Pada umumnya, benda atau zat padat akan memuai atau mengembang jikalau dipanaskan dan menyusut jikalau didinginkan. Pemuaian dan penyusutan itu terjadi pada semua bab benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Jika benda padat dipanaskan, suhunya akan naik. Pada suhu yang tinggi, atom dan molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan memuai ke segala arah. Para perancang bangunan, jembatan, dan jalan raya harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan materi alasannya yakni perubahan suhu. Sehingga sambungan-sambungan besi baja dilarang dipasang saling rapat satu dengan lainnya biar saat memuai ada ruang yang sanggup digunakan.
A. Pemuaian Panjang Zat Padat
Panjang logam mula-mula sama, untuk logam yang berbeda ternyata pertambahan panjangnya benda alasannya yakni pemuaiannya juga berbeda. Besaran yang memilih pemuaian panjang zat padat yakni koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat padat yakni bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang zat itu jikalau suhunya dinaikkan 1°C . Sebagai contoh, jikalau muai panjang beling 9 x 10-6/°C berarti jikalau 1 meter beling suhunya bertambah 1°C maka panjangnya bertambah 0,000009 meter.
Muai panjang banyak sekali macam benda padat sanggup diselidiki dengan alat Musschenbroek. Jika batang logam yang dipasang pada alat Musschenbroek dipanaskan maka batang logam akan bertambah panjang. Namun, pertambahan panjang batang logam yang satu dengan yang lain berbeda. Artinya, tingkat pemuaian logam-logam tersebut juga berbeda. Logam yang paling besar pemuaiannya akan mendorong jarum penunjuk sampai berputar paling jauh, sedangkan logam yang pemuaiannya paling kecil akan mendorong jarum penunjuk berputar paling dekat.
Alat Musschenbroek sanggup dipakai untuk memilih muai panjang suatu zat padat. Alat tersebut sanggup menunjukkan pemuaian dan pertambahan panjang zat padat jikalau dipanaskan, pemuaian zat padat tergantung pada jenis zat padat itu, dan pemuaian zat padat sebanding dengan kenaikan suhunya. Berikut ini beberapa koefisien muai panjang benda,
Panjang logam mula-mula sama, untuk logam yang berbeda ternyata pertambahan panjangnya benda alasannya yakni pemuaiannya juga berbeda. Besaran yang memilih pemuaian panjang zat padat yakni koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat padat yakni bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang zat itu jikalau suhunya dinaikkan 1°C . Sebagai contoh, jikalau muai panjang beling 9 x 10-6/°C berarti jikalau 1 meter beling suhunya bertambah 1°C maka panjangnya bertambah 0,000009 meter.
Muai panjang banyak sekali macam benda padat sanggup diselidiki dengan alat Musschenbroek. Jika batang logam yang dipasang pada alat Musschenbroek dipanaskan maka batang logam akan bertambah panjang. Namun, pertambahan panjang batang logam yang satu dengan yang lain berbeda. Artinya, tingkat pemuaian logam-logam tersebut juga berbeda. Logam yang paling besar pemuaiannya akan mendorong jarum penunjuk sampai berputar paling jauh, sedangkan logam yang pemuaiannya paling kecil akan mendorong jarum penunjuk berputar paling dekat.
| Jenis Bahan | Koefisien Muai Panjang (/°C) |
|---|---|
| Kaca biasa | 0,000009 |
| Kaca Pyrex | 0,000003 |
| Aluminium | 0,000026 |
| Kuningan | 0,000019 |
| Baja | 0,000011 |
Jika dituliskan secara matematis maka :
| Koefisien muai panjang = | Pertambahan anjang |
| Panjang mula-mula x kenaikan suhu |
Jika dalam bentuk lambang:
| α = | ΔL |
| L0 x Δt |
Pertambahan panjang merupakan panjang tamat dikurangi panjang mula-mula :(L1 – L0)
| α = | L1 – L0 |
| L0 x Δt |
Maka, panjang benda sesudah pemuaian sanggup ditentukan, yakni : L = L0+L0(α x Δt)
Keterangan :
L = Panjang tamat (m)
L0 = Panjang mula-mula (m)
ΔL = Pertambahan panjang (m)
α = Koefisien muai panjang (/ºC)
Δt = Kenaikan suhu (ºC)
Contoh penerapan :
Panjang aluminium pada suhu 30°C yakni 100 cm. Koefisien muai panjang aluminium yakni 0,000025/°C, hitung panjang aluminium itu pada suhu 80°C!.
