Menghitung Besarnya Pemuaian Pada Zat Padat

Pemuaian

Pemuaian merupakan gerakan atom penyusun benda karena mengalami pemanasan. Kenaikkan suhu suatu benda akan menyebabkan getaran antaratom makin cepat sehingga jarak antaratom menjadi lebih lebar. Karena adanya getaran atom inilah yang menjadikan benda tersebut memuai ke segala arah. Pemuaian dapat dialami zat padat, cair, dan gas.


Pemuaian Zat Padat

Pada dasarnya zat memuai ke segala arah. Tetapi biasaya jenis pemuaian dibedakan berdasarkan sifat yang paling menonjol, contohnya pada kabel pemuaian yang paling diperhitungkan adalah pemuaian panjangnya. Walaupun sesunggunya kabel mengalami pemuaian volume, akan tetapi jika dibandingkan dengan pemuaian panjangnya pemuaian volume kabel relatif kecil sehingga terkadang diabaikan. 

Contoh pemuaian dalam kehidupan sehari-hari
Kabel dibuat kendor agar tidak putus saat memuai
*gambar : pinterest.com

Sekarang kita akan mempelajari pemuaian panjang, luas, dan volume. Faktor yang mempengaruhi besar pemuaian yang dialami suatu benda ada tiga hal, yaitu ukuran awal benda, karakteristik bahan, dan besar perubahan suhu benda.

Setiap zat padat mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan pertambahan panjang zat apabila suhunya dinaikkan 1° C. Semakin besar koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar pertambahan panjangnya. Begitu pula sebaliknya, zat yang nilai koefisien muai panjangnya kecil , maka semakin kecil pula pertambahan panjangnya jika dipanaskan.

a. Pemuaian Panjang

Zat padat yang berukuran panjang dengan luas penampang kecil, seperti pada kabel dan rel kereta api, pemuaian pada luas penampangnya biasanya akan diabaikan. Kita hanya akan memperhatikan pemuaian pada pertambahan panjangnya.

Jika sebuah batang mempunyai panjang mula-mula l1, koefisien muai panjang (a), suhu mula-mula T1, lalu dipanaskan sehingga panjangnya menjadi l2 dan suhunya menjadi T2, maka rumus panjang benda setelah di panaskan adalah sebagai berikut:
mus panjang benda setelah memuai
 Karena,
rumus pertambahan panjang benda setelah memuai

maka rumus panjang benda setelah memuai menjadi seperti berikut:
Rumus panjang benda setelah memuai

dengan:
l1 : panjang batang mula-mula (m)
l2 : panjang batang setelah dipanaskan (m)
l : selisih panjang batang = l2 – l1
a : koefisien muai panjang (l°C)
T1 : suhu batang mula-mula (°C)
T2 : suhu batang setelah dipanaskan (°C)
T : selisih suhu (°C) = T2 – T1

b. Pemuaian Luas

Pada benda dengan bentuk lempengan plat, akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar, karena ketebalannya sangat tipis maka pemuaiannya diabaikan. Hal ini berarti lempengan tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Karena pemuaian luas terdiri dari pertambahan panjang dan pertambahan lebar maka besarnya koefisien muai luas (b) sama dengan dua kali muai panjang(a).
Rumus luas benda yang dipanaskan adalah sebagai berikut.

rumus luas benda yang dipanaskan
 Karena b =2a ,
Nilai koefisien muai luas benda

maka rumus pemuian luas pada benda yang dipanaskan dapat dituliskan:
Rumus Luas benda yang dipanaskan

dengan:
A1 : luas bidang mula-mula (m2)
A2 : luas bidang setelah dipanaskan (m2)
b : koefisien muai luas (/°C)
T : selisih suhu (°C)

c. Pemuaian Volume

Suatu benda yang mempunyai tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi), seperti bola dan balok, jika dipanaskan akan mengalami pemuaian volume, yakni bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat padat tersebut. Pemuaian volume juga tergantung dari jenis zat.

Jika volume benda mula-mula V1, suhu mula-mula T1, koefisien muai ruang g, maka setelah dipanaskan volumenya menjadi V2, dan suhunya menjadi T2,
Rumus pemuaian volumenya adalah sebagai berikut:
Rumus Volume benda yang dipanaskan   

Karena g = 3a ,
Nilai Koefisien muai volume

maka rumus pemuaian volumenya dapat dituliskan menjadi:
Rumus Volume benda yang dipanaskan

Keterangan:
V1 : volume benda mula-mula (m3)
V2 : volume benda setelah dipanaskan (m3)
g : koefisien muai ruang (/°C)
T : selisih suhu (°C)
Tentang:

Share:


Artikel Terkait

Tidak ada komentar:

Posting Komentar