66
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VII
Pada kondisi-kondisi tertentu, kamu dapat mengamati pemuaian pada arah tertentu saja, dikenal koei sien muai
panjang, koei sien muai luas, dan koei sien muai volume. Jika panjang mula-mula sebuah benda yang bersuhu T
adalah ℓ 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
Jadi, dapat disimpulkan bahwa pertambahan panjang suatu benda ditentukan oleh panjang mula-mula ℓ
, kenaikan suhu ΔT, dan koei sien muai panjang . Koei sien muai panjang
menunjukkan besarnya pertambahan panjang untuk setiap Dℓ m pada kenaikan suhu ΔT
o
C. Secara matematis ditulis: D
ℓ =ℓ .
. ΔT Adapun nilai koei sien muai panjang beberapa zat dapat
dilihat pada Tabel 3.3 berikut.
Tabel 3.3
Tabel Koei sien Muai Panjang Beberapa Zat Padat
No. Jenis Bahan
Koei sien Muai Panjang, °C
1 Aluminium
0,000025 2
Kuningan 0,000019
3 Besi
0,000029 4
Kaca pyrex 0,000003
5 Kaca
0,000009
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 koei sien muai luas , yaitu besarnya
penambahan untuk setiap luas Dℓ × Dℓ m
2
pada kenaikan ΔT
o
C. Besar koei sien muai luas adalah dua kali koei sien muai panjang.
= 2 Jika benda berupa ruang, pertambangan panjangnya ke
segala arah dan disebut sebagai muai volume. Pada pemuaian ruang ditentukan koei sien muai volume , yaitu besarnya
penambahan untuk setiap volume Dℓ × Dℓ × Dℓ m
3
pada kenaikan ΔT
o
C. Besar koei sien muai volume adalah tiga kali koei sien muai panjang.
= 3
67
Wujud Zat dan Perubahannya
2. Pemuaian Zat Cair
Apakah zat cair juga memuai? Pernahkah kamu di- kejutkan oleh tumpahnya air ketika sedang memasak air?
Mengapa hal itu bisa terjadi? Untuk mempelajarinya, lakukan kegiatan Ayo Coba 3.6.
Gambar 3.12
Skema percobaan pengamatan pemuaian zat cair
Pada kegiatan Ayo Coba 3.6, dibuktikan bahwa zat cair mengalami pemuaian jika dipanaskan. Pemuaian yang terjadi
pada zat cair hanya pemuaian volume. Hal ini disebabkan zat cair selalu menempati bentuk dan isinya. Pemuaian zat cair
se tiap benda berbeda-beda bergantung pada suatu besaran yang disebut koei sien muai volume. Semakin besar koei sien
muai volumenya, semakin besar pula pemuaiannya. Berikut ini ditampilkan beberapa koei sien muai volume zat cair.
Tabel 3.4
Koei sien Muai Volume Beberapa Zat Cair
No. Nama Zat Cair
Koei sien Muai Volume, °C
1 Alkohol
0,0011 2
Gliserin 0,0005
3 Air
0,00021 4
Raksa 0,00018
Sumber: Physics for Scientists and Engineers, 2002
P d k i A
C b 3 6 dib k ik b h
i
Ayo Coba 3.6
Tujuan Mengamati pemuaian pada zat cair
Alat dan bahan Labu erlenmeyer, zat cair misalnya air, minyak goreng, dan
alkohol, pipa kapiler, dan sumbat karet Cara kerja
1. Sediakan
labu erlenmeyer, zat cair misalnya air, minyak
goreng, dan alkohol, pipa kapiler, dan sumbat karet. 2. Masukkan air, minyak goreng, dan alkohol di dalam labu
erlenmeyer yang disertai pipa yang sudah dipasangkan melalui sumbat karet. Masukkan ketiga labu tersebut pada
air yang mendidih. Perhatikan Gambar 3.12. 3.
Amati setiap zat cair pada ketiga pipa tersebut.
Pertanyaan 1.
Apakah yang terjadi pada zat cair dalam pipa? 2.
Menunjukkan apakah naiknya zat cair pada pipa? 3.
Apakah naiknya zat cair pada ketiga pipa sama tinggi? 4.
Berilah kesimpulan dari kegiatan di atas.
Alkohol Minyak goreng
Air
68
Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk Kelas VII
3. Pemuaian Gas
Pernahkah kamu dikejutkan oleh ledakan balon yang me - ledak akibat terkena panas? Mengapa hal itu dapat terjadi? untuk
mengetahuinya, lakukanlah kegiatan Ayo Coba 3.7 berikut.
1. Mengapa alat-alat yang terbuat dari gelas
di laboratorium kebanyakan terbuat dari bahan kaca pyrex?