Diketahui : L0 = 100 cmΔt= t1 - t0
= 80°C - 30°C
= 50°C
α = 0,000025/°C
Ditanyakan : L ?
Penyelesaian :
L = L0+ L0(α x Δt)
= 100 + 100 (0,000025 x 50)
= 100 + 0,125
= 100,125
Jadi, panjang aluminium pada suhu 80°C yakni 100,125 cm.
Pada suhu 0°C, panjang sebatang besi yakni 200 cm. Jika suhu besi dinaikkan menjadi 100°C, ternyata panjang besi itu menjadi 200,24 cm. Tentukan koefisien muai panjang besi.
Diketahui :
L0 = 200 cm
L = 200,24
T0 = 0°C
T1 = 100°C
Ditanyakan : α?
Penyelesaian :
α : 0,010012
Panjang sebatang baja pada 20°C yakni 40 cm. Jika koefisien muai panjang baja 0,00002/°C, berapa panjangnya pada suhu 70 °C?
Diketahui : L0 = 40 cm
α = 0,00002/°C
Δt = t1 - t0 = 70°C - 20°C = 50°C
Ditanyakan : L?
Penyelesaian :
L= L0+ L0(α x Δt)
= 40 + 40 (0,00002 x 50)
= 40 + 0,4
= 40,4Diketahui :
L0 = 200 cm
L = 200,24
T0 = 0°C
T1 = 100°C
Ditanyakan : α?
Penyelesaian :
| α = | ΔL |
| L0 x Δt |
| α = | 200,24 |
| 200 x 100 |
| α = | 200,24 |
| 20.000 |
Panjang sebatang baja pada 20°C yakni 40 cm. Jika koefisien muai panjang baja 0,00002/°C, berapa panjangnya pada suhu 70 °C?
Diketahui : L0 = 40 cm
α = 0,00002/°C
Δt = t1 - t0 = 70°C - 20°C = 50°C
Ditanyakan : L?
Penyelesaian :
L= L0+ L0(α x Δt)
= 40 + 40 (0,00002 x 50)
= 40 + 0,4
Jadi, panjang aluminium pada suhu 70°C yakni 40,4 cm.
b. Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat
Partikel-partikel zat padat selalu bergerak (bergetar). Gerakan partikel makin cepat sehingga memerlukan ruangan antara partikel yang lebih besar. Jarak antara partikel makin besar, zat padat itu memuai, bertambah panjang, bertambah luas, dan jadinya bertambah volumenya. Jika suatu benda ber bentuk lempengan dipanaskan, pemuaian terjadi pada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut pemuaian luas. Pemasangan pelat-pelat logam selalu memperhatikan terjadinya pemuaian luas.
- Pemuaian luas mempunyai koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Berdasarkan data dalam di atas, maka lempengan baja mempunyai koefisien muai luas sebesar 0,000022/°C.
- Benda-benda yang berdimensi tiga (memiliki panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami muai ruang jikalau dipanaskan. Pemuaian ruang mempunyai koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang. Balok baja jikalau dipanaskan akan memuai dengan koefisien muai sebesar 0,000033/°C.
Pemuaian Zat Cair dan Gas
Sebagaimana zat padat, zat cair juga memuai jikalau dipanaskan. Bahkan, pemuaian zat cair relatif lebih gampang atau lebih cepat teramati dibandingkan dengan pemuaian zat padat. Gas juga memuaijika dipanaskan. Sifat pemuaian gas harus diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari, contohnya saat memompa ban sepeda jangan terlalu keras, seharusnya sesuai ukuran.
Pemuaian Zat Padat Cair Dan Gas
Reviewed by dannz
on
7:53 AM
Rating:
Reviewed by dannz
on
7:53 AM
Rating:
