Pemuaian

Posted on

Pemuaian – Setelah sebelumnya kami telah menyampaikan materi tentang Hukum Gas Ideal. maka pada pertemuan kali ini akan kami paparkan materi pembahasan tentang Pemuaian – Rumus, Panjang, Zat Cair, Zat Padat dan Contoh Soal. Nah untuk lebih jelasnya simak ulasan selengkapnya berikut ini.

Pengertian Pemuaian

Pemuaian
Pemuaian

Apa yang dimaksud dengan Pemuaian ? yakni merupakan suatu pertambahan ukuran terhadap suatu benda yang diakibatkan terjadinya kenaikan pada suhu zat tersebut.

Selain itu pemuaian juga bisa berlangsung pada sautu zat padat, cair, dan juga gas.

Nah mengetahui mengeai volume terjadinya pemuaian zat tersebut, hal itu sangat bergantung pada ukuran pada awal mulanya benda tersebut,

Kemudian terjadinya sebuah kenaikan pada suhu dan jenis zat, sehingga dari efek yang ditimbulkan dari pemuaian zat tersebut sangat bermanfaat untuk mengembangkan berbagai teknologi.

Apa itu Pemuaian Panjang?

Apa yang dimaksud dengan Pemuaian panjang atau biasa dikenal dengan sebutan pemuaian linier.

Kemudian terjadinya Pemuaian panjang pada sautu zat padat dapat terjadi apabila zat padat tersebut hanya dipandang sebagai satu dimensi (berbentuk garis).

Kemudian hasil yang diperoleh dari diadakannya sebuah percobaan Musschenbroek bisa disimpulkan bahwa terjadinya pertambahan panjang pada suatu zat padat yang dipanasi setara dengan panjang mula-mula, kemudian setara dengan adanya kenaikan suhu dan hal tersebut sangat bergantung pada jenis zat padat.

Kemudian jika ingin dapat membedakan terhadap sifat muai yang terjadi dari berbagai zat, maka dapat digunakan suatu konsep koefisien muai.

Nah dalam pemuaian panjang, maka dapat digunakan konsep koefisien muai panjang atau disebut juga dengan koefisien muai linier yang bisa didefinisikan merupakan suatu perbandingan antara pertambahan panjang zat dengan panjang mula-mula zat, kemudian dari tiap kenaikan suhu sebesar satu satuan suhu.

Maka apabila koefisien muai panjangnya maka akan dapat menerapkan lambang α sedangkan untuk pertambahan panjang dengan lambang ΔL, panjang mula-mula L kemudian untuk perubahan suhu dengan lambang ΔT jadi koefisien muai panjang bisa dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut :

Pemuaian
Pemuaian

Maka pada satuan dari α ialah 1/K atau K-1. Maka dengan persamaan (1) yang ada di atas, sehingga diperolehlah sebuah persamaan sebagai berikut.

∆L = αL∆T…………. Pers. (2)

Yang mana ∆L = Lt – L, maka pada persamaan (2) akan menjadi:

Baca Juga :  Pengukuran Adalah

Lt – L= αL∆TLt = L+ αL∆T

Lt = L(1 + α∆T) … Pers. (3)

Keterangan:

Lt = merupakan keterangan panjang benda ketika dipanaskan (m)
L = merupakan keterangan panjang benda mula-mula (m)
α = merupakan koefisien muai linear/panjang (/oC)
∆T = merupakan suatu perubahan suhu (oC)

Tabel Koefisien Pemuaian Panjang

Di bawah ini terdapat tabel keterangan dari Beberapa Jenis Zat Padat

Jenis BahanKoefisien muai Panjang (dalam K-1)
Kaca0.000009
Baja/besi0.000011
Aluminium0.000026
Pirex (Pyrex)0.000003
Platina0.000009
Tembaga0.000017

Pemuaian pada Zat Padat

Nah mengenai bentuk dari Zat padat ini yakni membentuk sperti sebuah ruang, yang apabila dipanaskan maka mengalami suatu pemuaian volum.

Kemudian terjadinya pemuaian volum ini bisa juga peristiwa ini disebut dengan koefisien muai volum/ruang yang dilambngan dengan menggunakan sebuah lambang γ.

Apabuila ruang mula-mula V, kemudian pertambahan volum dengan dilambangkan ΔV dan untuk perubahan suhu dengan lamabang ΔT, maka koefisien muai volum bisa dinyatakan dalam persamaan berikut ini:

Pemuaian
Pemuaian

Berdasarkan keterangan persamaan (8) di atas, maka diperolehlah sebuah persamaan sebagai berikut.

∆V = γV∆T…..……. Pers. (9)

Yang mana ∆V = Vt – V, maka persamaannya adalah (9) menjadi:

Vt – V= γV∆TVt = V+ γV∆T

Vt = V(1 + γ∆T) .… Pers. (10)

Kemudian penurunan pada persamaan pemuaian volume, yang kemudian didapatkan sebuah nilai γ = 3α maka pada persamaan (6) bisa terangkan seperti berikut.