2. Perhatikan Tabel 3.5 tentang koei sien muai volume beberapa zat cair. Jika kita
memanaskan keempat bahan tersebut dengan volume mula-mula yang sama
pada suhu di atas 4
o
C, zat cair manakah yang lebih banyak bertambah volumenya?
Kerjakanlah di buku latihanmu.
Soal Penguasaan Materi 3.4 Ayo Coba 3.7
Tujuan Mengamati pemuaian gas
Alat dan bahan Labu erlenmeyer, sumbat karet, pipa kaca, pembakar spiritus, dan
gelas kimia Cara kerja
1. Sediakan
labu erlenmeyer, sumbat karet, pipa kaca, pembakar
spiritus, dan gelas kimia. 2.
Susunlah alat dan bahan seperti pada Gambar 3.13. Susunan tersebut menyerupai sebuah alat yang disebut dilatometer,
yaitu suatu alat untuk membuktikan pemuaian pada gas. 3. Panaskan
gelas erlenmeyer. Perhatikan yang terjadi pada zat
cair dalam pipa dan dalam gelas kimia.
Gambar 3.13
Skema percobaan pengamatan pemuaian gas
Kegiatan tersebut membuktikan bahwa udara di dalam labu erlenmeyer memuai saat diberikan panas padanya. Udara
dalam tabung erlenmeyer mendesak ke pipa. Akibatnya, terjadi gelembung pada zat cair di dalam gelas kimia. Hal inilah yang
menyebabkan balon dapat meledak ketika kepanasan. Semua kejadian itu membuktikan bahwa zat gas dapat memuai ketika
dipanaskan. Pemuaian gas yang terjadi yaitu pemuaian gas pada tekanan yang tetap.
Lakukan kegiatan dengan hati-hati, terutama ketika menyalakan pembakar spiritus. Jangan bermain-main dengan api.
Pertanyaan 1. Ketika udara di dalam labu erlermeyer dipanaskan, apakah
yang terjadi pada air di dalam gelas kimia? 2. Menunjukkan apakah terjadinya gelembung pada zat cair di
dalam gelas kimia? 3.
Berilah kesimpulan dari kegiatan ini.
69
Wujud Zat dan Perubahannya
4. Penerapan Prinsip Pemuaian
Konsep pemuaian banyak digunakan dalam bidang teknologi. Beberapa di antaranya adalah sebagai berikut.
a. Bimetal
Sesuai dengan namanya bimetal yang berarti dua metal bahan logam, bimetal terbuat dari dua bahan yang
koei sien muai panjangnya berbeda. Oleh karena itu, ketika dipanaskan pemuaiannya tidak sama. Akibatnya, bimetal
akan melengkung ke arah muai panjang yang kecil. Bahan yang biasa digunakannya adalah baja dan aluminium. Bimetal
digunakan pada setrika listrik dan rice cooker penanak nasi untuk memutus dan menyambungkan arus listrik ketika alat
tersebut mencapai suhu tertentu.
b. Pengelingan
Menyambung dua pelat logam menggunakan paku keling disebut pengelingan. Pengelingan dilakukan dengan
cara memanaskan paku keling sampai berpijar. Setelah dimasukkan pada lubang, kedua pelat akan disatukan. Pada
keadaan tersebut paku keling dipukul-pukul sampai rata kemudian didinginkan. Ketika dingin, paku keling akan
menyusut dan menarik kedua pelat logam hingga bersatu.
c. Pemasangan Roda pada Ban Baja Lokomotif
Konsep pemuaian juga digunakan untuk memasangkan as roda pada ban baja lokomotif. As roda lokomotif memiliki
ukuran agak lebih besar dari lubang ban baja sehingga pada keadaan biasa as roda tidak dapat dimasukkan ke dalam ban
baja. Untuk dapat memasukkannya, ban baja dipanaskan hingga memuai dan lubang roda membesar. Akibatnya, as
roda dapat dimasukkan pada ban baja. Selanjutnya, pen- dinginan dilakukan sehingga ban baja akan menjepit as roda
dengan kuat.
d. Pemasangan Sambungan Rel Kereta Api
Jika kamu perhatikan sambungan rel kereta api, ternyata antara dua rel terdapat celah. Hal ini dimaksudkan untuk
menghindari terjadinya pemuaian rel ketika siang hari. Akibat pemuaian ini banyak rel yang menjadi melengkung
disebabkan sambungannya terlalu rapat.
Gambar 3.14
Termometer bimetal pada setrika listrik
Gambar 3.15
Cara pengelingan logam
Gambar 3.16
As roda lokomotif tempat dipasangnya ban baja
Gambar 3.17
Sambungan rel kereta api
3. Jika kita memanaskan air yang memenuhi suatu wadah, sebagian air ada yang tumpah
ketika mendidih. Membuktikan apakah itu? Jelaskan.