[FISIKA[ Pemuaian Zat

a) Pemuaian Zat Padat

1. Pemuaian Panjang

Suatu benda akan mengalami pemuaian apabila dipanaskan. Kita dapat mengetahui panjang benda setelah mengalami pemuaian dengan rumus:

L = Panjang setelah pemuaian (m)

Lo = Panjang awal (m)

∆L = Pertambahan panjang selama pemuaian (m)

∆L sendiri dapat dicari menggunakan rumus berikut:

α = Koefisien muai panjang (/ºC)

Δt = kenaikan suhu (ºC)

Dari penggabungan kedua rumus di atas, maka rumus pemuaian panjang adalah:

2. Pemuaian Luas

Jika yang dipanaskan adalah suatu lempeng atau plat tipis, benda tersebut akan mengalami pemuaian panjang pada sisi panjang dan sisi lebarnya, sehingga lempeng mengalami pemuaian luas. Kita dapat mencari luas akhir setelah pemuaian dengan rumus:

A = Luas setelah pemuaian (m2)

Ao = Luas awal (m2)

∆A = Pertambahan luas selama pemuaian (m2)

Nilai ∆A sendiri dapat dicari dengan rumus berikut:

β = Koefisien muai luas zat (/º C)

Δt = kenaikan suhu (ºC)

Dua rumus diatas bila digabungkan maka menjadi:

β bernilai 2α.

3. Pemuaian Volume

Ketika yang dipanaskan adalah sebuah balok, maka akan terjadi pemuaian volume. Untuk mencari volume akhir setelah pemuaian dapat menggunakan rumus:

V = Volume setelah pemuaian (m3)

Vo = Volume awal (m3)

∆V = Pertambahan volume ketika pemuaian (m3)

∆V sendiri dapat dicari dengan rumus:

γ = Koefisien muai volume (/ºC)

Δt = Kenaikan suhu (ºC)

Sehingga kedua rumus tersebut dapat digabungkan menjadi rumus berikut:

γ bernilai 3α atau 3/2 β.

b) Pemuaian Zat Cair

Zat cair hanya mengalami pemuaian volume saja. Rumusnya sama seperti pemuaian volume pada zat padat. 

Namun, air memiliki anomali (keanehan) yaitu kenaikan suhu pada 0º C sampai 4º C volumenya tidak bertambah, namun justru berkurang, grafiknya seperti berikut ini:

c) Pemuaian Zat Gas

Gas jika dipanaskan akan terjadi pemuaian pada volume-nya. Rumusnya pun sama dengan pemuaian volume pada zat padat dan cair.  Nilai γ sama untuk semua gas, yaitu 1/273 ºC-1

Namun pemuaian gas dibagi menjadi 3 macam, yaitu pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal), pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).

Untuk ketiga macam pemuaian diatas, kita berpegang pada rumus Boyle-Gay Lussac ini:

P = tekanan gas (atm)

V = volume gas (l)

T = suhu (K)

1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (isotermal)

Karena suhu (T) tetap, maka rumus tadi menjadi hanya P dan V.

2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (isobar)

Karena tekanan (P) tetap, maka rumus tadi menjadi hanya V dan T.

3. Pemuaian Gas pada Volume Tetap (isokhorik)

Karena volume (V) tetap, maka rumus tadi menjadi hanya P dan T.

Nah, gampang kan? :)
Pemuaian dalam kehidupan sehari-hari dapat kita temukan pada:
1. Pemasangan kaca jendela
Dalam bingkai kayu tempat kaca dipasang, harus terdapat ruang muai sehingga apabila kaca memuai, tidak terjadi pembengkokan pada bingkai kayu. Hal ini terjadi karena koefisien muai kaca lebih besar daripada kayu, sehingga kaca memuai lebih besar daripada kayu.
2. Pemasangan rel kereta
Ketika terkena panas matahari, batang rel akan memuai sehingga bertambah panjang. Maka antar batang rel kereta api dibutuhkan ruang.
3. Kabel listrik dan telepon
Kabel listrik dan telpon dipasang kendur dari satu tiang ke tiang lain. Hal ini untuk mengantisipasi kabel yang akan menyusut (memendek) ketika cuaca dingin yang dapat menyebabkan putusnya kabel.
4. Keping bimetal

Keping bimetal adalah dua buah keping logam yang memiliki koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama dan kedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda. Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang kecil.

-CATATAN MATERI SMP-

catatanmaterismp.blogspot.com