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
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
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:
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.
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?
4. Berdasarkan percobaan sederhana tersebut, apakah kesimpulannya?
Penerapan prinsip pemuaian dalam kehidupan sehari-hari:
- Pemasangan rel kereta api
- Pemasangan kaca jendela
- 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. 3α
d. 4α
e. 5α
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