Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena disebabkan oleh kenaikan suhu. Terdiri dari pemuaian panjang, luas, dan volume pada zat padat, cair, dan gas.
Apa kabar adik-adik? Semoga selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang salah satu fenomena yang terkait dengan suhu, yakni pemuaian.
Sebenarnya, sudah banyak materi pemuaian di blog/website lain yang muncul di google membahas topik ini. Namun, sayangnya kebanyakan dari materi tersebut penjelasannya mengawang-ngawang, panjang tapi tidak jelas.
Mungkin, karena materinya tidak ditulis oleh seorang yang memiliki keahlian di bidang fisika atau tidak pernah menggeluti fisika sampai ke jenjang pendidikan tinggi (universitas).
Berbeda dengan website yang sedang kalian baca saat ini, ditulis langsung oleh
seorang sarjana fisika lulusan Universitas Negeri Makassar. Jadi, semua
materinya dapat dipertanggungjawabkan.
Pembahasan seputar pemuaian yang akan dijelaskan dalam materi ini terdiri dari
pengertian, rumus, contoh soal dan jawaban, serta semua hal yang berkaitan
dengan pemuaian.
Baiklah, kita mulai saja materinya...
Daftar Isi
Pengertian Pemuaian
Apa yang dimaksud dengan pemuaian? Dalam fisika, pemuaian adalah bertambahnya
ukuran suatu benda karena disebabkan oleh kenaikan suhu.
Coba simak definisi di atas, ada tiga poin utama dari peristiwa pemuaian,
yaitu pertambahan ukuran, benda atau zat, dan kenaikan suhu.
Jadi, ketika terjadi pertambahan ukuran, maka pada saat itu sedang terjadi
pemuaian. Kebalikan dari pemuaian adalah penyusutan, yaitu pengurangan ukuran.
Semua benda bisa mengalami pemuaian atau pertambahan ukuran, baik itu benda
padat, cair, maupun gas. Hal yang membedakan adalah cara pemuaian
masing-masing benda.
Dari pengertian pemuaian di atas, kita juga bisa langsung tahu bahwa penyebab
terjadinya pemuaian adalah kenaikan suhu. Seperti apa prosesnya? Berikut ini
kakak uraikan:
Penyebab Terjadinya Pemuaian
Pemuaian atau pertambahan ukuran pada benda disebabkan oleh kenaikan suhu
ketika benda mendapatkan panas dari luar yang mengakibatkan gerak partikel
molekul bertambah cepat sehingga membutuhkan ruang yang lebih besar,
akibatnya ukuran benda bertambah.
Berikut ini penjelasannya:
Sebagaimana yang pernah dijelaskan, suhu adalah ukuran kelajuan gerak
getaran partikel-partikel dalam suatu benda.
Suhu akan naik ketika mendapat panas (kalor) dari luar. Panas akan
mempengaruhi gerak molekul-molekul penyusun benda di mana getarannya akan
semakin cepat.
Akibatnya, partikel-partikel itu cenderung saling menjauh sehingga jarak
antarmolekul semakin lebar. Sehingga, partikel akan mengambil ruang yang
lebih besar.
Jika dianalogikan, fenomena ini sama dengan sekelompok orang berdiri pada
tempatnya dan tidak bergerak, mereka dapat berdiri pada posisi berdekatan
sehingg tidak mengambil ruang yang besar.
Tetapi, ketika mereka mulai bergerak (misalkan, menari-nari), mereka akan
mengambil ruang yang lebih besar.
Partikel-partikel itu sendiri tidak bertambah ukurannya. Tetapi, sebagai
satu kesatuan mereka mengambil ruang yang lebih besar.
Inilah yang menjelaskan mengapa sehingga benda mengalami pertambahan ukuran
dari ukurannya semula, semuanya berawal dari kenaikan suhu.
Pertambahan ukuran itu bisa berupa pertambahan panjang, luas, atau
pertambahan volume pada benda/zat padat, cair, dan gas.
