Minggu, 31 Maret 2013

B. Pemuaian



a. Pemuaian Zat Padat
Mengapa rel kereta api dapat membengkok? Tentu Anda mengetahui bahwa hal ini disebabkan karena adanya pemuaian. Oleh karena itu,  rel kereta api didesain dengan sambungan yang tidak rapat atau menyisakan ruang kosong. Ketika suhu meningkat, rel akan memuai sehingga panjangnya bertambah. Dengan adanya celah pada sambungan, maka pemuaian pemuaian tidak menyebabkan bagian pada dua sisi persambungan saling mendorong. Bila dua sisi persambungan saling mendorong, maka hal itu dapat menyebabkan rel kereta api membengkok.
1.) Pemuaian Panjang
Jika suatu benda dipanaskan, benda akan memuai ke segala arah. Maka panjang, luas, volume benda bertambah. Untuk benda padat yang panjang, misal jarum atau kawat maka pemuaian zat padat terjadi ke arah memanjang.
Alat Muschenbroeck digunakan untuk membandingkan muai panjang dari berbagai logam yang berbeda jenis ketika dipanaskan.
Koefisien muai panjang suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang (∆l) terhadap panjang awal benda (l0) per satuan kenaikan suhu (∆T).
Mari liat vidio


Bimetal
Perbedaan pemuaian antara dua keping logam yang berbeda koefisien muainya pada keping bimetal dimanfaatkan pada saklar termal, termostat bimetal, termometer bimetal,dan lampu sen mobil. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Ketika dipanaskan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih kecil (invar). Sebaliknya ketika didinginkan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar(perunggu).

2.)    Pemuaian Luas
Bila benda padat berbentuk persegi panjang dipanaskan, terjadi pemuaian dalam arah memanjang dan arah melebar atau mengalami pemuaian luas. Pemuaian berbagai zat bergantung pada koefisien muai luas.
Koefisien muai luas(β) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan luas benda (∆A) terhadap luas awal benda (A0) per satuan kenaikan suhu(∆T).





3.)    Pemuaian Volume
Bila benda padat berbentuk balok dipanaskan , akan terjadi pemuaian arah memanjang, melebar, dan meninggi atau dikatakan benda mengalami pemuaian volume. Pemuaian volume berbagai zat bergantung pada koefisien muai volume.




b. Pemuaian Zat Cair
Zat cair hanya memiliki muai volume (tidak memiliki muai panjang dan muai luas). Pemuaian vulume zat cair lebih besar daripada pemuaian volume zat padat untuk kenaikan suhu yang sama. Karena itu jika suatu wadah berisi zat cair hampir penuh dipanaskan, maka pada suhu tertentu zat cair dalam wadah akan tumpah.
Anomali Air
Anomali air adalah keanehan atau penyimpangan yang terjadi pada air yaitu air akan memuai saat didinginkan dari 4ºC sampai 0ºC.
Anomali sangat penting dalam mempertahankan kehidupan dalam air selama musim dingin. Danau atau laut hanya membeku di bagian permukaannya saja, di bagian bawahnya tetap berupa air dengan suhu 0ºC tepat dibawah lapisan esnya dan semakin kebawah semakin meningkat, sampai suhu yang paling tinggi sebesar 4ºC dialami air di bagian dasar.





c. Pemuaian Zat Gas
Seperti halnya zat padat dan zat cair, gas juga memuai jika dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bagaimana kita mengetahui bahwa gas memui?Coba lakukan eksperimen sederhana sebagai berikut:

Alat dan Bahan:
Ember atau baskom, air panas, botol, dan balon.
Langkah:
1.     Masukkan mulut balon yang belum ditiup ke dalam mulut botol
2.     Isikan ember atau baskom dengan air panas. Celupkan bagian bawah botol ke dalam ember atau baskom berisi air panas. Amati apa yang terjadi?
3.     Nyalakan keran air. Siramkan bagian bawah botol dengan air keran. Amati apa yang terjadi? 
4.     Berdasarkan percobaan sederhana tersebut, apakah kesimpulannya?
Ketika Anda memasukkan bagian bawah botol ke dalam ember atau baskom berisi air panas, udara dalam botol memuai. Hal ini menyebabkan balon mengembang. Ketika bagian bawah botol Anda siram dengan air keran, suhu udara berkurang sehingga udara menyusut dan menyebabkan balon mengempis. Jelas bahwa percobaan sederhana ini  menunjukkan bahwa udara(gas) memuai jika dipanaskan.

