Jika kau pernah ke satatiun kau niscaya sering pernah melihat rel kereta api. Jika kau amati, pada sambungan rel terlihat longgar. Tahukah kamu kenapa rel kereta api dibentuk longgar? Ya benar, supaya saat cuaca panas, rel kereta api tidak membengkok akibat pemuaian. Lalu apakah pemuaian itu? dan ada berapa jenisnya? Untuk menjawab pertanyaan berikut, mari kita lihat penjelasan berikut ini.
Daftar Isi
A. PENGERTIAN PEMUAIAN
Pemuaian adalah bertambah besarnya ukuran sebuah benda sebab peningkatan suhu yang terjadi pada benda tersebut. Hal ini mengakibatkan benda-benda menerima embel-embel energi berbentukkalor yang menyebabkan molekul-molekul pada benda tersebut bergerak lebih singkat.
B. JENIS PEMUAIAN
Pemuaian dibagi menjadi 3 jenis, adalah pemuaian zat padat, pemuaian zat cair, dan pemuaian zat gas. Adapun penjelasan dari ketiga pemuaian tersebut adalah selaku berikut:
1. Pemuaian Zat Padat
Pemuaian zat padat dibagi menjadi tiga jenis yakni muai panjang, muai luas, dan muai volume. Perlu diketahui bahwa kita mengenali mengenali pemuaian zat padat memakai alat yang disebut muschen broek. Dari hasil eksperimen yang dihasilkan memperlihatkan bahwa benda padat akan mengalami pergeseran panjang, luas, dan volume.
a. Muai Panjang
Panjang benda saat dipanaskan mampu dituliskan sebagai berikut:
∆L = lt-l0 = perubahan panjang (m)
lt = panjang final (m)
lt = panjang final (m)
l0 = panjang mula-mula (m)
∆T = Tt-T0 = perubahan suhu (0C)
Jika perubahan suhu bernilai negatif, maka pergantian panjangnya juga bernilai negatif, bermakna panjang benda memendek atau menyusut.
b. Muai Luas
Apabila suatu benda berupa bidang atau luasan, misalnya bujur sangkar tipis, dipanaskan, maka bujur kandang akan memuai pada kedua sisinya
∆A = At-A0 = pergeseran panjang (m2)
At = luas tamat (m2)
At = luas tamat (m2)
A0 = luas mula-mula (m2)
∆T = Tt-T0 = perubahan suhu (0C)
Jika pergeseran suhu bernilai negatif, maka luas benda akan menyusut.
Pemuaian panjang benda di pengaruhi oleh beberapa faktor yakni mirip panjang awal benda, koefisisien muai panjang, besar pergantian suhu dan jenis benda. Jenis benda atau bahan mempengaruhi koefisien muai panjang. Berikut ini beberapa jenis benda dan koefisien panjangnya
.
Gambar 1. Koefisien muai panjang beberapa macam benda
c. Muai Volume
Apabila sebuah benda berupa volume atau padatan, contohnya kubus yang dipanaskan, maka kubus tersebut akan memuai pada setiap sisinya.
∆V = Vt-V0 = pergantian panjang (m3)
Vt = volume simpulan (m3)
Vt = volume simpulan (m3)
V0 = Volume mula-mula (m3)
∆T = Tt-T0 = perubahan suhu (0C)
2. Pemuaian Zat Cair
Sebagai teladan, dikala kita memanaskan panci yang berisi penuh dengan air, pada suhu yang sungguh tinggi, sebagian dari air tersebut memuai atau volumenya bertambah.
Semakin besar zat akan memuai secara beraturan kepada penambahan suhu, akan namun air tidak akan mengikuti acuan tersebut. Air pada suhu 00C dipanaskan, volumenya menurun sampai mencapai suhu 4 0C, lalu suhu diatas 4 0C air bertingkah norrmal dan volumenya memuai terhadap bertambahnya suhu. Sifat berperilaku nomal dan volumenya memuai kepada bertambahnya suhu. Sifat pemuaian ini yang tidak terencana ini disebut anomali air. Air memiliki massa jenis yang paling tinggi pada suhu 4 0C. Air juga memuai saat membeku menjadi es. Jenis benda atau bahan menghipnotis koefisien muai volume. Berikut ini beberapa jenis zat cair dan koefisien volumenya.
Gambar 2. Koefisien Muai Volume berbagai macam zat
3. Pemuaian Zat Gas
Pemuaian gas tidak besar, alasannya gas umumnya memuai untuk memenuhi tempatnya. Volume gas sungguh bergantung pada tekanan dan suhu. Contoh pada pemuaian zat gas adalah dikala ban kendaraan beroda empat atau motor tiba-datang meletus dikala sedang melaju di jalan. Ban kendaraan beroda empat atau motor meletus alasannya terjadi pemuaian gas di dalam ban.
