Fisika

Pemuaian :Muai Luas, Volume, Zat dan Gas

Halo Sobat Edura! Pada umumnya zat akan memuai jika dipanaskan dan dan menyusut jika didinginkan, kecuali air. Pada suhu antara 0OC – 4OC air menyusut bila suhunya dinaikkan, penyimpangan sifat air ini dari sifat umum disebut dengan anomali air.

Contoh lain: bismuth dan parafin. Pemuaian yang dialami zat padat meliputi pemuain panjang, pemuaian luas (bidang) dan pemuaian volume (ruang). Sedangkan pada zat cair dan gas hanya pemuaian volume saja.

Pemuaian zat padat

Muai panjang

Zat padat ketika dipanaskan akan memuai. Untuk beberapa zat yang berbeda (seperti besi, tembaga dan alumunium) akan mengalami pemuaian yang berbeda pula. Perbedaan sifat muai berbagai zat ditentukan oleh koeisien muai panjang dari masing-masing zat.

Koefisien muai panjang (α): ialah perbandingan antara pertambahan panjang zat (ΔL) dengan panjang mula-mula (Lo)tiap satuan kenaikan suhu (ΔT)

Dirumuskan: α = ΔL/Lo.ΔT       atau       ΔL = α.Lo.ΔT atau       ΔL = L-Lo      

Panjang setelah suhu naik (L):

                        L = Lo (1 + α.ΔT)

L0 = panjang mula-mula (m atau cm)

L = panjang akhir (m atau cm)

ΔL = pertambahan panjang (m atau cm)

ΔT = kenaikan suhu (atau K)

α = koefisien muai panjang (atau /K)

Contoh soal

Batang alumunium panjangnya 4m dinaikkan suhunya dari 270C menjadi 72OC. Jika koefisisen muai panjang alumunium 24  10-6/, hitunglah :

  • Pertambahan panjang alumunium
  • Panjang batang alumunium pada suhu 720C.

Penyelesaian:

Dik :  L0 = 4m

ΔT = T2 – T1 = 72 – 27 = 45OC

           α = 24  10-6/OC

Dit : a. ΔL

b. L

Jawab :           a. ΔL = Lo T                                                b. L = Lo + ΔL

                                 = 24 10-6 . 4 . 45                                     = 4 + 0,04320 m

                                 = 4320  10-6                                                     = 4,004320 m

                                       = 0,004320 m

Muai luas ( muai bidang )

Jika suatu pelat zat dipanaskan maka pelat tersebut akan mengalami pemuaian luas, tetapi tebal atau tinggi zat diabaikan.

Besar pertambahan luasnya (ΔA) adalah:

ΔA = β. Ao . ΔT  atau      ΔA = A – Ao sehingga  β = 2α

Luas setelah suhunya naik (luas akhir) adalah:

        A = AO (1 + β . ΔT)

A0 = luas mula-mula (m2)

A = luas akhir (m2)

ΔA = pertambahan luas (m2)

ΔT = kenaikan suhu (OC atau K)

 β = koefisien muai luas (/oC atau /K)

Contoh soal:

Kaca jendela rumah pada suhu 25OC luasnya 1 m2. Berapa luas kaca tersebut setelah suhunya naik menjadi 45oC karena terkena sinar matahari ? (Koefisien muai panjang kaca 9 x 10-6 /OC)

Penyelesaian:

Dik : Ao = 1 m2                                            Dit : A

           ΔT = T2 – T1

                  = 45 – 25 = 20OC

          α = 9 x 10-6 /oC

Jawab : β = 2α = 2 x 9 x 10-6 = 18 x 10-6 / OC

               A = A0 ( 1 + βT)

                   = 1 ( 1 + 18 x 10-6 . 20)

                   = 1 ( 1 + 360 . 10-6)

                   = 1 + 0,00036 = 1,00036 m 2

Jadi, luas kaca pada suhu 45oC adalah 1,00036 m2

Muai volume (muai ruang)

Benda padat berbentuk ruang (kubus, balok, dsb) ketika dipanaskan akan mengalami pemuaian volume.

Besar pertambahan volumenya (V) adalah:

ΔV = γ . V0. ΔT          atau       ΔV = V – Vo                   Sehingga γ = 3α  

Volume setelah kenaikan suhu (volume akhir) adalah:

V = VO . (1 + γ . ΔT)                   Vo  = volume mula-mula (m3)

                                                       V = volume akhir (m3)

                                                     ΔV = pertambahan volume (m3)

ΔT = Kenaikan suhu (oC atau K)

  γ = koefisien muai volume (/oC atau /K)

Pemuaian zat

Hanya mengalami muai volume saja

Sifat utama zat cair adalah mengikuti bentuk wadahnya. Jika air dituangkan ke dalam gelas, bentuk air mengikuti bentuk gelas. Karena sifat inilah maka zat cair hanya memiliki muai volum.

  V = γ . Vo . T       dan      V = Vo (1 + γ . ΔT)              γ = koefisien muaivolume

Pemuai gas

Hanya mengalami muai volume saja. Pada tekanan tetap berlaku:

γ = 1/273             ΔV = 1/273 . Vo . ΔT         dan        V = V0 (1 + 1/273)

γ = koefisien muai volume gas.

Apa yang dimaksud dengan anomali air?

Beberapa zat tidak selalu memuai jika dipanaskan. Di antara suhu-suhu tertentu, zat tersebut dapat menyusut.

Jika kita mulai memanaskan es pada suhu -10OC, es akan memuai sama seperti zat padat lainnya sampai es mencapai suhu 0OC. Di antara suhu 0OC dan 4OC air menyusut dan mencapai volum minimum pada suhu 4OC. Sewaktu menyusut, massa air tetap. Ini berarti massa jenis air ( ρ = m/V) mencapai maksimum pada suhu 4OC (zat cair umumnya mencapai massa jenis maksimum pada titik bekunya). Di atas 4OC air akan memuai jika dipanaskan. Jadi, pada suhu diantara 0OC dan 4OC air menyusut dan diatas suhu 4OC air memuai. Sifat pemuaian air yang tidak teratur ini disebut anomali air (anomali berarti ketidakteraturan).


Nah, sobat Edura sekian informasi tentang materi fisika Pemuaian : Luas, Volume, Zat, Ternyata konsep fisika itu ada disekeliling kita kan? Nantikan informasi lainnya seputar materi fisika dari Edura.    

Belajar materi fisika lainnya disini ya.

Informasi yang kami ambil dari beberapa sumber bacaan. Untuk konsultasi mengenai pendidikan atau lebih spesifiknya tentang materi sekolah . Kamu dapat menghubungi kami lewat akun instagram kami ya. Silakan klik disini untuk menghubungi kami lewat instagram.

Jangan lupa juga untuk subscribe newsletter dan mailing list kita untuk dapatkan info update yang akan kami kirim melalui browser notification dan email kamu.

Terima Kasih

Semangat mengejar cita-citamu ya sobat Edura!

Tags

Haruna Elfathin

Mahasiswa S1 Informatika UIN Sunan Gunung Djati Bandung

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Close