Pemuaian Zat

Pemuaian Zat

Pemuaian Zat

Kereta api merupakan alat transportasi darat yang relatif aman dan nyaman serta dapat mengangkut penumpang dalam jumlah yang banyak. Kereta berjalan di atas rel. Pada sambungan rel kereta api terdapat sebuah celah, Mengapa harus ada celah? Celah tersebut pada malam hari lebar, sedangkan siang hari menjadi sempit karena terkena sinar matahari.

Sebagian besar zat akan memuai bila dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bila suatu zat dipanaskan (suhunya dinaikkan) maka molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu zat tersebut. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas.

Pemuaian Zat Padat

Coba kamu amati bingkai kaca jendela di ruang kelasmu! Adakah bingkai jendela yang melengkung? Tahukah kamu apa sebabnya? Bingkai jendela tersebut melengkung tidak lain karena mengalami pemuaian. Pemuaian yang terjadi pada benda, sebenarnya terjadi pada seluruh bagian benda tersebut. Namun demikian, untuk mempermudah pemahaman maka pemuaian dibedakan tiga macam, yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.

1. Pemuaian Panjang

Pernahkah kamu mengamati kabel jaringan listrik pada pagi hari dan siang hari? Kabel jaringan akan tampak kencang pada pagi hari dan tampak kendor pada siang hari. Kabel tersebut mengalami pemuaian panjang akibat terkena panas sinar matahari. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian panjang berbagai jenis zat padat adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

Alat Musschenbroek
Alat Musschenbroek


Besarnya panjang logam setelah dipanaskan adalah sebesar

Pemuaian Zat


Besarnya panjang zat padat untuk setiap kenaikan 1ºC pada zat sepanjang 1 m disebut koefisien muai panjang (α). Hubungan antara panjang benda, suhu, dan koefisien muai panjang dinyatakan dengan persamaan.

Pemuaian Zat


Keterangan:
L = Panjang akhir (m)
L0 = Panjang mula-mula (m)
ΔL = Pertambahan panjang (m)
α = Koefisien muai panjang (/ºC)
Δt = kenaikan suhu (ºC)

Beberapa Koefisien Muai Panjang Benda
Beberapa Koefisien Muai Panjang Benda

Contoh Soal:
Panjang sebatang alumunium pada suhu 0° C adalah 100 cm. Berapa panjang pada suhu 100° C, bila angka muai panjangnya 0,000026/° C?

Periyelesaian:
Diketahui 0° C, L0.= 100 cm
ti = 100°, = 0,000026/°C

Ditanya : L1

Jawab L1 = Lo (1 + c At)

= 100{1 ÷0,000026(100-0)}
= 100{1 +0,000026x100}
= 100 {1,0026}= 100,26 cm
Jadi, panjang sebatang alumunium = 100,26 cm

Contoh Soal:
Sebatang besi pada suhu 30° C panjangnya 100 cm, dipanaskan hingga suhunya 90° C.
Berapakah pertambahan panjang besi jika koefisien muai panjang besi 0,000012/ °C?

Penyelesaian:

Diketahui
t1 = 30 C, L1 = 100 cm, t2 = 90° C
cx=0,0000121°C

Ditanya
Jawab : L2 = L1 {1 + a.. At) AL = L2 - L1
= 100{1 +0,000012x(90-30)} = 100,072- 100
= 100 {1 + 0000012 x 60} 0,072 cm
= 1000{1 +0,00072}
= 100,072 cm
Jadi pertambahan panjangnya adalah 0,072 cm

2. Pemuaian Luas

Jika yang dipanaskan adalah suatu lempeng atau plat tipis maka plat tersebut akan mengalami pemuaian pada panjang dan lebarnya. Dengan demikian lempeng akan mengalami pemuaian luas atau pemuaian bidang. Pertambahan luas zat padat untuk setiap kenaikan 1ºC pada zat seluas 1 m^2 disebut koefisien muai luas (β). Hubungan antara luas benda, pertambahan luas suhu, dan koefisien muai luas suatu zat adalah.

