PEMUAIAN
Tujuan pembelajaran
Menjelaskan pemuaian pada zat padat (muai panjang, luas, volum)
Menjelaskan pemuaian pada zat cair
Menjelaskan pemuaian pada gas
PEMUAIAN?
Apa yang terjadi jika benda suhunya berubah?
Salah satu perubahan yang terjadi pada benda adalah ukuran benda berubah. Jika suhu benda naik, ukuran benda akan bertambah, peristiwa ini disebut pemuaian.
PEMUAIAN ZAT PADAT
Mengapa kabel bertegangan tinggi dipasang agak kendur?
Mengapa saat menuangkan air panas
kedalam gelas kaca, tiba-tiba gelas dapat retak atau pecah?
Pada umumnya benda atau zat padat akan memuai (membesar) jika dipanaskan dan menyusut (mengecil) jika di dinginkan
Koefisien muai panjang
Koefisien muai panjangsuatu zat adalah bilangan yang menunjukan pertambahan panjang tiap
satuan panjang zat itu jika suhunya dinaikkan Koefisien muai panjang zat padat nilainya
ditentukan oleh jenis zat padat tersebut, dan nilainya berbeda satu sama lain
Tabel koefisien muai panjang berbagai zat pada suhu kamar.
Pertambahan panjang yang berbeda di sebabkan oleh koefisien muai panjang yang didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang suatu benda terhadap panjang awal benda persatuan kenaikan suhu Secara sistematis dinyatakan sebagai:
Pertambahan panjang merupakan panjang akhir dikurangi panjang mula-mula:
Maka panjang benda setelah pemuaian dapat ditentukan, yakni:
Keterangan:
T = Suhu akhir Benda () ()
Contoh soal:
Oleh karena suhunya ditingkatkan dari 0 menjadi 100, sebatang baja yang panjangnya 1m bertambah panjang 1 mm. Berapakah pertambahan panjang sebatang baja yang panjangnya 60 cm bila dipanaskan dari 10 sampai 130?
Dik:
100 - 0 = 100 130 - 10 =
Dit: Pertambahan panjang sebatang baja yang panjangnya 60 cm ?
Jawab:
Mencari nilai koefisien panjang 1:
Menghitung pertambahan panjang :
)
PEMUAIAN LUAS
Pemuaian luas yaitu pemuaian yang
mengakibatkan perubahan panjang dan lebar pada suatu benda. Pemuaian luas terjadi pada benda yang berbentuk
lempengan plat (dua dimensi) yang mempunyai panjang dan lebar.
Pertambahan Luas yang berbeda di sebabkan oleh koefisien muai Luas yang didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan luas benda terhadap luas awal benda persatuan kenaikan suhu Secara sistematis dinyatakan sebagai:
Pertambahan Luas merupakan luas akhir dikurangi luas mula-mula:
Maka Luas benda setelah pemuaian dapat ditentukan, yakni:
Keterangan:
()
T = Suhu akhir Benda () ()
Maka didapat hubungan koefisien muai luas ( Koefisien muai L
Contoh soal:
Lempeng baja berbentuk persegi pada suhu awal 40°C memiliki luas 15m. lempengan baja tersebut di panaskan hingga 100°c. berapakah pertambahan luas lempengan baja tersebut
jika koefisien muai panjang baja 0,000011/°C?
Dik:
=40 T=100 100 - 40 = 6
koefisien muai panjang baja () 0,000011/°C Luas awal lempeng baja ) = 15
Dit : (pertambahan luas lempeng)
Jawab:
) (60)
)
Maka pertambahan luas lempeng tersebut adalah
PEMUAIAN VOLUM
Pemuaian volume yaitu pemuaian yang mengakibatkan perubahan panjang, lebar dan tinggi benda padat diakibatkan peningkatan suhu
Tabel koefisien muai Volum berbagai zat pada suhu kamar.