Ciri-Ciri Benda yang Mengalami Pemuaian
Benda yang mengalami pemuaian ditunjukkan dengan ciri-ciri:
- Panjangnya bertambah, pada pemuaian panjang.
- Luasnya bertambah, pada pemuaian luas.
- Volumenya bertambah, pada pemuaian volume.
Faktor yang Mempengaruhi Pemuaian
Ada tiga (3) faktor yang mempengaruhi proses pemuaian benda, yaitu ukuran
awal benda, koefisien muai benda, dan besarnya perubahan suhu.
1. Ukuran Awal Benda
Ukuran awal suatu benda akan berpengaruh terhadap proses pemuaian.
Semakin besar ukuran awal sebuah benda, maka semakin besar pula
pemuaiannya.
2. Koefisien Muai
Faktor selanjutnya yang mempengaruhi proses pemuaian adalah koefisien
muai benda, yaitu bilangan yang menunjukan besarnya pertambahan ukuran
zat tiap satuan ukuran zat pada kenaikan suhu 1 oC.
Koefisien muai dipengaruhi oleh jenis dan karakteristik suatu bahan.
Jadi, setiap benda atau bahan bisa memiliki koefisien muai yang
berbeda-beda. Kecuali, gas yang memiliki koefisien muai sama yang
setiap jenis gas.
3. Perubahan Suhu
Selain itu, faktor yang juga mempengaruhi pemuaian adalah besarnya
perubahan suhu. Kenaikan suhu yang besar akan mengakibatkan
pertambahan ukuran yang besar pula.
Jenis-Jenis Pemuaian
Setiap benda terdiri atas dimensi panjang, lebar, dan tinggi.
Apabila benda itu memuai, maka akan terjadi pertambahan panjang,
lebar, dan tinggi.
Akan tetapi, untuk kondisi-kondisi tertentu, kita dapat
menyelidiki pemuaian pada arah tertentu saja.
Misalnya, pemuaian panjang saja, pemuaian luas (panjang dan lebar)
saja, atau pemuaian volume (panjang, lebar, dan tinggi).
Selain itu, setiap zat bisa memiliki jenis pemuaian yang berbeda-beda.
Misalnya, pada zat padat bisa terjadi pemuaian panjang, luas, dan
volume. Sedangkan, pada zat cair dan gas hanya terjadi pemuaian
volume saja.
Berikut ini akan dijelaskan secara terperinci proses pemuaian pada
masing-masing benda atau zat dan jenis pemuaian yang terjadi...
1. Pemuaian Zat Padat
Pada zat padat, bisa terjadi tiga jenis pemuaian, yaitu pemuaian
panjang, luas, dan volume.
1.1. Pemuaian Panjang
Pemuaian panjang adalah pertambahan ukuran panjang suatu benda
dari panjangnya semula karena kenaikan suhu. Pemuaian panjang
umumnya terjadi pada benda berbentuk batang.
Contoh pemuaian panjang zat padat adalah pada kawat dan
rel kereta api. Kawat listrik yang terbuat dari tembaga dapat
memuai pada siang hari karena adanya kenaikan suhu akibat
terik matahari.
Sedangkan, pada rel kereta api seringkali terjadi pembengkokan
karena mengalami pemuaian panjang ketika suhunya meningkat.
Alat untuk menyelidiki atau mengukur besarnya pemuaian panjang
zat padat disebut musschenbroek.
Cara kerjanya adalah ketika batang logam dipanaskan, batang
tersebut akan memuai sehingga mendorong jarum skala
musschenbroek yang menunjukkan besarnya pertambahan
panjang.
Pemuaian panjang dipengaruhi oleh panjang awal benda,
koefisien muai panjang benda, dan besarnya kenaikan suhu.
Koefisien muai panjang adalah bilangan yang menunjukkan
pertambahan panjang benda setiap satuan panjang saat mengalami
kenaikan suhu 1 oC. Koefisien muai panjang
disimbolkan dengan α (alfa).
