Pemuaian Zat Padat

a. Pemuaian Zat Padat

Pemuaian zat padat merupakan peristiwa bertambah panjang, lebar, atau volume suatu benda padat karena pengaruh panas (kalor). Contoh pemuaian zat padat seperti pemuaian rel kereta yang telah disebutkan tadi. Benda padat pada prinsipnya mengalami pemuaian di semua bagian benda tersebut (volume) tapi guna memudahkan mempelajarinya, pemuaian zat padat dibagi menjadi γ jenis:

1) Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang adalah pertambahan panjang benda akibat pengaruh suhu (1 dimensi). Coba amati kabel listrik yang terlihat lebih kendor di siang hari jika dibanding pada pagi hari, itulah contoh dari muai pemuaian panjang. Besarnya pemuaian zar tergantung pada konstanta muai panjang zat dan nilai konstanta tersebut akan berbeda-beda untuk tiap zatnya. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian panjang berbagai jenis zat padat adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

IPA SMP KK C

Gambar 6. Alat Musschenbroek

(sumber: http://modulfisika.blogspot.co.id/)

Rumus pemuaian panjang

 ΔL = Lo. α. ΔT  L = Lo + ΔL  L = Lo (1 + α.ΔT)  ΔL = L - Lo

dimana: ΔL = besarnya pemuaian panjang Lo = panjang mula-mula α

= koefisien muai panjang ΔT = Perubahan suhu L

= panjang setelah dipanaskan

Makin besar koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar pertambahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, makin kecil koefisien muai panjang zat apabila dipanaskan, maka makin kecil pula pertambahan panjangnya.

Kegiatan Pembelajaran 1

Tabel γ. Koefisien Muai Panjang Beberapa Zat Padat

No

Jenis zat

Alpha( / 0 C)

Contoh soal pemuaian panjang

Sebuah logam pada mulanya memiliki panjang β0 cm. Kemudian dipanaskan .Jika koefisien muai panjang logam tersebut adalah 0,001/ o

C Maka berapa panjang logam tersebut setelah suhunya naik menjadi 40 o C.?

Pembahasan L = Lo (1 + α.ΔT) L = 0,β. (1+0,001.40) L = 0,β. (1+0,04) L = 0,β.1,04 = 0,β08 m

2) Pemuaian Luas

Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar. Hal ini berarti lempengan tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Kemampuan suatu benda untuk mengalami pemuaian luas sangat ditentukan oleh koefisien muai luas dilambangkan dengan , Dengan nilai

Rumus Pemuaian Luas:

 Δ A = Ao. .ΔT  A = Ao + ΔA  A = Ao (1+β.ΔT)  Δ A = A - Ao

IPA SMP KK C

dimana: Ao = Luas Sebelum dipanaskan

A = luas setelah pemanasan ΔA = penambahan luas = koefisien muai luas ΔT = selisih suhu (kenaikan suhu)

Contoh soal pemuaian luas

Sebuah lempeng logam mula-mula mempunyai luas 1 cm β lalu menerima kalor sehingga suhunya naik 50 o

C, jika koefisien muai panjang lempeng logam tersebut adalah 0,001/ o

C maka berapa pertambahan luas lempeng logam tersebut?

Pembahasan Δ A = Ao. .ΔT ΔA = Ao.βα.ΔT ΔA = 1.β.0,001.50

= 0,1 m β

3) Pemuaian Ruang atau Volume

Pemuaian volume sama juga dengan pertambahan atau pemuaian panjang secara γ dimensi. Karena itu muai volume sama juga dengan tiga kali muai panjang. Pemuaian volume suatu zat tergantung pada koefisien muai volumenya (gamma) dimana = γα

Rumus pemuaian Volume :

 ΔV = Vo. .ΔT  V = Vo + ΔV  V = Vo(1+ .ΔT)

dimana: ΔV = penambahan volume Vo = volume awal Δt = kenaikan suhu

= koefisien muai volume

Kegiatan Pembelajaran 1

Contoh Soal Pemuaian Volume

Sebuah kubus dengan rusuk 10 cm dan koefisien muai panjang 0,001/ o

C. Kubus tersebut diberi kalor sehingga suhu naik dari γ0 o C mejadi 80 o

C, berapakah pertambahan volume dan volume akhir kubus tersebut?

Pembahasan: ΔV = Vo. .ΔT

ΔV = 1000.γ.0,001.(80-γ0) ΔV = 150 cm γ V= Vo + ΔV V= 1000 + 50

= 1050 cm γ