Alat
yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat padat disebut Muschen Broek.
Dalam eksperimen yang dilakukan menunjukkan bahwa hampir semua benda padat
apabila dipanaskan mengalami perubahan panjang, luas dan volume. Berikut akan
dijelaskan pemuaian zat padat yang meliputi pemuaian panjang, pemuaian luas,
dan pemuaian volume.
Pemuaian Panjang Zat Padat
Zat
padat adalah zat yang memiliki partikel-partikel yang sangat berdekatan dan
teratur. Apabila dipanaskan, partikelnya bergetar dan saling menjauh.
Akibatnya, ukuran zat padat membesar yang disebut memuai. Sebaliknya apabila
didinginkan partikel-partikelnya saling mendekat, akibatnya ukuran zat padat
mengecil yang disebut menyusut. Pada umumnya zat padat apabila dipanaskan akan
memuai.
Faktor
yang mempengaruhi pemuaian adalah:
1) Panjang benda.
Semakin panjang ukuran suatu benda padat yang dipanaskan, maka semakin besar
pemuaiannya. Contohnya, sebuah batang besi yang panjangnya 1 m sebelum
dipanaskan akan memuai menjadi dua kali lipat dari pemuaian batang besi lainnya
yang panjangnya 0,5 m sebelum dipanaskan.
2) Besarnya perubahan suhu.
Semakin besar perubahan suhu yang dialami suatu benda antara sebelum dan
sesudah dipanaskan, semakin besar pula pemuaiannya. Contohnya ada dua batang
besi, yaitu batang besi A panjangnya 1 m suhu awalnya 30°C dipanaskan sampai
suhu 100°C, sedangkan besi B panjangnya 1 m dengan suhu awalnya 30°C dipanaskan
sampai suhu 80°C. Maka setelah dipanaskan pemuaian panjang besi A lebih besar
dari besi B, karena besi A mengalami perubahan suhu sebesar 70°C, sedangkan
besi B mengalami perubahan suhunya sebesar 50°C.
3) Jenis zat padatnya.
Misalnya aluminium, pemuian aluminium lebih besar dibanding baja dan tembaga.
Hal ini berarti pertambahan panjang alumunium lebih besar dari tembaga dan
baja. Contohnya apabila panjang aluminium sebelum dipanaskan 1 meter, dan
setelah dipanaskan 1°C bertambah 0,000026 meter, apabila panjang tembaga
sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan 1°C bertambah 0,000017
meter, dan apabila panjang besi sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan
bertambah 0,000011 meter. Angka pertambahan panjang untuk setiap 1 m bahan
dengan kenaikan suhu 1°C disebut koefisien
muai panjang. Lambang koefisien muai panjang α (dibacanya alpha) dan
satuannya meter per derajat Celsius (m/°C).
Besarnya
koefisien muai panjang pada beberapa zat dapat diamati pada tabel berikut ini.
Besarnya
muai panjang pada suatu bahan dapat dirumuskan dengan persamaan berikut.
Keterangan:
L
= panjang setelah pemanasan atau pendinginan (m) atau (cm)
L
o = panjang awal (m) atau (cm)
α
= koefisien muai panjang ( /0C )
t1
= suhu mula-mula ( 0C )
t2
= suhu akhir ( 0C )
Proses Pemuaian Luas pada Zat Padat
Sama
halnya pada pemuaian panjang pada zat padat, semua zap padat jika dipanaskan
akan mengalami pemuaian luas. Akan tetapi koefisien muai luas zat padat sama
dengan dua (2) kali koefisien muai panjang zat padat tersebut.
Keterangan
A
= luas setelah pemanasan atau pendinginan (m2) atau (cm2)
Ao
= luas awal (m2) atau (cm2)
β=
koefisien muai luas ( /0C )
t1
= suhu mula-mula ( 0C )
t2
= suhu akhir ( 0C )
Catatan
β
= 2 α
Proses Pemuaian Volume pada Zat Padat
Pasti
kamu pernah mengalami peristiwa pemuaian lainnya seperti pada saat menutupkan
pintu, daun pintu tidak dapat menutup rapat pada kusen pintunya. Begitu juga
pada saat menutupkan jendela, kaca jendela tidak pas pada saat ditutupkan ke
bingkainya. Peristiwa itu disebabkan karena daun pintu dan jendela kaca memuai,
sehingga sulit dimasukkan pada tempatnya. Pemuaian seperti ini disebabkan oleh
adanya penambahan pada seluruh bagiannya pada dimensi panjang, lebar, dan tebal
yang disebut pemuaian volume atau pemuaian ruang.
Bola
besi sebelum dipanaskan dapat memasuki gelang logam. Setelah bolanya dipanaskan
bola tidak masuk ke dalam gelang. Kejadian ini menunjukkan adanya pemuaian pada
bola yang berupa volumenya memuai. Pemuaian volume atau muai ruang ini
dipengaruhi oleh koefisien muai ruang, yaitu angka yang menyatakan pertambahan
setiap satuan volume apabila suhunya dinaikan.
Besarnya muai luas pada suatu bahan dapat dirumuskan dengan persamaan berikut.
Keterangan
V
= volume setelah pemanasan atau pendinginan (m3) atau (cm3)
Vo
= volume awal (m3) atau (cm3)
γ
= koefisien muai volume ( /0C)
t1
= suhu mula-mula (0C)
t2
= suhu akhir (0C)
Catatan
γ
= 3 α
terima kasih y :)
BalasHapusterima kasih atas sharing pengetahuanya, sangat bermanfaat.
BalasHapus@Fadhillah dan Kaktus, terima kasih atas kunjungannya.
BalasHapus