Indikator
1. Menjelaskan konsep pemuaian pada zat padat
2. Menjelaskan konsep pemuaian zat cair
3. Menjelaskan konsep pemuaian gas
4. Menggunakan persamaan muai panjang untuk menyelesaikan persoalan
5. Memberikan contoh pemanfaatan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari
Pemuaian Zat
Pemuaian adalah bertambahnya volume suatu zat akibat meningkatnya suhu zat. Semua zat umumnya akan memuai jika dipanaskan.
Pemuaian
zat padat, zat cair, dan gas menunjukkan karakteristik yang berbeda.
Pemuaian dapat digambarkan sebagai berikut, jika sekelompok orang
berdiri dan tidak bergerak mereka dapat berdiri berdekatan, sehingga
tidak membutuhkan ruang yang besar, tetapi jika orang-orang tersebut
mulai bergerak, maka akan dibutuhkan ruang yang lebih besar.
Hal ini
terjadi jika suatu zat dipanaskan. Partikel-partikel zat bergerak lebih
cepat, sehingga membutuhkan ruang yang lebih besar. Ruang yang ditempati
partikel-partikel pembentuk zat bergantung pada suhunya.
- Pemuaian Zat Padat
A. Muai Panjang
Pemuaian
zat terjadi ke segala arah, sehingga panjang, luas, dan ukuran volume
zat akan bertambah. Untuk zat padat yang bentuknya memanjang dan
berdiameter kecil, sehingga panjang benda jauh lebih besar daripada
diameter benda seperti kawat, pertambahan luas dan volume akibat
pemuaian dapat diabaikan. Dengan demikian, hanya pertambahan ukuran
panjang yang diperhatikan. Pemuaian yang hanya berpengaruh secara nyata
pada pertambahan panjang zat disebut muai panjang. Salah satu alat yang
digunakan untuk menyelidiki muai panjang zat padat adalah
Musschenbroek.Alat ini mengukur muai panjang zat berbentuk batang. Salah
satu ujung batang ditempatkan pada posisi tetap, sehingga ujung yang
lain dapat bergerak bebas, ujung yang bebas akan mendorong sebuah jarum
yang menunjuk ke skala saat memuai. Besar pemuaian dapat dilihat dari
skala yag ditunjuk jarum. Makin besar pemuaian, maka makin besar
perputaran jarum pada skala.
Pertambahan panjang suatu zat secara fisis:
1. Berbanding lurus dengan panjang mula-mula
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu
3. Bergantung dari jenis zat
Pemuaian
yang terjadi pada zat padat dapat berupa muai panjang, muai luas, atau
muai volume. Pemuaian juga bergantung dari jenis bahannya (zat).
Koefisien muai panjang aluminium jauh lebih besar daripada tembaga
maupun besi sehingga pertambahan panjang yang terbesar terjadi pada
aluminium (Al), tembaga (Cu), kemudian besi (Fe).
B. Muai Luas
Pada logam
yang berbentuk lempengan tipis (berupa segiempat, segitiga, atau
lingkaran), ukuran volume dapat diabaikan. Ketika lempengan tersebut
mendapat pemanasan, maka dapat diamati hanya pemuaian luasnya saja.
Dengan kata lain, zat padat tersebut mengalami muai luas.
Muai luas
dapat diamati pada kaca jendela, pada saat suhu udara panas, dan suhu
kaca menjadi naik sehingga terjadi pemuaian, maka kaca memuai lebih
besar daripada pemuaian bingkainya, akibatnya kaca terlihat terpasang
sangat rapat pada bingkai. Benda yang mengalami muai luas akan menjadi
lebih besar daripada semula.
Pemuaian
yang terjadi pada sebuah benda padat jika ketebalannya jauh lebih kecil
dibandingkan panjang dan lebarnya, maka yang terjadi adalah muai luas.
Pertambahan luas suatu zat bila dipanaskan akan:
1. Berbanding lurus dengan luas mula-mula
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu
3. Bergantung dari jenis zat
C. Muai Volume
Jika benda
yang kita panaskan berbentuk balok, kubus, atau berbentuk benda pejal
lainnya, muai volumlah yang harus kita perhatikan (paling dominan).
Pertambahan volume suatu zat yang dipanaskan, secara fisis:
1. Berbanding lurus dengan volume mula-mula zat
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu zat
3. Bergantung dari jenis bahan
- Pemuaian Zat Cair
Pada zat cair hanya dikenal ukuran volume, karena itu pada zat cair hanya dikenal muai volume.
Makin
tinggi kenaikan suhu, makin besar penambahan volume zat cair. Pemuaian
zat cair yang satu dengan yang lain umumnya berbeda, meskipun volume zat
cair mula-mula sama. Untuk seluruh zat cair pemuaian makin besar jika
kenaikan suhu bertambah besar.
Pemuaian
zat cair dapat dimanfaatkan dalam penggunaan termometer zat cair,
biasanya zat cair yang digunakan adalah raksa atau alkohol. Sifat naik
atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler sebagai akibat pemuaian zat
cair inilah yang digunakan untuk mengukur suhu. Permukaan zat cair naik
sepanjang pipa kapiler dan berhenti pada posisi tertentu yang sesuai
dengan suhu benda. Suhu yang terukur dinyatakan oleh skala yang berimpit
dengan permukaan zat cair pada pipa kapiler tersebut.
Pemuaian
yang terjadi pada zat cair adalah muai volume. Air yang keluar dari
bejana merupakan indikasi perbedaan pemuaian yang berbeda antara zat
padat dan zat cair. Air yang tertumpah dari bejana menandakan pemuaian
zat cair yang lebih besar dari muai zat padat, dalam hal ini adalah
bejananya.
