan sebanyak mungkin ke dalam wadah dan sela-selnya diisi air destilasi tetapi jangan sampai es mengapung atau terdapat kelebihan air di permukaannya. Wadah lalu ditutup dengan penutup kain hitam. Setelah 10-30 menit kelebihan air yang dihasilkan dari pencairan es dikeluarkan (disifon) dari wadah lalu digantikan dengan serutan es yang baru kemudian peralatan ini siap digunakan.

3. Termometer uji yang telah dibilas dan dibersihkan dengan serutan es atau air destilasi bersuhu dingin, dimasukkan ke dalam lubang serutan es di tengah wadah. Lubang tersebut dibuat dengan menusukkan batang besi atau kaca sedalam celupan termometer. Kontaminasi garam ke dalam es dari tangan sebaiknya dihindari dengan menggunakan sarung tangan.

Gambar 5. Serutan es yang siap digunakan dan pencelupan termometer ke dalam serutan es. Batas pencelupan untuk termometer partial immersion (kedua dari kanan) dan total immersion (paling kanan). Diadaptasi dari NIST SP 1088 (2009:16).

4. Serutan es disekitar termometer yang ditanam, dimampatkan dengan jarak permukaan es sekitar 1 cm dibawah garis skala 0 °C untuk tipe total immersion atau sesuai batas penggunaan untuk tipe partial immersion.

5. Pembacaan pada ice point diamati 2-3 kali untuk memastikan tidak ada perubahan pembacaan. Jika perlu ketuk perlahan pada batang termometer supaya cairan dapat turun sempurna. Untuk termometer merkuri sebaiknya didiamkan 3 menit sebelum pembacaan, sedangkan untuk termometer organik didiamkan kurang lebih 15 menit. Waktu tunggu ini diperlukan untuk kestabilan pembacaan meniskus cairan.

6. Pembacaan pada ice point seharusnya mengindikasikan pada 0 °C. Jika selisih pembacaan dengan skala 0 masih dalam kisaran MPE, maka kesalahan termometer masih dapat diterima.

7. Prosedur ini dilakukan dengan frekuensi setiap 6 bulan sekali.

Gambar 6. Salah satu contoh ice bath berikut holder dan magnifier yang digunakan untuk pengecekan antara termometer pada ice point. Diadaptasi dari ASTM E77-14 (2014: 8)

3.3. Pengecekan Metode Comparison

Berikut cara pemeriksaan antara dengan metode perbandingan (comparison) kepada termometer referensi yang diinterpretasikan dari gabungan OIML R133 (2002:15), IANZ AS TG3 (2002:6-7) dan NATA (2018:5-6).

1. Disiapkan alat dan bahan beserta persyaratannya sebagai berikut.

Alat & bahan	Persyaratan
Bath	Bertutup, Suhu cairan dalam bath pada berbagai bagian ±0,05°C dengan mengatur pengatur suhu bath ±0,01°C, Memiliki pengatur suhu sesuai spesifikasi kisaran termometer sehingga suhu dalam bath seragam, Volume cukup besar untuk dicelupkan termometer dengan berbagai tipe (total /partial / complete immersion),
Termometer referensi	Terkalibrasi, dengan ketidakpastian <¼ nilai MPE termometer yang diukur.
Cairan medium	Cairan Suhu Minyak 95 – 200 °C Air 0 – 95 °C Etanol -50 – 0 °C

2. Titik suhu pengujian dilakukan pada suhu ekstrim yang masih dalam kisaran kerja dan satu atau lebih titik suhu di dalam kisaran. Namun jika dilakukan pengecekan pertama kali, maka.disarankan diambil titik dengan interval 10°C sepanjang kisaran suhu.

3. Termometer uji dan referensi ditempatkan bersampingan pada bath.

• Jika memakai termometer bertipe total immersion maka alat dicelupkan dengan meniskus 10 mm diatas permukaan cairan.
• Jika memakai termometer bertipe partial immersion maka alat dicelupkan sampai batas yang tertera pada termometer.
• Jika memakai termometer berisi cairan organik.maka harus terdapat masa tunggu pembacaan pada suhu dibawah suhu ruang untuk menunggu cairan turun pada kapiler.

4. Pembacaan dilakukan dua kali diatas dan dibawah titik suhu uji lalu koreksi yang didapatkan dirata-ratakan untuk mengkoreksi termometer uji.

5. Termometer uji dibaca setelah 2-3 menit termometer referensi mengindikasikan kestabilan pembacaan.

6. Perbedaan pembacaan termometer uji dibandingkan dengan termometer referensi diterima jika masih dalam kisaran MPE alat sesuai tipenya. Jika melebihi nilai MPE maka pembacaan termometer uji harus dikoreksi dengan nilai koreksi yang didapatkan.

7. Pengecekan ini dilakukan setiap 6 bulan sekali dengan setiap pengecekan tidak melebihi 4 termometer uji dalam bath.

Contoh perhitungan :

Tipe termometer uji :

Tipe	total immersion
Cairan	merkuri
Kelas	C
Kisaran kerja	0-100 °C
MPE	±0,5 °C
Resolusi skala	0,1 °C

Pengecekan termometer uji dilakukan pada titik suhu 40 °C sehingga dilakukan pembacaan dua kali yaitu di 40,1 °C dan 39,9 °C.

.(1) pengecekan pada 39,9°C
		TR	TU
r1		39,88	38,8
r2		39,92	38,7
Taver		39,90	38,75
cor TR	+	0,02
TR, cor		39,92
cor TU 1	+		1,17
(2) pengecekan pada 40,1°C
		TR	TU
r1		40,08	39,6
r2		40,16	39,5
Taver		40,12	39,55
cor TR	+	0,02
TR, cor		40,14
cor TU 2	–		0,59
cor TU aver			0,88
cor TU aver			0,9

TR =	Termometer referensi
TU =	Termometer uji
r1 =	Pembacaan 1
r2 =	Pembacaan 2
Taver =	Rata-rata pembacaan 1 dan 2
cor TR =	Koreksi termometer referensi dari sertifikat kalibrasi
TR, cor =	Termometer referensi terkoreksi
cor TU =	Koreksi termometer uji dari termometer referensi terkoreksi
cor TU aver =	Rata-rata koreksi termometer uji dari termometer referensi terkoreksi

Penyimpangan termometer uji sebesar 0,9 °C (pembulatan ke resolusi skala termometer uji), sedangkan nilai MPE termometer uji ±0,5 °C. Maka dari itu kesalahan pengukuran termometer uji tidak diterima dan saat pembacaan harus dikoreksi dengan faktor koreksi + 0,9 °C.

Bath yang digunakan diatas memiliki persyaratan umum seperti yang telah disebutkan sebelumnya. ASTM E77-14 (2014: 11) memberikan gambaran skema bath yang digunakan pada suhu 5 – 200 °C. Secara umum dapat digunakan bath seperti pada gambar dibawah atau bath yang setara yang memiliki jar, heater, cooling coil, temperatur controller dan stirrer.

Gambar 7. Salah satu contoh skema bath yang digunakan untuk pengecekan antara termometer Diadaptasi dari ASTM E77-14 (2014: 11).

Bath yang digunakan untuk pengukuran diatas 200 °C atau di bawah 5 °C memerlukan spesifikasi khusus yang berbeda dengan contoh bath di atas untuk menjaga suhu ekstrim.

4. Kalibrasi Eksternal Termometer

Kalibrasi eksternal harus dilakukan pada termometer referensi yang dipunyai laboratroium untuk acuan termometer uji lainnya. Termometer referensi sebiknya tidak digunakan untuk pengukuran suhu setiap hari. Menurut IANZ AS TG3 (2002) pada umumnya ketidakpastian kalibrasi dari termometer referensi sebaiknya 1/5 lebih kecil dari ketidakpastian kalibrasi termometer uji. Misalnya ketidakpastian kalibrasi dari termometer uji adalah ±0,2 °C, maka ketidakpastin kalibrasi termometer referensi seharusnya ±0,04 °C. OIML R133 (2002:15) memberikan syarat ketidakpastian sedikit berbeda yaitu ¼ lebih kecil dari termometer uji (seperti yang disebutkan pada metode pengecekan antara diatas). Acuan nilai ketidakpastian termometer uji ini dapat bersandar pada nilai MPE alat.

Indra Pradhika, 2019

Referensi

ASTM E563-11 Standard Practice for Preparation and Use of an Ice-Point Bath as Reference Temperature. ASTM. (2012).

ASTM E77-14 Standard Test Method for Inspection and Verification of Thermometers. ASTM. (2014).

IANZ AS TG3 Technical Guide, Working Thermometers Calibration Procedures. International Accreditation New Zealand. (2002).

NATA General Accreditation Guidance Liquid-in-Glass Thermometers — Selection, Use and Calibration. National Association of Testing Authorities. (2018).

NIST Special Publication 1088. Maintenance, Validation, and Recalibration of Liquid-in-Glass Thermometers. National Institute of Standards and Technology. (C. D. Cross W. W. Miller D. C. Ripple G. dan F. Strouse) (2009).

OIML R 133 Liquid-in-glass thermometers Organisation Internationale de Métrologie Légale. (2002).