Vt = V(1 + 3α∆T) … Pers. (11)

Keterangan:

Vt = Merupakan luas benda ketika dipanaskan (m3)
V = Merupakan luas benda pada mula-mula (m3)
γ = 3α = Merupakan koefisien muai volume (/oC)
∆T = Merupakan perubahan suhu (oC)

Pemuaian pada Zat Cair

Sebelumnya sudah kami jelaskan bahwa secara umum hampir dari setiap zat akan memuai apabila dipanaskan, namun hal ini tidak dengan air yang mana apabila air yang dipanaskan dari 0oC hoingga mencapai 4oC aka ia akan mengalami penyusutan.

Nah dengan adanya peristiwa inilah sehingga sifatnya air dikenal dengan sebutan anomali air. Nah berikut ini coba kalian perhatikan Grafik anomali air pada gambar di bawah ini.

Pemuaian
Pemuaian

Keterangan:

Pada suhu 4oC maka diperolehlah:

  • a) Merupakan volume air yang terkecil
  • b) Merupakan massa jenis air yang terbesar

Dala hal ini pada sauatu zat cair hanya akan terjadi pemuaian volume, jadi pada saat berlangsungnya pemuaian zat cair tersebut maka diperolehlah persamaan berikut.

Vt = V(1 + γ∆T)∆V = γV∆T

Tabel Koefisien Pemuaian Volume Zat Cair

Di bawah ini terdapat keterangan dari beberapa jenis zat dalam Satuan K-1

No.Jenis Zat CairKoefisien muai Panjang
1.Alkohol0.0012
2.Air0.0004
3.Gliserin0.0005
4.Minyak parafin0.0009
5.Raksa0.0002

Pemuaian Pada Gas

Kemudian selanjutnya mengenai sifat muai gas dapat digunakan dalam bebrbagai pembuatan jenis termometer gas.

Baca Juga :  Pengertian Fluida Statis

Dimana seperti yang kita ketahui bersama bahwa termometer gas ini biasa digunakan untuk mengukur suatu suhu yang rendah seperti terdapat di dalam laboratorium.

Kemudian apabila reservoir gas dimasukkan pada suatu ruangan yang memiliki suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi awalnya, maka pada gas tersebut akan mengalami pemuaian dan kemudian mendesak raksa yang ada di dalam pipa U.

Nah pada Pemuaian yang terjadi pada gas tersebut yakni pemuaian volume yang menentukannya bisa dengan menggunakan rumu seperti berikut.

V = Vo(1 + γ Δt)

Keterangan Rumus:
γ =merupakan koefisien muai volume.
Nilai γ setara untuk semua gas, yakni 1/273 oC-1

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh Soal. 1

1. Pada sebauh batang besi dengan ukuran panjang sekitar 80 cm, kemudian dipanasakan hingga mencapai suhu 50oC dan kemudian malah terjadi pertambahan panjang sekitar 5 mm, jadi pertanyaannya berapakah bertambahnya panjang pada besi itu apabila memiliki panjang sekitar 50 cm yang kemudian dipanaskan hingga mencapai 60oC?

Penyelesaian:

Diketahui:
L01 = 80 cm
L02 = 50 cm
∆T1 = 50oC
∆T2 = 60oC
∆L1 = 5 mm
Ditanyakan: ∆L2 = …?

Jawab:

Oleh sebab memiliki bahan jenis yang sama (besi), maka:

α1 = α2

Pemuaian

4000∆L2=5 × 3000
4000∆L2 = 15000
∆L2 = 15000/4000
∆L2 = 3,75 mm

Contoh Soal. 2

2. Terdapat sebuah bejana yang terbuat dari bahan tembaga dan memiliki volume sekitar 100 cm3 kemudian diisi penuh dengan air dalam keadaan suhu mencapai 30oC.

Selanjutnya dipanasi dengan keadaan suhu yang mencapai 100oC. apabila αtembaga = 1,8 × 10-5/oC dan γ air = 4,4 × 10-4/oC.

Maka berapa volume air yang tumpah ketika itu?
Penyelesaian:
Diketahui:

  • V tembaga =V air = 100 cm3
  • ∆T = 100oC – 30oC = 70oC
  • α tembaga = 1,8 × 10-5/oC
  • γ tembaga = 3α = 3 × 1,8 × 10-5 = 5,4 × 10-5/oC
  • γ air = 4,4 × 10-4/oC

Ditanyakan: V air yang tumpah = …?

Jawab:

Untuk tembaga:

  • Vt = V(1 + γ∆T)
  • Vt = 100(1 + 5,4 × 10-5 × 70)
  • Vt = 100(1 + 3,78 × 10-3)
  • Vt = 100(1 + 0,00378)
  • Vt = 100(1,00378)
  • Vt = 100,378 cm3

Untuk air:

  • Vt = V(1 + γ∆T)
  • Vt = 100(1 + 4,4 × 10-4 × 70)
  • Vt = 100(1 + 3,08 × 10-2)
  • Vt = 100(1 + 0,0308)
  • Vt = 100(1,0308)
  • Vt = 103,08 cm3
  • Maka, volume air yang mengalami tumpah ialah seperti berikut.
  • V air yang tumpah = Vt air – Vt tembaga
  • V air yang tumpah = 103,08 – 100,378
  • V air yang tumpah = 2,702 cm3

Demikianlah materi pembahasan kali ini mengenai pemuaian, semoga artikel ini bisa bermanfaat bagi soba semua.

Baca Juga :