Untuk pemuaian panjang digunakan konsep koefisien muai panjang atau koefisien muai linier yang dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara
pertambahan panjang zat dengan panjang mula-mula zat, untuk tiap kenaikan suhu sebesar satu satuan suhu. Jika koefisien muai panjang dilambangkan
dengan α dan pertambahan panjang ∆L, panjang mula-mula L
o
dan perubahan suhu ∆T maka koefisien muai panjang dapat dinyatakan dengan persamaan:
sehingga satuan dari α adalah
1
⁄
K
atau K
-1
Dari persamaan di atas diperoleh pula persamaan: dimana ∆L = L
t
-L
o
sehingga L
t
-L
o
= α . L
o
. ∆T atau L
t
= L
o
+ α . L
o
. ∆T
L
t
= panjang batang pada suhu t
Tabel 4.3. Koefisien muai panjang dari beberapa jenis zat padat
Kegiatan 4.1
Dampak dari pemuaian panjang ada yang bermanfaat, tetapi ada pula yang menimbulkan permasalahan. Dampak yang bermanfaat, antara lain:
Untuk mengeling pelat logam, untuk Bimetal pada alat pemberitahu ada kebakaran, termostad, untuk lampu arah kendaraan bermotor. Dampak
pemuaian panjang yang menimbulkan permasalahan antara lain: kaca jendela pecah di musim panas, kerusakan pada jembatan, pemasangan rel kereta api.
Bentuklah kelompok, kemudian baca literatur yang terkait dengan per- masalahan pemuaian kemudian presentasikan di depan kelas untuk menje-
laskan terhadap kelompok yang lain tentang hal-hal yang terkait dengan dampak pemuaian panjang. Untuk lebih jelasnya gunakan bantuan gambar
dalam memberi penjelasan pada saat presentasi.
Jenis bahan Koefisien muai panjang dalam K
-1
Kaca 0,000009
Bajabesi 0,000011
Aluminium 0,000026
Pirek pyrex 0,000003
Platina 0,000009
Tembaga 0,000017
L
t
= L
o
. 1 + α . ∆T ∆
L = α . L
o
. ∆T α =
∆ ∆
L L
o
. T
Suhu dan Kalor
108
b. Pemuaian Luas
Jika zat padat tersebut mempunyai 2 dimensi panjang dan lebar, kemu- dian dipanasi tentu baik panjang maupun lebarnya mengalami pemuaian atau
dengan kata lain luas zat padat tersebut mengalami pemuaian. Koefisien muai pada pemuaian luas ini disebut dengan koefisien muai luas yang diberi
lambang β.
Analog dengan pemuaian panjang, maka jika luas mula-mula A
o
, per- tambahan luas ∆A dan perubahan suhu ∆T, maka koefisien muai luas dapat
dinyatakan dengan persamaan:
atau ∆
A = A
t
– A
o
sehingga A
t
– A
o
= β . A
o
. ∆T
A
t
= luas zat padat pada suhu t Berdasarkan penurunan persamaan pemuaian luas, diperoleh nilai β = 2α.
c. Pemuaian Volum
Zat padat yang mempunyai bentuk ruang, jika dipanaskan mengalami pemuaian volum. Koefisien pemuaian pada pemuaian volum ini disebut
dengan koefisien muai volum atau koefisien muai ruang yang diberi lambang γ. Jika volum mula-mula V
o
, pertambahan volum ∆V dan perubahan suhu ∆
T, maka koefisien muai volum dapat dinyatakan dengan persamaan:
atau ∆
V = V
t
-V
o
sehingga V
t
- V
o
= γ . V
o
. ∆T
V
t
= volum zat padat pada suhu t γ
= 3α V
t
= V
o
. 1 + γ . ∆T ∆
V = γ . V
o
. ∆T β =
∆ ∆
V V
o
. T A
t
= A
o
. 1 + β . ∆T ∆
A = β . A
o
. ∆T β =
∆ ∆
A A
o
. T
Fisika SMAMA Kelas X
109
2. Pemuaian Zat Cair
Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa pada umumnya setiap zat memuai jika dipanaskan, kecuali air jika dipanaskan dari 0
o
C sampai 4
o
C, menyusut. Sifat keanehan air seperti itu disebut anomali air. Grafik anomali air seperti terlihat pada gambar 4.7. berikut.
Keterangan: Pada suhu 4
C diperoleh: a volum air terkecil
b massa jenis air terbesar.
Gambar 4.7 Grafik anomali air
Karena pada zat cair hanya mengalami pemuaian volum, maka pada pemuaian zat cair hanya diperoleh persamaan
V
t
= V
o
. 1 + γ . ∆T ∆
V = V
o
. γ . ∆T
Tabel 4.4. Koefisien muai ruang zat cair untuk beberapa jenis zat dalam satuan K
-1
3. Pemuaian Gas
Jika gas dipanaskan, maka dapat mengalami pemuaian volum dan dapat juga terjadi pemuaian tekanan. Dengan demikian pada pemuaian gas terdapat
beberapa persamaan, sesuai dengan proses pemanasannya. a. Pemuaian volum pada tekanan tetap Isobarik
Gambar 4.8 a: gas di dalam ruang tertutup dengan tutup yang bebas ber- gerak.
Gambar 4.8 b: gas di dalam ruang tertutup tersebut dipanasi dan ternyata volum gas memuai sebanding dengan suhu mutlak gas.
Jadi pada tekanan tetap, volum gas sebanding dengan suhu mutlak gas itu. Pernyataan itu disebut hukum Gay-Lussac .
No. Jenis zat cair
Koefisien muai ruang
1. Alkohol
0,0012 2.
Air 0,0004
3. Gliserin
0,0005 4.
Minyak parafin 0,0009
5. Raksa
0,0002
4 suhu
o
C V
t
V
Suhu dan Kalor
110