Koefisien muai panjang suatu zat padat bergantung pada jenis
zat atau bahan. Berikut ini adalah tabel contoh nilai
koefisien muai panjang untuk beberapa jenis zat:
| Zat Padat | Koefisien Muai Panjang (/oC) |
|---|---|
| Aluminium | 2,4 x 10-5 |
| Kuningan | 1,9 x 10-5 |
| Tembaga | 1,7 x 10-5 |
| Kaca Biasa | 0,9 x 10-5 |
| Kaca Pyrex | 0,32 x 10-5 |
| Baja | 1,1 x 10-5 |
Bila panjang mula-mula sebuah benda yang bersuhu T0
adalah L0, maka panjang benda setelah dipanaskan
hingga suhu T dapat diketahui melalui rumus pemuaian panjang:
ΔL = L0 . α . ΔT, atau
Lt = L0 + L0 . α . ΔT, atau
Lt = L0 {1 + α(T - T0)}
Keterangan:
- ΔL (Lt - L0) = pertambahan panjang benda (m)
- ΔT (T - T0) = perubahan suhu (oC)
- Lt = panjang benda setelah dipanaskan (m)
- L0 = panjang benda mula-mula (m)
- α = koefisien muai panjang (/oC)
- T = suhu benda setelah dipanaskan (oC)
- T0 = suhu benda mula-mula (oC)
Sementara itu, rumus koefisien muai panjang dituliskan dengan persamaan:
α = ΔL / L0 . ΔT
1.2. Pemuaian Luas
Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda dari
luasnya semula karena kenaikan suhu. Pemuaian luas umumnya
terjadi pada benda berbentuk keping atau lempengan.
Contoh pemuaian luas zat padat adalah kaca, seperti kaca pada
jendela. Itulah sebabnya mengapa sehingga bingkai jendela
dibuat lebih besar daripada luas kaca sehingga terdapat celah
kosong antara kaca dan bingkai jendela.
Tujuannya adalah ketika kaca memuai akibat cuaca panas, kaca
tidak menekan bingkai karena masih ada celah kosong sehingga
kaca tidak pecah.
Pemuaian luas dipengaruhi oleh luas awal benda, koefisien
muai luas benda, dan besarnya kenaikan suhu.
Apabila luas sebuah lempengan benda yang bersuhu T0
adalah A0, maka luas lempengan tersebut setelah
dipanaskan hingga suhu T dapat diketahui melalui rumus
berikut:
ΔA = A0 . β . ΔT, atau
At = A0 + A0 . β . ΔT, atau
At = A0 {1 + β(T - T0)}, atauAt = A0 {1 + 2α(T - T0)}
β = 2 . α
Keterangan:
- ΔA (At - A0) = pertambahan luas benda (m2)
- ΔT (T - T0) = perubahan suhu (oC)
- At = luas benda setelah dipanaskan (m2)
- A0 = luas benda mula-mula (m2)
- β = koefisien muai luas benda (/oC)
- T = suhu benda setelah dipanaskan (oC)
- T0 = suhu benda mula-mula (oC)
Sementara itu, rumus koefisien muai luas dituliskan dengan persamaan:
β = ΔA / A0 . ΔT
1.3. Pemuaian Volume (Ruang)
Pemuaian volume (ruang) adalah pertambahan ukuran volume suatu
benda dari volumenya semula karena kenaikan suhu. Pemuaian
volume umumnya terjadi pada benda berbentuk balok atau bola.
Contoh pemuaian volume (ruang) zat padat adalah pada bola
logam yang tergantung dan dikeliling cincin. Pada keadaan
awal, bola dan cincin logam tidak bersentuhan karena terdapat
jarak antara keduanya.
Kemudian, bola logam itu dipanaskan di atas api pembakar
selama waktu tertentu. Setelah bola logam dipanaskan, ternyata
tidak ada jarak antara bola logam dan cincin.
Hal tersebut terjadi karena bola logam yang merupakan benda
padat memuai ketika dipanaskan, ukuran volume bola bertambah
besar dibanding ukuran semula.