     Penerapan prinsip pemuaian dalam kehidupan sehari-hari: 
  1. Pemasangan rel kereta api
  2. Pemasangan kaca jendela 
  3. Pemasangan bingkai besi roda kereta kuda
               Contoh Soal Latihan





Tugas Mandiri
1.  Setelah anda mempelajari materi tentang pemuaian, coba anda tulis poin-poin penting sesuai kreatifitas anda di buku catatan!

2. Batang logam sepanjang 300 cm dipanaskan dari 25ºC hingga 225ºC sehingga mengalami pertambahan panjang sebesar 0,6 cm. Berapakah pertambahan batang logam sejenis sepanjang 200 cm jika dipanaskan dari 20ºC hingga suhu 320ºC?



3. Besi berbentuk kubus pada suhu 20ºC memiliki panjang rusuk 10 cm. Kubus tersebut dipanaskan hingga suhu 220ºC. Berapakah volume kubus pada suhu 220 ºA jika koefisien muai panjang besi 1,2.10-5/ºC?

4.  Bejana yang berukuran 10 liter terbuat dari bahan dengan α= 15. 10-5/ºC. Bejana diisi penuh dengan cairan yang memiliki koefisien muai ruang 1,45. 10-3/ºC. Jika suhu berubah dari 10ºC menjadi 50ºC, berapakah volume cairan yang tumpah?

7.      Buatlah 2 macam soal beserta jawabannya!
Tes Formatif 2

1.      Panjang rel kereta api masing-masing 10meter pada suhu 20 ºC. Diharapkan pada suhu 30 ºC batang-batang tersebut bersentuhan . Jika α batang=12. 10-6/ ºC, berapakah jarak antara kedua batang pada suhu 10 ºC...
a.       0,0012 m
b.      0,0120 m
c.       0,0024 m
d.      0,0240 m
e.       0,0048 m
2.  Sebuah benda yang terbuat dari baja memiliki panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50ºC...
a.       30 cm
b.      60 cm
c.       90 cm
d.      120 cm
e.       150 cm
3.  Pada suhu 30ºC sebuah plat besi luasnya 10 m². Apabila suhunya dinaikkan  menjadi 90ºC dan koefisien muai panjang besi sebesar  12. 10-6/ ºC, maka berapakah luas pelat besi tersebut...
a.       10,0114 m²
b.      10,0441 m²
c.       10,0144 m²
d.      10,0414 m²
e.       10, 0141 m²
4.      Sebuah bejana memiliki volume 1 liter pada suhu 25ºC. jika koefisien muai panjang bejana 2×10-5/ºC, maka berapakah volume bejana pada suhu 75 ºC...
a.       1,001 liter
b.      1,002 liter
c.       1,003 liter
d.      1,004 liter
e.       1,005 liter
5.  Jika suatu wadah berisi zat cair hampir penuh dipanaskan maka zat cair dalam wadah akan tumpah. Hal tersebut terjadi karena...
a.       Pemuaian volume zat cair lebih besar daripada pemuaian volume zat padat
b.      Pemuaian volume zat padat lebih besar daripada pemuaian volume zat cair
c.       Pemuaian luas zat cair lebih besar daripada pemuaian luas zat padat
d.      Pemuaian volume zat cair lebih kecil daripada pemuaian volume zat padat
e.       Pemuaian luas zat cair lebih kecil daripada pemuaian luas zat padat
6.      Percobaan sederhana dalam pemuaian gas menunjukkan bahwa...
a.       Udara tidak memuai
b.      Udara memuai
c.       Gas tidak memuai
d.      Balon menyusut ketika dipanaskan
e.       Balon mengembang ketika disiram air keran
7.      Jika sebuah persegi panjang dipanaskan, terjadi pemuaian dalam arah...
a.       Memanjang
b.      Memanjang dan melebar
c.       Memanjang dan meninggi
d.      Melebar dan meninggi
e.       Memanjang, melebar dan meninggi
8.      Zat cair mengalami pemuaian ...
a.       Panjang
b.      Luas
c.       Volume
d.      Panjang dan Luas
e.       Panjang, luas, dan volume
9.      Hubungan koefisien muai volume dengan koefisien muai panjang  adalah...
a.       1α
b.      2α
c.      
d.      4α
e.      
            10 . Ketika terjadi anomali air pada suhu 4ºC maka...
a.       Volume air terbesar
b.      Massa air terbesar
c.       Massa jenis air terkecil
d.      Volume air terkecil dan massa jenis air terbesar
e.       Volume air terbesar dan massa jenis air terkecil