Pemuaian Zat Padat

1. Pemuaian Zat Padat

Pernahkah kamu memerhatikan sambungan rel kereta api? Jika kamu kebetulan melewati rel tersebut, coba amati sambungan di antara rel. Apakah sambungan tersebut dibuat rapat atau regang? Ternyata, pada sambungan rel terdapat celah. Mengapa dibuat demikian? Untuk menjawabnya, lakukan kegiatan Ayo Coba 3.5 berikut.

64 Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VII

Ayo Coba 3.5

Tujuan

Mengamati Pemuaian Zat Padat

Alat dan bahan

Alat musschenbroek, beberapa batang logam, pembakar spiritus, dan korek api

Cara kerja

1. Sediakan alat musschenbroek, beberapa batang logam yang berbeda (misalnya aluminium, tembaga, dan besi), dan pem- bakar spiritus atau pembakar bunsen.

Sumber: Dokumentasi Penerbit

2. Aturlah alat tersebut agar kedudukan ketiga jarum me nun- Gambar 3.11 jukkan skala yang sama.

3. Panaskan ketiga batang logam tersebut beberapa menit Alat musschenbroek diguna kan dengan pembakar spiritus. Perhatikan jarum penunjuk dari

untuk mengamati pemuaian ke tiga logam tersebut. Apakah yang terjadi?

pada logam. Lakukan kegiatan dengan hati-hati, terutama ketika menyalakan

pembakar spiritus. Jangan bermain-main dengan api.

Pertanyaan

1. Ketika ketiga logam tersebut dipanaskan, apakah jarumnya bergerak? Menunjukkan apakah pergerakan jarum tersebut? 2. Apakah penyimpangan jarum dari ketiga logam tersebut sama? Apakah artinya?

3. Jika pemanasan kamu teruskan, apakah akibatnya terhadap pe nambah an panjang zat tersebut? 4. Berilah kesimpulan hasil kegiatan Ayo Coba 3.5.

Pdki Pada kegiatan tersebut, ketika ketiga logam dipanaskan, b k ik k i l di k

jarum penunjuk akan menyimpang. Hal tersebut me nunjukkan bahwa ketiga logam tersebut bertambah panjang. Pertambahan panjang ini menunjukkan terjadinya pemuaian pada zat padat. Mengapa benda tersebut dapat bertambah panjang? Sebenarnya, kamu telah mempelajari peristiwa ini ketika membahas sifat partikel-partikel zat. Partikel-partikel zat selalu bergerak. Jika zat tersebut dipanaskan, gerakan partikelnya akan semakin cepat dan saling menumbuk dengan partikel tetangganya. Akibatnya, jarak antarpartikel menjadi regang dan

zat padat menjadi bertambah panjang. Pada rentang suhu tertentu, semakin besar kenaikan suhu maka semakin besar pertambahan panjangnya. Hasil percobaan membuktikan bahwa pemuaian setiap zat berbeda- beda bergantung pada jenis zatnya. Pemuaian aluminium lebih besar dibandingkan tembaga dan besi. Hasil pemuaian besi paling kecil dibandingkan tembaga dan aluminium. Besaran yang membedakan pemuaian setiap jenis zat disebut koefi sien muai. Oleh karena setiap benda terdiri atas dimensi panjang, lebar, dan tinggi, akan terjadi penambahan dimensi tersebut.

Wujud Zat dan Perubahannya

Pada kondisi-kondisi tertentu, kamu dapat mengamati pemuaian pada arah tertentu saja, dikenal koefi sien muai panjang, koefi sien muai luas, dan koefi sien muai volume.

Jika panjang mula-mula sebuah benda yang bersuhu T 0 adalah ℓ 0 maka panjang setelah dipanaskan sampai T adalah ℓ. Pertambahan panjang (Dℓ) benda adalah selisih antara panjang akhir dan panjang mula-mula.

D ℓ=ℓ–ℓ 0

Jadi, dapat disimpulkan bahwa pertambahan panjang suatu benda ditentukan oleh panjang mula-mula (ℓ 0 ), kenaikan suhu (ΔT), dan koefi sien muai panjang ( ). Koefi sien muai panjang menunjukkan besarnya pertambahan panjang untuk setiap Dℓ m

pada kenaikan suhu ΔT o

C. Secara matematis ditulis:

D ℓ =ℓ 0 . . ΔT Adapun nilai koefi sien muai panjang beberapa zat dapat

dilihat pada Tabel 3.3 berikut. Tabel 3.3 Tabel Koefi sien Muai Panjang Beberapa Zat Padat

No.

Jenis Bahan

Koefi sien Muai Panjang, (/°C)

4 Kaca (pyrex)

Sumber: Physics for Scientists and Engineers, 2002

Benda padat tidak hanya berbentuk panjang, tetapi ada yang berbentuk lempengan atau bidang dan ruang. Jika benda berupa lempengan, pemuaiannya berupa luas sehingga ditentukan koefi sien muai luas ( ), yaitu besarnya

penambahan untuk setiap luas (Dℓ × Dℓ) m 2 pada kenaikan

ΔT o

C. Besar koefi sien muai luas adalah dua kali koefi sien muai panjang.

Jika benda berupa ruang, pertambangan panjangnya ke segala arah dan disebut sebagai muai volume. Pada pemuaian ruang ditentukan koefi sien muai volume ( ), yaitu besarnya

penambahan untuk setiap volume (Dℓ × Dℓ × Dℓ) m 3 pada

kenaikan ΔT o

C. Besar koefi sien muai volume adalah tiga kali