Pemuaian volume dipengaruhi oleh volume awal benda,
koefisien muai volume benda, dan besarnya kenaikan suhu.
Apabila volume sebuah benda yang bersuhu T0 adalah
V0, maka volume benda setelah dipanaskan hingga
suhu T dapat diketahui melalui rumus pemuaian volume berikut:
ΔV = V0 . γ . ΔT, atau
ΔV = V0 . 3α . ΔT, atau
Vt = V0 {1 + γ(T - T0)}, atauVt = V0 {1 + 3α(T - T0)}
γ = 3 . α
Keterangan:
- ΔV (Vt - V0) = pertambahan volume benda (m3)
- ΔT (T - T0) = perubahan suhu (oC)
- Vt = volume benda setelah dipanaskan (m3)
- V0 = volume benda mula-mula (m3)
- γ = koefisien muai volume (/oC)
- T = suhu benda setelah dipanaskan (oC)
- T0 = suhu benda mula-mula (oC)
Sementara itu, rumus koefisien muai volume dituliskan dengan persamaan:
γ = ΔV / V0 . ΔT
2. Pemuaian Zat Cair
Zat cair hanya mengalami pemuaian volume saja. Proses pemuaian
zat cair lebih cepat dari pemuaian zat padat.
Contoh pemuaian volume zat cair adalah air dalam panci yang
dipanaskan di atas kompor. Air yang menerima panas akan
mengalami pemuaian volume yang ditandai dengan tinggi muka air
dalam panci naik.
Alat yang digunakan untuk menyelidiki atau mengukur pemuaian
zat cair disebut dilatometer, yaitu sebuah labu kaca yang
mempunyai pipa kecil dan dilengkapi skala.
Cara kerja alat ini, dilatometer diisi suatu jenis cairan,
misalnya alkohol, hingga garis nol. Kemudian, labu berisi
alkohol ini dicelupkan ke dalam sebuah bak yang berisi air
panas.
Mula-mula permukaan alkohol sedikit turun, kemudian naik
dengan cepat melampaui kedudukan semula. Hal ini disebabkan
pemuaian alkohol lebih besar daripada pemuaian kaca
labu.
Pada umumnya, zat cair akan memuai bila dipanaskan dan
menyusut bila didinginkan. Besarnya pemuaian dipengaruhi oleh koefisien muai volume yang bergantung pada jenis zat cair.
Berikut ini adalah tabel nilai koefisien muai dari beberapa jenis zat cair:
| Zat Cair | Koefisien Muai Volume (/oC) |
|---|---|
| Etil Alkohol | 1,12 x 10-4 |
| Gliserin | 4,85 x 10-4 |
| Raksa | 1,82 x 10-4 |
| Air | 4 x 10-4 |
| Aseton | 1,5 x 10-4 |
| Benzena | 1,24 x 10-4 |
Namun, khusus untuk air terdapat
anomali ketika ia berada pada suhu 0 oC hingga suhu
4 oC. Keadaan inilah yang lazim disebut dengan
istilah anomali air.
Air apabila mengalami pemanasan dari suhu 0 oC
hingga suhu 4 oC, maka air akan menyusut.
Sebaliknya, apabila mengalami pendinginan dari suhu 4
oC hingga 0 oC, air justru memuai.
3. Pemuaian Zat Gas
Sama dengan zat cair, pada gas hanya terjadi pemuaian volume
saja. Pemuaian gas lebih cepat dari pemuaian zat padat dan
cair.
Gay-Lussac menyatakan bahwa besarnya koefisien muai volume
untuk semua gas adalah sama besar, yaitu 1/273
oC atau 0,003663 /oC.
Umumnya, ketika gas dipanaskan pada suhu tertentu, maka
volumenya akan bertambah. Bukti bahwa gas memuai jika
dipanaskan adalah balon karet berisi gas/udara akan meletus
ketika dipanaskan.
Namun, pemuaian gas tidak hanya disebabkan oleh suhu saja,
tetapi bisa juga disebabkan oleh tekanan.
