Dear sobat hitung kereta api adalah alat transportasi yang sobat mungkin pernah naiki, alat transportasi ini bisa mengangkut penumpang dalam jumlah yang banyak. Lalu apa hubungannya dengan materi yang ingin admin kupas ?
Kereta api berjalan pada jalnnya yang disebut dengan rel. Jika sobat pernah amati, pada sambungan rel kereta terdapat celah disetiap sambungan. Apa sebenarnya fungsi dari celah ini?
Sobat, besi pada sambungan rel kereta, diberi rongga untuk mencegah terjadinya kecelakaan. Apabila tidak diberi rongga besi rel akan melengkung karena adanya pemuaian karena panas radiasi matahari. Pada siang hari celah tersebut akan menyempit karena pemuaian dan celah akan renggang pada malam hari karena adanya perenggangan.
Sebagian besar zat akan memuai apabila dipanaskan dan dan akan menyusut ketika didinginkan. Bila suatu zat dipanaskan / dinaikkan suhunya, maka yang akan terjadi yaitu molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah lebih besar, sehingga akan mengakibatkan jarak diantara molekul benda menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian.
Nah ini dia pengertian dari pemuaian,
Pemuaian yaitu, bertambahnya ukuran benda yang diakibat kan enaikan suhu zat tersebut. Selain terjadi pada zat padat seperti kisah diatas, pemuaian juga terjadi untuk zat padat, cair , dan gas loh…
Yuk kita bahas satu persatu…
Pemuaian Zat Padat
Cobalah sobat amati bingkai kaca jendela di ruang kelas sobat ! Apakah bingkai jendela ada yang melengkung? Jika ada yang melengkung, tahukah sobat penyebabnya?
Jawabannya, bingkai jendela dikelas sobat melengkung karena mengalami pemuaian.
Pemuaian pada suatu benda, sebenarnya terjadi pada keseluruh bagian benda tersebut. Untuk mempermudah pemahaman sobat, maka pemuaian dibedakan menjadi tiga macam, yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume
Kita mulai dari…
1. Pemuaian Panjang
Pernahkah sobat mengamati kabel jaringan listrik pada saat pagi dan siang hari? Pada saat pagi hari Kabel jaringan akan tampak kencang dan akan tampak kendor pada siang hari.
Mengapa kabel dapat berubah demikian? Tidaak lain dan tidak bukan, berubah nya kabel tersebut adalah karena Kabel tersebut mengalami pemuaian yang diakibat terpaan panas sinar matahari.
Alat yang sering digunakan untuk menyelidiki dan mengamati pemuaian panjang dari berbagai jenis zat padat adalah musschenbroek. Pemuaian panjang dari suatu benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.
Rumus untuk mengetahui besarnya panjang logam setelah dipanaskan yaitu
koefisien muai panjang /(α)(dibaca= alfa) yaitu besarnya panjang suatu zat padat untuk setiap kenaikan 1ºC pada zat sepanjang 1 m. Hubungan antara panjang benda, suhu, dan koefisien muai panjang dapat dinyatakan dengan rumus
Keterangan:
L = Panjang akhir (m)
L0 = Panjang awal (m)
ΔL = Pertambahan panjang (m)
α = Koefisien muai panjang (/ºC)
Δt = kenaikan suhu (ºC
Berikut beberapa Koefisien Muai Panjang Benda
Lanjut…
2. Pemuaian Luas
Jika bahan yang dipanaskan adalah suatu lempengan atau plat yang tipis, maka plat tersebut akan mengalami pemuaian pada panjang dan lebarnya. Dengan demikian lempengan akan mengalami pemuaian luas atau pemuaian bidang.
koefisien muai luas (β) (dibaca beta) yaitu bertambahnya luas zat padat untuk setiap kenaikan 10C pada zat seluas 1 m2. Hubungannya antara luas benda, pertambahan luas suhu, dan koefisien muai luas dapat dirumuskan
Keterangan:
A = Luas akhir (m2)
ΔA = Pertambahan luas (m2)
A0 = Luas mula-mula (m2)
β = Koefisien muai luas zat (/0C) (β dibaca beta)
Δt = Kenaikan suhu (0C)
Besarnya β dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.