Berikut ini beberapa hukum yang menerangkan tentang pemuian zat gas:
a. Hukum Gay Lussac
PV=nRT
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
N = mol zat
R 0,0082
T = suhu (0K)
Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa pada tekanan tetap volume gas sepadan dengan suhu gas mutlak tersebut sehingga:
Jika perbandingan volume dan suhu tetap, maka perbandingan volume dan suhu sebelum dan sesudah pemuaian juga akan tetap. Sehingga persamaan menjadi:
Pemuaian gas pada tekanan tetap, dengan T dalam satuan Kelvin.
b. Hukum Boyle
Hukum boyle menyatakan bahwa pada batas-batas tertentu suhu rendah yang berlaku bahwa hasil perkalian antara tekanan dan volume selalu tetap. Secara matematis rumusnya yaitu:
PV = nRT = tetap
alasannya adalah perkalian tekanan dan volume selalu tetap, maka perkalian volume dan volume sebelum dan sehabis pemuaian juga tetap jadi persamaan rumusnya yaitu:
P1 . V1 = P2. V2
dimana rumus diatas yaitu pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal)
c. Hukum Boyle-Gay Lussac
Sesuai namanya aturan ini ialah perpaduan antara hukum boyle dengan aturan lussac. Hukum ini menyatakan bahwa dalam pemuaian zat gas perkalian volume dengan tekanan dibagi suhu selalu tetap.
C. CONTOH PEMUAIAN ZAT PADAT, CAIR DAN GAS
Dalam kehidupan sehari-hari kita memperoleh berbagai macam pemuaian baik itu zat padat, zat cair, dan zat gas. Adapun teladan pemuaian dari masing-masing zat ialah selaku berikut:
Pemuaian Zat Padat
1. Bengkoknya rel kereta api alasannya adalah panas
2. Kabel telepon yang kendur pada dikala siang hari
3. Bimetal pada setrika yang mati otomatis dikala terlalu panas.
4. Kaca rumah yang dipasang biar lebar biar pada ketika pemuaian tidak pecah.
Pemuaian Zat Cair
1. Pemuaian air pada tabung termometer (raksa dan alkohol)
2. Saat mengolah masakan air lama-lama air akan meluap karena pemuaian air
Pemuaian Zat Gas
1. Meletusnya balon balasan panas
2. Roda kendaraan yang meletus sebab panas.
D. CONTOH SOAL DAN PENYELESAIAN PEMUAIAN
Mengerti Apa Itu Konduktivitas Termal
Soal No.1
Sebuah besi yang berupa lempengan, luasnya mula-mula 60 cm2, pada suhu 200C. Kemudian besi tersebut dipanaskan sampai suhunya 900C. Jika koefisien muai besi yakni 0,000011/0C. Berapakah luasnya sekarang ?
Penyelesaian
Diketahui:
A0 = 60 cm2
∆T = t2 – t1 = 900C – 200C = 700C
Alpa besi = 0,000011/0C
Jawab:
Jadi, luas besi sesudah dipanaskan yakni 60,0924 cm2
Soal No.2
Volume besi pada suhu 00C yaitu 300 cm3. Koefisien muai panjang besi yaitu 0,000011/0C. Berapakah volume besi pada suhu 800C ?
Penyelesaian:
Diketahui:
V0 = 300 cm3
Alpa besi = 0,000011/0C
∆T = t2 – t1 = 800C – 00C = 800C
Ditanya: V1 ?
Jawab:
Jadi, volume besi sehabis dipanasi adalah 300,792 cm3
Soal No.3
Pada suhu 250C, volume alkohol ialah 1000cm3. Jika koefisien muai ruang alkohol yakni 0,0011/0C, berapakah volumenya pada suhu 75 0C ?
Penyelesaian:
Diketahui:
V0 = 1.000 cm3
Alpa besi = 0,0011/0C
∆T = t2 – t1 = 750C – 250C = 500C
Ditanya: V1 ?
Jawab:
Kaprikornus, volume alkohol sesudah dipanaskan yakni 1055 cm3.
Soal No.4
Volume gas pada suhu 90C adalah 600 cm3. Berapakah volume gas kalau didinginkan pada tekanan tetap hingga suhu 00C ?
Penyelesaian:
Diketahui:
V1 = 600 cm3
T1 = 910C = 91 + 273 = 364 K
T2 = 00C = 0 + 273 = 273 K
Ditanya: V2 ?
Jawab:
Pada tekanan tetap gunakan rumus:
Makara, volume gas sehabis didinginkan yaitu 250 cm3
Soal No. 5
Panjang sebatang besi pada suhu 00C yakni 400 cm. Berapa panjang besi pada suhu 800C, jika koefisien muai panjang ialah 0,000011/0C?
Penyelesaian
Diketahui:
L0 = 400 cm
Alpa besi = 0,000011/0C
∆T = t2 – t1 = 800C – 00C = 800C
Ditanya: L1 ?
Jawab:
Jadi, panjang besi sesudah dipanaskan ialah 400,352 cm.