Terdapat suatu kondisi di mana gas pada ruang tertutup
suhunya dijaga tetap, tetapi tekanannya diperkecil dari
tekanan awal, maka volume gas akan bertambah.
Pemuaian gas dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:
- Pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal)
- Pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan
- Pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik)
3.1. Pemuaian Gas Suhu Tetap (Isotermal)
Pada proses isotermal, suhu gas tetap sehingga perubahan
energi dalam sistem sama dengan nol karena energi dalam
hanya bergantung pada suhu awal gas.
Proses isotermal dapat diperoleh dengan menempatkan gas pada wadah yang berdinding konduktor panas tipis yang ditempatkan pada reservoir yang suhunya tetap.
Proses isotermal dapat diperoleh dengan menempatkan gas pada wadah yang berdinding konduktor panas tipis yang ditempatkan pada reservoir yang suhunya tetap.
Hukum yang berkaitan dengan pemuaian gas pada suhu tetap
disebut Hukum Boyle, yang menyatakan bahwa:
Gas yang ditempatkan dalam ruang tertutup dengan suhu dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap.
Pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal) dirumuskan dengan persamaan:
P1 . V1 = P2 . V2
Keterangan:
- P1 = Tekanan awal gas (Atm)
- V1 = Volume awal gas (m3)
- P2 = Tekanan akhir gas (Atm)
- V2 = Volume akhir gas (m3)
Kalor yang masuk pada gas semuanya dilakukan untuk kerja
sehingga gas berekspansi (memuai).
3.2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobarik)
Pemuaian gas pada tekanan tetap artinya menjaga agar
tekanan di dalam wadah sama dengan tekanan di luar wadah
pada saat suhu dinaikkan.
Pada keadaan ini, partikel-partikel gas akan bergerak
saling berdesakan ke segala arah. Pemuaian gas pada
tekanan tetap berlaku Hukum Gay Lussac, yang menyatakan
bahwa:
Gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas.
Rumus pemuaian gas pada tekanan tetap dituliskan dengan
persamaan:
V1/T1 = V2/T2
Keterangan:
- V1 = Volume awal gas (m3)
- T1 = Suhu awal gas (oC)
- V2 = Volume akhir gas (m3)
- T2 = Suhu akhir gas (oC)
3.3. Pemuaian Gas pada Volume Tetap (Isokhorik)
Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay
Lussac, yang menyatakan bahwa:
Jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya.
Rumus pemuaian gas pada volume tetap dituliskan dengan
persamaan:
P1/T1 = P2/T2
P1.V1/T1 =
P2.V2/T2
Manfaat dan Kerugian Pemuaian
Prinsip pemuaian zat dalam kehidupan sehari-hari dapat
memberikan keuntungan dan kerugian.
1. Contoh Manfaat Pemuaian
Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan dan
pemanfaatan prinsip pemuaian dalam kehidupan
sehari-hari:
1.1. Termometer
Prinsip pemuaian digunakan pada alat pengukur suhu termometer. Alat ini terdiri dari pipa kaca kapiler yang diisi dengan zat cair, seperti raksa dan alkohol.Ketika digunakan untuk mengukur
suhu, permukaan zat cair dalam pipa akan naik (memuai)
dan akan sejajar dengan garis-garis skala pada pipa
untuk menunjukkan suhu.
1.2. Keping Bimetal
Keping bimetal adalah dua buah keping logam yang
berbeda koefisien muainya dan dikeling menjadi satu.
Logam yang umum digunakan adalah perunggu dan invar
(paduan nikel dan baja). Koefisien muai invar lebih
kecil daripada perunggu.
Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Jika dipanaskan, keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih kecil.
Hal ini disebabkan logam yang koefisien muainya lebih kecil harus lebih pendek daripada logam yang koefisien muainya lebih besar.
Sebaliknya, jika didinginkan, keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar.
Keping bimetal dimanfaatkan pada alat-alat, seperti sakelar termal, termostat bimetal, termometer bimetal, dan lampu tanda arah (sen) mobil.