3. Pemuaian Volume
Jika sebuah balok mula-mula memiliki panjang P0, lebar L0, dan tinggi h0 dipanaskan hingga suhunya bertambah (terjadi kenaikan suhu) atau Δt, maka berdasarkan pemikiran muai panjang dan luas balok tersebut maka diperolehlah harga volume balok tersebut sebesar
dimana,
Keterangan:
V = Volume akhir (m3)
V0 = Volume mula-mula (m3)
ΔV = Pertambahan volume (m3)
γ = Koefisien muai volume (/0C)
Δt = Kenaikan suhu (ºC)
Lanjutt…
Pemuaian Zat Cair
pemuaaian pada zat cair tidak melibatkan muai panjang maupun muai luas, tetapi hanya ada muai ruang atau muai volume saja. Semakin besar suhu yang diberikan pada zat cair itu maka semakin besar pula muai volumenya. Pemuaian untuk setiap jenis zat cair itu berbeda-beda, akibatnya walaupun volume awal zat cair sama tetapi setelah dipanaskan volumenya bisa menjadi berbeda-beda. Pemuaian volume zat cair berkaitan dengan pemuaian tekanan yang disebabkan oleh peningkatan suhu. Titik pertemuan antara wujud zat cair, padat dan gas dinamakan titik tripel.
Anomali Air
Khusus untuk air, pada kenaikan suhu dari 00 C sampai 40 C volumenya tidak bertambah, akan tetapi justru menyusut. Pengecualian inilah disebut dengan anomali air. Oleh sebab itulah,mengapa pada suhu 40C air memilliki volume terendah. Dibawah ini grafik yang menggambarkan Hubungan volume dengan suhu pada air.
Pada suhu 40C, air menempati posisi terkecil sehingga pada suhu itu air memiliki massa jenis terbesar. Jadi air bila suhunya dinaikkan dari 00C – 40C akan menyusut, dan bila suhunya dinaikkan dari 40C ke atas akan memuai. Biasanya pada setiap benda apabila suhunya bertambah pasti mengalami pemuaian. Peristiwa yang terjadi pada air inilah disebut anomali air. Hal yang sama juga terjadi pada bismuth dengan suhu yang berbeda.
Pemuaian pada Gas
Mungkin sobat pernah menyaksikan mobil atau motor yang sedang melintas di jalan raya yang tiba-tiba bannya meletus?. Ban Mobil tersebut meletus karena terjadinya pemuaian udara atau gas di dalam ban. Sedanglan pemuaian tersebut disebabkan oleh adanya kenaikan dari suhu udara di ban mobil akibat gesekan antara roda dengan aspal.
Pemuaian pada gas adalah termasuk pemuaian volume yang dapat dirumuskan sebagai berikut
γ adalah koefisien muai volume. Nilai γ untuk semua gas adalah sama , yaitu 1/273 0C-1
Pemuaian gas dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:
1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)
Pernahkah sobat memompa ban dengan pompa manual. Apa yang kalian rasakan saat baru pertama kali menekan pompa tersebut? Apa yang kalian rasakan ketika kalian menekannya lebih jauh? Pada Awalnya mungkin akan terasa ringan. Namun, lama kelamaan menjadi terasa berat. Hal ini karenakan ketika kita menekan pompa itu, berarti volume gas tersebut mengecil. Pemuaian gas pada suhu tetap diberlakukan hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruangan tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali dari tekanan dan volume gas adalah tetap. Dirumuskan dengan:
Keterangan:
P ; tekanan gas (atm)
V ; volume gas (L)
2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar)
Hukum Gay Lussac yang berlaku untuk Pemuaian gas pada tekanan tetap, yaitu apabila gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan dengan rumus:
Keterangan:
V : volume (L)
T : suhu (K)
3. Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)
Pemuaian gas pada volume tetap diberberlakukan hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Hukum Boyle-Gay Lussac dirumuskan dengan
Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh persamaan berikut ini..
Keterangan:
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
T = suhu (K)
Latihan Yuk!!
- Batang logam yang panjangnya 300 cm akan dipanaskan dari 250C hingga 2250C , sehingga mengalami pertambahan panjang sebesar 0,6 cm. Berapa pertambahan batang logam yang sama dengan panjang 200 cm dan dipanaskan dari 200C hingga suhu 3200C
- Sekeping aluminium yang panjangnya 40 cm dan lebarnya 30 cm dipanaskan dengan suhu 400C sampai 1400C. Jika koefisien muai panjang aluminium adalah 2,5 x 10-5 /0 C, tentukan luas keping aluminium setelah dipanaskan!
- Besi berbentuk kubus pada suhu 200C panjang rusuknya 10 cm. Kubus tersebut dipanaskan hingga suhu 2200C. Berapa volume kubus pada suhu 220C jika koefisien muai panjang besi 1,2 x 105/0C?
- Suatu gas yang bersuhun 300C dipanaskan pada tekanan tetap. Berapa suhu gas tersebut saat volume gas menjadi 3 kali volume semula?
- Gas di dalam ruang tertutup pada suhu 270C dan tekanan 2 atm memiliki volume 2,4 L. Berapa volume gas tersebut pada suhu 2270C dan tekanan 3 atm?