website statistics Pemuaian Volume pada Zat Padat

Pemuaian Volume pada Zat Padat

Sama seperti pemuaian luas pada zat padat, pemuaian volume (muai ruang) pada zat padat juga erat kaitannya dengan pemuaian panjang pada zat padat. Apabila suatu benda berbentuk volume atau padatan, misalnya kubus dengan sisi L0 dipanaskan hingga suhunya naik sebesar ΔT , maka kubus tersebut akan memuai pada setiap sisinya. Jika volume benda mula-mula (sebelum pemanasan) adalah V0 yang sama dengan L02, dengan gambar seperti gambar di bawah ini.
Pemuaian Volume pada Zat Padat
Pemuaian volume zat padat

Pada saat dipanaskan, setiap sisi benda (kubus) baik itu panjang, lebar dan tingginya akan memuai sebesar ΔL. Hal ini berarti akan membentuk kubus baru dengan sisi (L0+ ΔL) seperti gambar b di atas. Dengan demikian volume benda saat dipanaskan adalah:
V = (L0 + ΔL)3
V = L03 + 3L02ΔL + 3L0(ΔL)2 + (ΔL)3
Karena ΔL cukup kecil, maka nilai (ΔL)2 dan (ΔL)3 mendekati nol sehingga dapat diabaikan. Dengan anggapan ini diperoleh volume benda saat dipanaskan sebagai berikut:
V = L03 + 3L02.ΔL
Ingat pada pemuaian panjang zat padat bahwa ΔL = α.L0.ΔT, maka rumusnya menjadi:
V = L03 + 3L02.(α.L0. ΔT)
V = L03 + 3α.L03.ΔT (dalam hal ini L03 = V0)
V = V0 + 3α.V0.ΔT (untuk muai volume 3α = γ)
V = V0 + γ.V0.ΔT
atau
V = V0(1 + γ.ΔT)

Dari persamaan V = V0 + γ.V0.ΔT akan didapatkan perubahan volume suatu zat padat akibat pemuaian, yaitu:
ΔV = γ .V0.ΔT

Jadi, persamaan untuk pemuaian ruang (volume) pada zat padat dapat dirumuskan sebagai berikut.

V = V0 + ΔV

dengan:
V = volume benda saat dipanaskan (m2)
V0 = Volume benda mula-mula (m2)
γ = koefisien muai ruang (/°C)
α = koefisien muai panjang (/°C)
ΔT = perubahan suhu (°C)
T = suhu akhir (°C)
T = suhu awal (°C)

Jika perubahan suhu ΔT = T – T0 bernilai negatif, maka ΔA = A – A0 juga negatif, berarti volume benda menyusut. Rumus untuk pemuaian volume zat pada juga akan berlaku sama untuk pemuaian volume pada zat cair.

Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang konsep pemuaian volume pada zat padat silahkan perhatikan dan pahami contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal
Sebuah bejana tembaga dengan volum 200 cm3 diisi penuh dengan air pada suhu 30°C. Kemudian keduanya dipanasi hingga suhunya mencapai 80°C. Jika koefesien muai panjang tembaga 1,8 × 10-5/°C dan koefesien muai volume air 4,4 × 10-4/°C, berapa volum air yang tumpah saat itu?

Penyelesaian:
Diketahui:
Vo tembaga = Vo air = 200 cm3
T0 = 30°C
T = 80°C
α tembaga = 1,8 × 10-5/°C
γ air = 4,4 × 10-4/°C

Ditanya: V air yang tumpah = ...?
Jawab:
Untuk tembaga
γ = 3.α
γ = 3.1,8 × 10-5/°C
γ = 5,4 × 10-5/°C

Δt = T – T0
Δt = 80°C – 30°C
Δt = 50°C

V = Vo (1 + γ . ΔT)
V = 200 (1 + 5,4 × 10-5 . 50)
V = 200,54 cm3

Untuk air
V = Vo (1 + γ . ΔT)
V = 200 (1 + 4,4 × 10-4 . 50)
V = 204,40 cm3

Volume air yang tumpah (Vt) setelah pemanasan yakni:
Vt = V air – V tembaga
Vt = 204,40 – 200,54
Vt = 3,86 cm3
Jadi volume yang tumpah adalah 3,86 cm3


Nah demikian materi tentang pemuaian luas pada zat padat, jika ada permasalahan atau kendala dalam memahami materi ini, silahkan tanyakan pada kolom kometar. Kita pasti bisa.

Subscribe to receive free email updates:

0 Response to "Pemuaian Volume pada Zat Padat"