Prinsip
kerja termometer zat cair menggunakan prinsip dasar pemuaian zat cair.
Naiknya permukaan raksa mengindikasikan adanya pemuaian, semakin besar
panas yang diterima semakin besar pula tingkat kenaikan raksa.
Selain
termometer zat cair terdapat termometer lain yaitu termometer digital.
Keuntungan dari termometer digital adalah hasil pengukuran lebih akurat
dan langsung dapat dilihat, tetapi termometer digital memiliki
kekurangan yaitu memerlukan baterai sebagai sumber energi.
Anomali Air
Hampir
semua zat akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan.
Tetapi, air memiliki sedikit pengecualian. Jika suhu diturunkan, memang
volume air akan makin kecil seperli lainnya. Namun pada suatu ketika
volume air justru membesar meskipun suhunya tetap diturunkan. Jadi ada
suhu dimana air memiliki volume paling kecil. Jika pada suhu tersebut
air dipanaskan, volumenya akan bertambah besar, jika pada suhu tersebut
air didinginkan, volumenya akan membesar.
Sifat air
yang demikian disebut anomali air. Pada tekanan 1 atm, volume terkecil
yang dimiliki air pada suhu 4°C . Dengan demikian, volume es lebih besar
daripada volume air pada suhu 4°C . Karena volumenya paling kecil maka,
massa jenis yang terbesar terjadi saat suhu 4°C.
Ketika
danau di daerah yang bersuhu dingin membeku, es yang terbentuk akan
mengapung di atas permukaan air. Hal ini terjadi karena massa
jenis es lebih kecil daripada air yang bersuhu 1°C sampai 4°C. Itulah
sebabnya permukaan danau sudah menjadi es, namun di dasarnya masih
menjadi air. Begitu juga bila kita membuat es batu dengan menggunakan
pendingin (refrigerator) , volume air sebelum menjadi es akan jauh lebih
kecil dibandingkan setelah seluruh air telah berubah menjadi es.
vidionya bisa di liat di bawah ini
-Pemuaian Gas
Gas
mengalami pemuaian ketika suhunya bertambah dan mengalami penyusutan
jika suhunya turun. Pada gas tidak dikenal muai panjang dan muai luas,
yang ada hanyalah muai volume gas. Dari penelitian yang dilakukan
menunjukkan bahwa koefisien muai volume semua gas sama yaitu : 0,00367
/K.
Penerapan Sifat Pemuaian Zat
Zat-zat
tertentu mempunyai koefisien muai yang besar, akibatnya, benda yang
terbuat dari zat tersebut akan bertambah ukurannya secara mencolok saat
udara panas atau suhu benda tinggi, sebaliknya benda tersebut akan
menyusut jika udara dingin. Efek pemuaian zat harus diperhitungkan pada
konstruksi jembatan, bangunan, atau peralatan rumahtangga lainnya.
Berikut ini adalah beberapa manfaat pemuaian.
Pengelingan
Pengelingan
adalah penyambungan dua plat logam dengan menggunakan paku keling.
Kedua plat yang akan disambung. Paku keling yang sudah dipanaskan hingga
membara kemudian digunakan untuk menyambung, setelah itu dipukul
hingga rata. Pada saat dingin kembali, paku menyusut dan kedua plat
dapat tersambung erat.
Keping Bimetal
Bimetal
artinya dua buah logam. Keping bimetal adalah dua keping logam yang
memiliki koefisien muai panjang berbeda (biasanya kuningan dan besi)
yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka terhadap
perubahan suhu. Pada suhu normal panjang kedua logam sama, jika suhunya
naik, kedua logam memuai dengan pertambahan panjang yang berbeda,
akibatnya keping bimetal membengkok ke arah logam yang mempunyai
koefisien terkecil. Pembengkokan bimetal dapat dimanfaatkan untuk
berbagai keperluan misalnya saklar alarm bimetal, atau termometer
bimetal.
Pada
gedung-gedung keping bimetal digunakan sebagai saklar alarm kebakaran.
Jika terjadi kebakaran, suhu ruangan akan naik, keping bimetal akan
melengkung dan menghubungkan rangkaian listrik sehingga alarm kebakaran
berbunyi.
Pemasangan Jaringan Listrik atau Telepon
Kabel
listrik atau telepon harus dipasang kendur dari satu tiang ke tiang yang
lain. Jika suhu turun pada malam hari atau saat hari dingin, kawat akan
menyusut sehingga panjangnya akan berkurang. Jika tidak dipasang
kendur, penyusutan panjang dapat menyebabkan kabel putus.
Kontruksi Jembatan
Jembatan
seringkali dibuat dari kerangka besi. Rangka jembatan yang terbuat dari
besi akan memuai jika suhunya naik, antara ujung rangka jembatan dengan
tiang beton diberi celah pemuaian. Selain itu ujung tersebut diletakkan
di atas roda. Ketika terjadi pemuaian, rangka bertambah panjang.
Keberadaan roda dan celah memudahkan gerak memanjang dan memendeknya
rangka, sehingga terhindar dari pembengkokan.
Sambungan Rel Kereta Api
Pemasangan
rel kereta api harus menyediakan celah antara satu batang rel dengan
batang rel yang lain. Jika pada siang hari dan suhu meningkat, batang
rel akan memuai sehingga terjadi pertambahan panjang, dengan adanya
celah tidak terjadi tabrakan antara dua batang rel yang berdekatan yang
dapat menyebabkan rel kereta menjadi bengkok.
vidionya bisa di liat di bawah ini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar