Evaluasi Diri 5

6. Kapal, walaupun terbuat dari logam, tetapi tetap dapat terapung di air. Ini disebabkan .... a. logam bermassa jenis lebih kecil dari massa jenis air laut

b. massa jenisnya dibuat lebih kecil dari massa jenis air laut c. kapal digerakkan oleh mesin

d. air laut bermassa jenis besar

7. Jika massa jenis raksa adalah 13.600 kg/m3 maka massa jenis relatifnya adalah ....

a. 13,6 c. 1.360

b. 13.600 d. 1,3600

8. Partikel terkecil zat yang masih memiliki sifat zat itu disebut ….

a. unsur c. atom

b. molekul d. senyawa

9. Bau minyak wangi yang tumpah di sudut ruang akhirnya menyebar ke seluruh bagian ruangan. Hal ini menunjukkan bahwa ….

a. partikel-partikel gas selalu berusaha memenuhi ruangan tempatnya b. partikel zat cair akan selalu berubah menjadi gas

c. bentuk gas tidak tetap

d. bau minyak bersifat memenuhi ruangan 10. Contoh kohesi yang tepat adalah ….

a. tinta dituang pada kertas c. air dituang di atas daun talas

b. raksa dituang di atas kaca d. besi sulit dipatahkan

11. Kamper dapat menyublim. Ini berarti dapat ….

a. langsung berubah dari padat ke gas c. berubah dari cair ke gas

b. berubah dari padat ke cair d. berubah dari gas ke cair

12. Pada waktu berubah wujud dari cair ke padat …. a. jarak antarmolekul zat akan semakin membesar

b. gerak molekul-molekulnya menjadi semakin terbatas pada bergetar dan berputar di tempatnya

c. gaya tarik antarmolekulnya makin kecil

d. molekul-molekulnya menjadi semakin bebas bergerak

13. Meniskus raksa dalam tabung kaca berbentuk cembung. Hal ini disebabkan …. a. kohesi lebih besar daripada adhesi

b. adhesi lebih besar daripada kohesi c. adhesi dan kohesi sama kuat d. sama sekali tidak ada adhesi

14. Gejala kapilaritas adalah gejala ….

a. naiknya permukaan zat cair karena tekanannya lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara

b. naiknya permukaan zat cair pada pembuluh rambut

c. tekanan zat cair pada pipa kaca yang tidak tergantung pada besar lubang pipa d. permukaan zat cair yang selalu dalam keadaan mendatar

15. Jika adhesi antara zat cair dengan wadahnya lebih besar dibandingkan dengan kohesi maka yang terjadi adalah ….

a. sama dengan 90o c. besarnya sudut kontak > 90o

b. besarnya sudut kontak < 90o d. tidak memiliki sudut kontak

II. Untuk mengasah pemahamanmu akan bab ini, coba kamu jawab pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan tepat.

1. Sebuah benda dari kuningan massanya 500 g. Volume benda tersebut 80 cm3. Berapakah

massa jenis kuningan tadi?

2. Sebuah benda dari besi massa jenisnya 7.900 kg /m3. Jika massa benda tersebut 1,58 kg, berapakah volume besi tersebut?

3. Mengapa air dapat berada dalam tiga wujud?

4. Berdasarkan teori molekul, mengapa zat cair bentuknya tidak tetap?

Tujuan

Peta Konsep

BAB VI

PEMUAIAN

Setelah mempelajari bab ini, kamu diharapkan mampu:

1. menyelidiki pemuaian pada zat padat;

2. merencanakan percobaan sederhana untuk menunjukkan pemuaian zat padat;

3. menunjukkan prinsip pemuaian dalam teknologi, misalnya bime-tal untuk termostat, pengelingan, pemasangan bingkai besi pada roda, dan pemasangan kaca; 4. menyelidiki proses pemuaian

pada zat cair;

5. merencanakan percobaan sederhana untuk menunjukkan pemuaian zat cair;

6. melakukan penyelidikan terha-dap perbedaan muai volume berbagai jenis zat cair;

7. menyelidiki pemuaian pada gas.

Pemuaian Gas Anomali Air Pemuaian pada Benda Cair Muai Panjang Muai Luas Muai Ruang/ Muai Volume Masalah Akibat Pemuaian Manfaat Pemuaian Pemanasan Gas dengan Volume Tetap Pemanasan Bebas Pemanasan Gas dengan Tekanan Tetap Pemuaian pada Benda Padat PEMUAIAN

Peristiwa pemuaian banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada jembatan. Pemasangan batang jembatan (gelagar) pada salah satu ujungnya dibuat bebas dan diberi rongga. Pernahkah kamu mem erhatikan bagaimana cara menyambung rel kereta api? Sambungan antara dua rel diberi sedikit celah. Prinsip ini juga digunakan tukang dalam memasang kaca jendela rumahmu. Kaca jendela tidak dipasang erat-erat, namun masih diberi celah. Mengapa demikian? Mau tahu, mari ikuti pembahasan berikut ini.

