Mengukur Pemuaian Zat Mikrajuddin Abdullah Fisika Dasar I 2016

904 Keterangan alat: 1 Penyangga tetap 2 Batang logam yang akan diukur pertambahan panjangnya. Bisa menggunakan batang besi, aluminium, tembaga, atau kuningan 3 Tiang penyangga batang 4 Pemanas batang 5 Penyangga poros 6 Batang yang dapat berputar pada poros 7 Laser pointer 8 Berkas sinar laser 9 Dinding yang posisinya cukup jauh Pada suhu awal laser pointer mengarah horisontal ke dinding. Jarak laser pointer ke dinding harus cukup jauh. Ketika batang memanjang, sisi bawah batang berporos didorong sehinga arah laser pointer berubah. Titik jatuh sinar laser di dinding berubah.  h 1 h 2  y  l  d 2 1 h d h l    2 h d L y    L Gambar 11.57 Skema arah berkas sinar laser ketika suhu batang T dan T. Besaran yang harus diukur dalam percobaan adalah pergeseran posisi jatuh berkas laser di layar y, jarak layar ke poros L, dan panjang sisi bawah poros tempat laser pointer h 1 . Perhatikan skema pada Gambar 11.57. Dari gambar tersebut kita dapat simpulkan bahwa lh 1 = yL. Dengan demikian pertambahan panjang batang memenuhi 905 y L h l    1 11.42 Nilai h 1 dan L ditentukan dari susunan alat. Nilai y adalah jarak dua titik jatuh berkas laser di dinding. Jika jarak dinding cukup jauh maka y dapat dikur secara teliti. Dengan demikian l dapat ditentukan dengan teliti. Pemuaian Volum Zat Cair Untuk menentukan pemuaian zat kalian perlu semacam pipa kaca yang mengandung kolom dengan jari-jari sangat kecil Gambar 11.58. Pipa tersebut dihubungkan dengan wadah berisi udara dan disekat sehingga tidak ada gas udara yang bisa keluar masuk. Ukuran wadah harus cukup besar agar naiknya air dalam kolom dapat diamati secara teliti. Pipa kaca atau selang transparan Permukaan awal zat cair Sekat kuat Wadah kaca atau logam Air h ang at Termometer h Permukaan akhir zat cair Gambar 11.58 kiri Keadaan zat cair dalam wadah pada suhu rendah dan kanan keadaan zat cair pada suhu tinggi. Berapa perkiraan kenaikan permukaan zat cair dalam kolom dapat diestimasi dengan perhitungan berikut ini. Misalnya volume awal zat cair pada 906 suhu T adalah V . Volume ini terdiri dari volume dalam wadah dan volume yang muncul sedikit di dasar kolom. Jika suhu berubah menjadi T maka pertambahan volum zat cair menjadi V = V T. Misalkan luas penampang rongga kolom adalah S maka ketinggian naiknya permukaan air dalam kolom adalah h = VS = V TS. Dengan demikian, koefisien muai volum zat cair dapat dihitung dengan persamaan T V Sh    11.43 dengan h adalah ketinggian naiknya air dalam kolom m V adalah volume zat cair pada sutu T m 3 S adalah luas penampang kolom pipa m 2 T adalah kenaikan suhu K  adalah koefisien muai volum zat cair K -1 . Pemuaian Volum Gas Serupa dengan penentuan pemuaian zat cair, untuk menentukan pemuaian gas kalian perlu semacam pipa kaca atau selang transparan yang mengandung kolom dengan jari-jari sangat kecil. Pipa atau selang tersebut dihubungkan dengan wadah beriisi udara dan disekat sehingga tidak ada gas udara yang bisa keluar masuk Gambar 11.59. Kenaikan kolom gas dapat diestimasi dengan cara serupa dengan perhitungan kenaikan kolom pada pemuaian zat cair. Misalnya volume awal gas pada suhu T adalah V . Volume ini terdiri dari volume dalam wadah dan volume yang ada di bagian bawah kolom di bawah air berwarna. Jika suhu berubah menjadi T maka pertambahan volum gas menjadi V = V T. Misalkan luas permukaan rongga kolom adalah S maka ketinggian naiknya gas dalam kolom adalahh h = VS = V TS Dengan demikian, koefisien muai volum gas dapat dihitung dengan persamaan T V Sh    11.43 dengan h adalah ketinggian gas dalam kolom m 907 V adalah volume gas pada sutu T m 3 , S adalah luas penampang kolom pipa m 2 T adalah kenaikan suhu K,  adalah koefisien muai volum dari gas K -1 . Pipa kaca atau selang transparan Air diberi pewarna Sekat kuat Wadah kaca atau logam Air h ang at Termometer h Gambar 11.59 Alat yang dapat digunakan untuk mengukur pemuaian volum gas. Wadar berisi gas ditutup dengan sedikit zat cair berwarna yang dapat bergerak naik turun sepanjang kolom ketiga gas di dalam wadah memuai atau mengkerut. Posisi zat cair tersebut digunakan untuk mengukur volum gas dalam kolom.

11.28 Fisika Termal di Sekitar Kita

Sekarang kita akan mendiskusikan beberapa fenomena yang berakiatn dengan suhu yang ada di sekitar kita. Sebagian sering kita amati atau lakukan, tetapi tidak pernah bertanya mengapa terjadi demikian. Fenomena tersebut tampak menjadi menarik ketika kita dapat merumuskan persamaan- persamaan fisika untuk menjelaskannya. Minuman Hangat dan Mandingin Jika kita membuat teh atau kopi atau minuman hangat lainnya, mula- mula suhunya cukup tinggi dan kita belum berani meminumnya Gambar 11.60. Minuman tersebut dibiarkan beberapa saat dalam keadaan terbuka 908 baru bisa kita minum. Dengan demikian terjadi penurunan suhu minuman. Kalau kita amati lebih teliti maka suhu mula-mula turun dengan cepat, tetapi ketika suhu sudah cukup rendah, suhu turun lebih lambat. Artinya minuman hanya sebentar berada pada suhu tinggi tetapi sangat lama berada pada suhu hangat. Mengapa demikian? Mari kita jelaskan. Gambar 11.60 Teh yang baru dibuat masih sangat panas dan belum bisa diminum. Dalam beberapa saat suhu teh menurun dan sudah bisa diminum. Tampak masih banyak asap muncul dari minuman. Kita misalkan minuman kita memiliki suhu T. Minuman tersebut berada di udara yang bersuhu T0. Kita kita biarkan selama selang waktu T maka suhu minuman akan turun. Kita pasti akan mengatakan bahwa penurunan suhu minuman makin besar jika selang waktu makin lama dan jika beda suhu minuman saat itu dengan suhu udara makin besar. Sekaca matematis, besarnya penurunan suhu minuman memenuhi t T T T     11.44 Jika kesebandingan 11.44 akan dijadikan samadengan maka kita perlu memasukkan konstanta pembanding. Karena perubahan suhu negatif suhu makin turun maka kesebandingan 11.44 dapat diubah menjadi t T T T       11.45