Pemuaian Zat Padat Pemuaian Zat

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.