1.3. Pemasangan Bingkai Logam pada Roda
Prinsip pemuaian juga dimanfaatkan pada pemasangan
bingkai logam, seperti ban baja pada roda besi
lokomotif. Pemasangan ini dilakukan dengan cara
pemanasan.
Ban baja yang berdiameter lebih kecil daripada roda besi dipanaskan sehingga memuai dan diameternya menjadi lebih besar daripada diameter roda.
Kemudian, ban baja tersebut dipasangkan pada roda. Setelah dingin, ban baja akan menyusut sehingga menempel sangat kuat pada roda.
Ban baja yang berdiameter lebih kecil daripada roda besi dipanaskan sehingga memuai dan diameternya menjadi lebih besar daripada diameter roda.
Kemudian, ban baja tersebut dipasangkan pada roda. Setelah dingin, ban baja akan menyusut sehingga menempel sangat kuat pada roda.
1.4. Pengelingan Pelat Logam
Mengeling adalah menyambung dua pelat dengan
menggunakan paku keling. Paku keling dalam keadaan
panas sampai berpijar putih dimasukkan ke dalam lubang
pelat.
Pada keadaan tersebut, ujung paku keling dipukul rata. Setelah dingin, paku menyusut dan menjepit kedua pelat dengan sangat kuat.
Pada keadaan tersebut, ujung paku keling dipukul rata. Setelah dingin, paku menyusut dan menjepit kedua pelat dengan sangat kuat.
2. Contoh Kerugian Pemuaian
Selain memiliki manfaat, proses pemuaian juga dapat mendatangkan masalah sehingga menyebabkan kerugian. Berikut ini beberapa contohnya:2.1. Sambungan Rel Kereta Api
Membengkoknya rel kereta api disebabkan adanya pemuaian akibat pemanasan sinar matahari.
Bengkoknya rel kereta tersebut dapat mengakibatkan
terjadinya kecelakaan sehingga pada ujung-ujung
sambungan dibuat celah agar pada saat pemuaian tidak
saling menekan.
2.2. Celah Pemuaian pada Jalan Layang
Pada siang hari panas, jalan layang akan mengalami pemuaian. Pemuaian ini akan mengakibatkan jalan menjadi runtuh.
Untuk mengatasi pemuaian
tersebut, pada sambungan jalan dipasang celah baca
sehingga terdapat ruang untuk pemuaian.
2.3. Kaca Jendela
Pada saat cuaca panas, kaca jendela dapat pecah.
Penyebabnya adalah pada saat terpanasi, tidak ada
ruang untuk pemuaian sehingga kaca menekan dengan kuat
pada bingkai kaca jendela.
Agar kaca
jendela tidak pecah akibat cuaca panas, ukuran bingkai
kaca jendela harus dibuat lebih besar daripada ukuran
kaca sehingga terdapat celah untuk pemuaian.
Contoh Soal Pemuaian
Berikut ini adalah beberapa contoh soal tentang
pemuaian dan jawabannya:
1. Mengapa pemuaian pada zat cair lebih besar daripada pemuaian pada zat padat?
Jawab:
Karena jarak partikel molekul zat cair lebih renggang dari zat padat sehingga lebih mudah memisahkan diri.2. Pemuaian panjang dan lebar benda merupakan pemuaian.
Jawab:
Pemuaian panjang dan lebar benda merupakan pemuaian luas. Jenis pemuaian ini sering terjadi pada benda berbentuk lempengan, contohnya kaca.3. Pada saat kita memanaskan air hingga mendidih, maka sebagian air akan tumpah. Hal ini disebabkan oleh...
Jawab:
Disebabkan oleh angka pemuaian air lebih besar dari angka pemuaian teko.4. Prinsip kerja termometer raksa adalah...
Jawab:
Termometer raksa bekerja berdasarkan prinsip pemuaian volume air raksa.5. Mengapa pemuaian pada zat padat sukar diamati daripada pemuaian zat gas?
