Mengapa Zat Memuai Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

892 Jadi, ketika suhu berubah dari T ke T jarak rata-rata antar atom mengalami perubahan sebesar a a a    . Nilai a, a , dan a sangat kecil. Namun, karena jumlah atom penyusun zat sangat banyak sehingga perubahan jarak rata-rata yang kecil tersebut menimbulkan perubahan panjang yang dapaty diukur untuk benda makroskopik. Jika terdapat n atom dalam arah panjang, maka perubahan panjang zat adalah l = na. Sebagai ilustrasi, jumlah atom penyusun benda yang sering kita pegang dalam satu arah sekitar 5  10 7 atom. Perubahan jarak antar atom ketika suhu berubah puluhan derajat celcius sekitar 0,01 angstrom = 10 -12 meter. Dengan demikian, ketika suhu berubah puluhan sedaraj celcius, perubahan panjang benda yang biasa kita pegang sekitar 5  10 7  10 -12 meter = 5  10 -5 meter. Atom bergetar lebih kencang a Gambar 11.48 Pada suhu T jarak rata-rata atom adalah a. Contoh 11.13 Koefisien muai panjang logam tembaga adalah 17  10 -6 o C -1 . Jarak antar atom tembaga pada suhu 0 o C adalah 3,6 angstrom . Berapa jarak antar atom pada suhu 300 o C? Jawab Misalkan sepanjang batang tersusun atom sepanjang N. Maka panjang tembaga pada suhu 0 o C memenuhi persamaan L = Na . Panjang batang pada suhu 300 o C memenuhi persamaan L 300 = Na 300 . Tetapi panjang batang memenuhi persamaan pemuaian, yaitu L = L 300-0 = 300 L = 300 Na . 893 Akan tetapi L = L 300 – L = Na 300 – Na = Na 300 - a . Samakan dua persamaan tersebut sehingga diperoleh 300 Na = Na 300 – a atau 300 300 a a a    Masukkan nilai yang diberikan pada soal sehingga diperoleh 3,62 angstrom.

11.25 Pemuaian Gas

Gas adalah zat yang paling mudah memuai. Perubahan suhu yang tidak terlampau besar sudah cukup mengubah volum gas secara signifikan. Misalkan kita mempunyai gas ideal. Persamaan yang mengaikan tekanan, suhu, dan volum untuk gas ideal adalah V = nRTP, dengan V adalah volum m 3 , T adalah suhu K, P adalah tekanan Pa, n adalah jumlah mol zat mol, dan R adalah konstanta gas umum Jmol K Jika kita panaskan gas pada tekanan konstan P = P dari suhu T sampai suhu T maka: Volum awal gas adalah: P T nR V  Volum akhir gas adalah: P T nR V  . Perubahan volum gas adalah V V V    P T nR P T nR   894 = P T T nR  = P T nR  11.36 Dari persamaan keadaan awal kita dapat menulis nRP = V T . Substitusi ke dalam persamaan perubahan volum diperoleh T T V V    11.37 Dengan membandingkan persamaan 11.36 dan 11.37 kita simpulkan bahwa koefisien muai volum gas adalah 1 T   11.38 Namun perlu diingat bahwa persamaan 11.38 berlaku kalau perubahan suhu gas tidak terlampau jauh dari T . Atau perubahan suhu jauh lebih kecil daripada T .

11.26 Aplikasi Sifat Pemuaian Zat

Sekarang kita akan belajar sejumlah aplikasi fenomena pemuaian zat. Aplikasi tersebut sebenarnya sangat dekat dengan kehidupan kita, atau bahkan sering kita temui. Kadang kita tidak menyadarinya. Termometer Termometer jenis lama yang masih menggunakan kolom zat cair memanfaatkan fenomena pemuaian zat cair. Gambar 11.49 adalah kondisi zat cair dalam termometer pada suhu T dan suhu T. Ketika suhu meningkat dari T ke T volum zat cair dalam wadah termometer bertambah. Gelas sendiri tidak mengalami pemuaian berarti pemuaian gelas jauh lebih kecil daripada pemuaian zat cair. Dengan demikian, zat cair yang telah bertambah