Pemuaian Luas


Keterangan:
A = Luas akhir (m2)
Δ0 = Pertambahan luas (m2)
A0 = Luas mula-mula (m2)
β = Koefisien muai luas zat (/º C)
Δt = Kenaikan suhu (ºC)

Besarnya β dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.

Pemuaian Luas


3. Pemuaian Volume

Jika suatu balok mula-mula memiliki panjang P0, lebar L0, dan tinggi h0 dipanaskan hingga suhunya bertambah Δt, maka berdasarkan pada pemikiran muai panjang dan luas diperoleh harga volume balok tersebut sebesar
Pemuaian Volume


dimana

Pemuaian Volume


Keterangan:
V = Volume akhir (m^3)
V0 = Volume mula-mula (m^3)
ΔV = Pertambahan volume (m^3)
γ = Koefisien muai volume (/ºC)
Δt = Kenaikan suhu (ºC)

Contoh Soal:
1. Volume sebuah kubus yang terbuat dari logam pada suhu 0° adalah 2 dm3. Berapa volum kubus itu pada suhu 100°C, bila koefisien muai panjang logam = 0,0000171°C?
Penyelesaian:
Diketahui :
V0 = 2 dm3, t0 = 0°C
t1 = 100°C, cx 00000171°C

Jawab :
V = V0 {1 + y . Zt}
= 2 (1 + 3 x 0,000017 (100 - 0)}
= 2 {1 + 0,000051 x 100}
= 2 {1 + 0,0051}
= 20102dm3
Jadi, volum kubus adalah 2.0102 dm3

2. Volume minyak tanah dalam sebuah wadah pada suhu 0°C adalah 1 dm3, setelah dipanaskan
hingga mencapai suhu 100° C volum menjadi 1,0955 dm3.
Penyelesaian:
Berapakah:
a. Koefisien muai ruang
b. Koefisien muai panjang

Diketahul
Vo = = 1 dma, Vt= 1,0955 dm3
ti = 100°C

Ditanya :
a. y
b. a

Jawab :
a. y = Vt-Vo/Vo.t = 1,09551-1/1x1000
y = 0,0009551°C
b. cx = 1/3 y
= 1/3 x 0,000955
= 0, 000318/°C

Bila zat cair atau padat volum mula-mula V1 dan suhu t1 dipanaskan hingga menjadi V2 dan t2 maka berlaku.

Rumus: V2 = V1 {1 + y. At}

Keterangan:
y = koefisien muai ruang
V1 = volum benda pada suhu t1
V2 = volum benda pada suhu t2
At = kenaikan suhu dan t1°C menjadi t2°C = (t2 - t1)

Pemuaian Zat Cair

Pada zat cair tidak melibatkan muai panjang ataupun muai luas, tetapi hanya dikenal muai ruang atau muai volume saja. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada zat cair itu maka semakin besar muai volumenya. Pemuaian zat cair untuk masing-masing jenis zat cair berbeda-beda, akibatnya walaupun mula-mula volume zat cair sama tetapi setelah dipanaskan volumenya menjadi berbeda-beda. Pemuaian volume zat cair terkait dengan pemuaian tekanan karena peningkatan suhu. Titik pertemuan antara wujud cair, padat dan gas disebut titik tripel.

Pemuaian Zat Cair



Anomali Air

Khusus untuk air, pada kenaikan suhu dari 0º C sampai 4º C volumenya tidak bertambah, akan tetapi justru menyusut. Pengecualian ini disebut dengan anomali air. Oleh karena itu, pada suhu 4ºC air mempunyai volume terendah. Hubungan volume dengan suhu pada air dapat digambarkan pada grafik berikut.
Anomali Air

Pada suhu 4ºC, air menempati posisi terkecil sehingga pada suhu itu air memiliki massa jenis terbesar. Jadi air bila suhunya dinaikkan dari 0ºC – 4ºC akan menyusut, dan bila suhunya dinaikkan dari 4ºC ke atas akan memuai. Biasanya pada setiap benda bila suhunya bertambah pasti mengalami pemuaian. Peristiwa yang terjadi pada air itu disebut anomali air. Hal yang sama juga terjadi pada bismuth dengan suhu yang berbeda.

Pemuaian pada Gas

Mungkin kamu pernah menyaksikan mobil atau motor yang sedang melaju di jalan tiba-tiba bannya meletus?. Ban mobil tersebut meletus karena terjadi pemuaian udara atau gas di dalam ban. Pemuaian tersebut terjadi karena adanya kenaikan suhu udara di ban mobil akibat gesekan roda dengan aspal.

Pemuaian pada gas adalah pemuaian volume yang dirumuskan sebagai

Pemuaian pada Gas


γ adalah koefisien muai volume. Nilai γ sama untuk semua gas, yaitu 1/273 ºC^-1

Pemuaian gas dibedakan tiga macam, yaitu:
a. pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal),
b. pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan
c. pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).

1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)

Pernahkah kalian memompa ban dengan pompa manual. Apa yang kalian rasakan ketika baru pertama kali menekan pompa tersebut? Apa yang kalian rasakan ketika kalian menekannya lebih jauh? Awalnya mungkin terasa ringan. Namun, lama kelamaan menjadi berat. Hal ini karena ketika kita menekan pompa, itu berarti volume gas tersebut mengecil. Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap. Dirumuskan sebagai:

Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)


Keterangan:
P = tekanan gas (atm)
V = volume gas (L)

2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar)

Pemuaian gas pada tekanan tetap berlaku hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai:

Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar)


Keterangan:
V = volume (L)
T = suhu (K)

3. Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)

Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Hukum Boyle-Gay Lussac dirumuskan sebagai.

Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)


Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh persamaan

Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)


Keterangan:
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
T = suhu (K)

Contoh soal:
Volum gas yang terdapat di dalam sebuah kubus 2 C pada suhu 0°C. Berapa volum gas, bila
dipanaskan menjadi 30°C?
Penyelesaian:

Diketahui :
Vo 2l
t = 30°C

Ditanya : Vt
Jawab :
V1 Vo {1 + y. t}
= 2{1 + 30/273 } = 2,0073 liter

Jadi, volum gas adalah 2.0073 liter

(source: modulfisika)

"Hendaknya kesibukan kita lebih berfokus pada penyempurnaan penunaian kewajiban-kewajiban kita kepada Tuhan, sebab Dia, Tuhan yang sekaligus Pemberi Rejeki pasti akan membalas penunaian kewajiban tersebut dengan anugrah-Nya yang akan mencukupi kebutuhan kita." my fav words!

DONASI VIA FASAPAY



Share this:

Share this with short URL: Get Short URL loading short url

You Might Also Like:

Disqus
Blogger
Pilih Sistem Komentar Yang Disukai

0 Comment

Add Comment

Suka dengan postingan ini? Silahkan share postingan ini dengan cara klik Tombol SHARE THIS di atas, Terimakasih.


image
How to style text in Disqus comments Top Disqus Commentators
  • To write a bold letter please use <strong></strong> or <b></b>.
  • To write a italic letter please use <em></em> or <i></i>.
  • To write a underline letter please use <u></u>.
  • To write a strikethrought letter please use <strike></strike>.
  • To write HTML code, please use <code></code> or <pre></pre> or <pre><code></code></pre>.
    And use parse tool below to easy get the style.
Show Parser Box

How to get ID DISQUS - http://disq.us/p/[ID DISQUS] - lihat di sini

strong em u strike
pre code pre code spoiler
embed

Like Anton Cabon? Keep us running by whitelisting Antoncabon in your ad blocker.

This is how to whitelisting Antoncabon in your ad blocker.

Thank you!

×
×
×