Jawab:
Pemuaian zat padat sukar diamati karena pertambahan ukurannya kecil. Selain itu, zat padat cenderung diam saja, berbeda dengan zat cair dan gas yang bebas bergerak.6. Apabila desain jendela tidak diberi ruangan pemuaian maka saat terjadi pemuaian, kaca akan...
Jawab:
Jika kaca tidak diberi ruangan pemuaian, maka kaca akan pecah.7. Mengapa tutup botol dari logam yg dipanaskan akan mudah dibuka karena...
Jawab:
Karena pemuaian tutup botol lebih cepat dari pemuaian botol. Sehingga, tutup botol akan longgar dan mudah dibuka. Koefisien muai tutup botol yang terbuat dari logam lebih besar dari koefisien muai botol yang terbuat dari kaca.Contoh Soal 8
Sebatang besi yang panjangnya 50 cm pada suhu 20 oC, dipanaskan sampai mencapai suhu 120 oC. Hitunglah pertambahan panjang dan panjang akhir pada suhu 120 oC!
Jawaban:
Diketahui:
- Batang itu berbahan besi, artinya memiliki koefisien muai panjang (α) sebesar 0,000012 /oC
- L0 = 50 cm
- T0 = 20 oC
- T = 120 oC
Ditanyakan:
a. ΔL...?
b. Lt...?
Penyelesaian:
a. Pertambahan panjang besi (ΔL)
ΔL = L0 . α . ΔT
= 50 . 0,000012 . 100
= 0,075 cm
b. Panjang akhir besi (Lt)
Lt = ΔL + L0
= 0,075 + 50
= 50,075 cm
Jadi, pertambahan panjang dan panjang akhir besi berturut-turut adalah 0,075 cm dan 50,075 cm.
Contoh Soal 9
Sebuah lempengan besi yang luasnya mula-mula 20 cm2 pada suhu 30 oC, kemudian lempengan besi dipanaskan hingga mencapai 110 oC. Jika koefisien muai panjang besi adalah 0,000012 /oC. Berapakah luasnya sekarang?
Jawaban:
Diketahui:
- α = 0,000012 /oC
- A0 = 20 cm2
- T0 = 30 oC
- T = 110 oC
Ditanyakan:
- At...?
Penyelesaian:
At = A0 {1 + 2α(T - T0)}
= 20 {1 + 2 . 0,000012 (110 - 30)
= 20 {1 + 0,000024 . 80}
= 20 {1 + 0,0092}
= 20 . 1,0092
= 20,0384 cm2
Contoh Soal 10
Volume besi pada suhu 40 oC adalah 125 cm3. Jika koefisien muai panjang besi 0,000012 /oC, berapakah volume pada suhu 60 oC?
Jawaban:
Diketahui:
- α = 0,000012 /oC
- V0 = 125 cm3
- T0 = 40 oC
- T = 60 oC
Ditanyakan:
- Vt...?
Penyelesaian:
Vt = V0 {1 + 3α(T - T0)}
= 125 {1 + 3 . 0,000012 (60 - 40)
= 125 {1 + 0,000036 . 20}
= 125 {1 + 0,00072}
= 125 . 1,00072
= 125,09 cm3
Kesimpulan
Jadi, pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena disebabkan oleh
kenaikan suhu. Terdiri dari pemuaian panjang, luas, dan volume pada zat padat, cair, dan gas.
Gimana adik-adik, udah paham materi pemuaian di atas? Jangan lupa lagi yah.
Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat.
Referensi:
- Hartanto, Hendri. 2010. Rumus Jitu Fisika SMP. Yogyakarta: IndonesiaTera.
- Pauliza, Osa. 2008. Fisika Kelompok Teknologi dan Kesehatan untuk SMK Kelas XI. Bandung: Grafindo Media Pratama.
- Prasodjo, Budi dkk. 2009. Physics For Junior High School Year VII (Bilingual). Jakarta: Yudhistira.
0 komentar:
Posting Komentar