Pertambahan Volum yang berbeda di sebabkan oleh koefisien muai Volum yang didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan volum terhadap volum awal benda persatuan kenaikan suhu Secara sistematis dinyatakan sebagai:
Pertambahan Volume merupakan volume akhir dikurangi volum mula-mula:
Maka volum benda setelah pemuaian dapat ditentukan, yakni:
Keterangan:
T = Suhu akhir Benda () ()
Maka didapat hubungan koefisien muai volum ( Koefisien muai Volum
Contoh soal:
Sebuah bejana memiliki volume 1 liter pada suhu
25oC. Jika koefisien muai panjang bejana 2 × 10-5/oC, maka tentukan volume bejana pada suhu 75oC!
Dik:
Volume mula-mula = 1 Liter =75 T=25
- =
Koefisien muai panjang bejana () 2 × 10-5/oC Koefisien muai Volum
Dit : Volume bejana setelah pemuaian?
Jawab:
V = V0(1 + γ × ∆T)
V =
V = ( + 3 × 10-3)
V = 1 (1 + 0,003)
V = 1 × 1,003
V = 1,003 liter
Jadi, volume bejana setelah dipanaskan adalah 1,003 liter.
PEMUAIAN ZAT CAIR
Sifat zat cair
adalah selalu
mengikuti bentuk
wadah. Jika air
hanya mengikuti
wadah, maka
wadah adalah
volum. Berarti zat
cair hanya
memiliki muai
volum (tidak
memiliki muai
panjang dan muai
luas).
Pertambahan Volume merupakan volume akhir dikurangi volum mula-mula:
Maka volum benda setelah pemuaian dapat ditentukan, yakni:
Keterangan:
T = Suhu akhir Benda () ()
ANOMALI AIR
ada umumnya, zat cair
memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan.
Tetapi hal tersebut tidak berlaku pada air jika
dipanaskan dari 0 oC sampai 4 oC. Keanehan itu disebut anomali air (keanehan pemurnian air). Air jika dipanaskan dari 0 oC
Dari hal ini dapat ditarik kesimpulan bahwa volume air paling kecil dan massa jenis paling besar pada 4 oC.
PEMUAIAN ZAT GAS
Jika jumlah gas yang tetap, keadaan suatu
gas dinyatakan oleh tiga variabel, yakni tekanan, volume,dan suhu yang mutlaknya (tetap)
Untuk volume terhadap perubahan suhu pada tekanan tetap
Tekanan terhadap perubahan suhu pada volume tetap
Muai volume gas
Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)
Pemuaian gas pada suhu tetap
berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap.
Dirumuskan sebagai:
Keterangan:
P = tekanan gas (atm)
V = volume gas (L)
Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar) Pemuaian gas pada tekanan tetap berlaku
hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat
dituliskan sebagai:
Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)
Pemuaian gas pada volume tetap
berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas
sebanding dengan suhu mutlaknya.
Hukum Boyle-Gay Lussac dirumuskan
sebagai :
Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh persamaan
Keterangan:
P = tekanan (atm) V = volume (L)
T = suhu (K)
Contoh soal:
Gas di dalam ruang tertutup pada suhu 27ºC dan tekanan 2 atm memiliki volume 2,4 L. Berapa volume gas tersebut pada suhu 227ºC dan tekanan 3 atm?
Dik:
Dit :
Jawab:
Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)
81 atm )
Maka volume gas pada suhu adalah
SOAL:
Sebuah bejana baja 4 L, 95% volumnya di isi alcohol. Jika suhu awal bejana dan bejana ini dipanaskan sampai 70 berapakah volum
alcohol yang tumpah? Koefisien muai panjang baja 0,000011/; koefisien muai alcohol 0,001/.
Sebatang pipa besi pada suhu 20oC
mempunyai panjang 200 cm. Apabila pipa besi tersebut dipanasi hingga 100oC dan koefisien muai panjangnya 1,2 × 10-5/oC, hitunglah pertambahan panjang pipa besi tersebut.
Sebatang besi dengan panjang 4 m dan lebar 20 cm bersuhu 20oC. Jika besi tersebut
dipanaskan hingga mencapai 40oC, berapakah luas kaca setelah dipanaskan? ( α = 12 × 10-
6 /oC)