Gambar 6.1 Rel Kereta Api

Kata-Kata Kunci

(Key Words)

anomali air bimetal

koefisien muai gas koefisien muai luas koefisien muai panjang koefisien muai ruang koefisien muai tekanan memuai

menyusut termostat

Hampir semua benda akan memuai jika dipanaskan. Pemuaian itu dapat berupa bertambah panjang (linear), bertambah luas, atau ber-tambah volumenya. Hal ini karena partikel-partikel benda akan bergerak lebih cepat jika suhunya dinaikkan. Karena gerakan inilah partikel membutuhkan ruang yang lebih luas untuk bergerak. Akibatnya, volume benda bertambah besar. Bagaimana jika benda didinginkan kembali? Gerakan partikel-partikelnya akan melambat. Dengan sendirinya, benda akan mengerut dan kembali ke ukuran semula.

A. Pemuaian Zat Padat

Apakah benda padat akan memuai jika dipanaskan? Pemuaian pada benda padat dapat ditinjau dari pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.

1. Muai panjang/muai linear

Muai panjang berbagai macam benda padat dapat 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 hingga berputar paling jauh, sedangkan logam yang pemuaiannya paling kecil akan mendorong jarum penunjuk berputar paling dekat. Jika digunakan batang logam aluminium, baja, dan besi maka logam aluminium memuai paling besar, sedangkan besi adalah logam yang memuai paling kecil. Alat Musschenbroek dapat menunjukkan

a. pemuaian dan pertambahan panjang zat padat jika dipanaskan;

b. pemuaian zat padat tergantung pada jenis zat padat itu;

c. pemuaian zat padat sebanding dengan kenaikan suhunya.

Pemuaian panjang zat padat ditentukan oleh koefisien muai panjang zat padat itu.

Koefisien Muai Panjang

Untuk memahami koefisien muai panjang zat padat, mari kita perhatikan uraian berikut ini.

Sebatang tongkat tembaga pada suhu 0oC panjangnya 10 m.

Jika tongkat tembaga tersebut dipanaskan sampai 100oC maka

panjangnya menjadi 10,017 m. Berapakah pertambahan panjang tembaga jika suhunya hanya naik 1oC?

Pada suhu 0oC, panjang tembaga 10 m (

A

₀), pada suhu 100oC (t) panjangnya 10,017 m (

A

_t).

Gambar 6.2 Alat Musschenbroek

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Gambar 6.3 Menghitung Koefisien Muai Panjang

=10 m

A

_t=10,017 m

Pertambahan panjang 10 m tembaga jika suhu naik dari 0oC – 100oC

= 10,017 m – 10 m =

A

_t –

A

₀

Pertambahan panjang 10 m tembaga jika suhu naik dari 0oC – 1oC

= ^{10,017 10} 100^o m m C = ^At ^A0 t

Pertambahan panjang 1 m tembaga jika suhunya naik dari 0oC – 1oC adalah s 10,017 10 10 100^o m m m C s A A A 0 0 t t ^{= 0,000017 /} oC

Pertambahan panjang 1 m benda tiap kenaikan suhu 1oC ini disebut koefisien muai panjang (α).

Jadi, koefisien muai panjang suatu benda adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang suatu benda tiap satuan panjang jika suhu benda tersebut naik 1oC. Dengan demikian, jika dinyatakan

bahwa koefisien muai panjang tembaga adalah 0,000017/oC maka

berarti setiap 1 meter tembaga yang suhunya dinaikkan 1oC akan bertambah panjang 0,000017 meter.

Jika ditulis dalam persamaan maka

0 0 A A A t t A  s

atau dapat juga dituliskan dalam bentuk



A

 

A_t A₀ 1 t

Satuan koefisien muai panjang ini adalah …/oC atau …/K. Tabel 6.1 Koefisien Muai Panjang Beberapa Jenis Zat Padat

Jenis Logam Koefisien Muai Panjang (…/oC)

Aluminium 0,000025 Tembaga 0,0000167 Besi 0,000012 Baja 0,000011 Platina 0,0000089 Kaca 0,000009 Kaca pyrex 0,000003 Kuningan 0,000019 Seng 0,000026

Sebatang tongkat logam pada suhu t₁ panjangnya

A

₁ dan pada suhu t₂ panjangnya

A

₂. Dengan proses matematika dapat diperoleh persamaan sebagai berikut.



[

A

]

  A₂ A₁ 1 t₂ t₁

[

A

]

  – $ A₂ A₁ 1 t