Konsep pemuaian luas pada zat padat sangat erat
kaitannya dengan konsep pemuaian panjang pada zat padat. Jika suatu zat padat hanya mempunyai panjang dan lebar
(tebal yang sangat tipis), misalnya sekeping logam yang berbentuk bujur sangkar
tipis dengan sisi L0. Jika sekeping logam tersebut dipanasi dengan
perubahan suhu ΔT tentu baik panjang maupun lebarnya juga akan mengalami
pemuaian atau dengan kata lain luas zat padat tersebut mengalami pemuaian. Jika
benda pada tersebut memiliki luas mula-mula adalah A0 = L02,
seperti gambar di bawah ini.
 |
| Pemuaian luas pada plat tipis |
Pada saat dipanaskan, setiap sisi benda memuai
sebesar ΔL . Hal ini berarti akan membentuk bujur sangkar baru dengan sisi (L0
+ ΔL ). Dengan demikian, luas benda saat dipanaskan adalah:
A = (L0 + ΔL )2
A = L02 + 2L0.ΔL
+ (ΔL)2
Karena ΔL cukup kecil, maka nilai ( ΔL )2
mendekati nol sehingga dapat diabaikan. Dengan anggapan ini diperoleh luas
benda saat dipanaskan seperti berikut ini.
A = L02 + 2L0.ΔL
Ingat ΔL = α.L0.ΔT, maka persamaannya
menjadi:
A = L02 + 2L0.(α.L0.ΔT)
A = L02 + 2α. L02.ΔT
A = A0 + 2α. A0.ΔT
Dalam hal ini 2α = β (untuk mencari berapa
besarnya nilai α untuk logam tertentu silahkan lihat tabelnya pada postingan “pemuaian panjang pada zat padat”), maka
persamaannya menjadi:
A = A0 + β.A0.ΔT
A = A0(1
+ β.ΔT)
Dari persamaan A = A0 + β.A0.ΔT
dengan ΔT = T – T0, maka akan didapatkan perubahan luas akibat
pemuaian, yaitu:
ΔA =
β.A0.ΔT
atau
ΔA = β.A0.(T – T0)
Jadi, persamaan untuk pemuaian luas pada zat
padat dapat dirumuskan sebagai berikut.
A = A0
+ ΔA
dengan:
A = luas benda saat dipanaskan (m2)
A0 = luas benda mula-mula (m2)
Β = koefisien muai luas (/°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 luas benda
menyusut.
Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang konsep
pemuaian luas pada zat padat silahkan perhatikan dan pahami contoh soal di
bawah ini.
Contoh
Soal
Selembar plat logam yang tipis dengan koefesien
muai panjang 12 × 10-6 /°C memiliki panjang 4 m dan lebar 20 cm
bersuhu 20 °C. Jika lembaran plat tersebut dipanaskan hingga mencapai 40 °C,
berapakah luas plat tersebut setelah dipanaskan?
Penyelesaian:
Diketahui:
p = 4 m
l = 20 cm = 0,2 m
α = 12 × 10-6 /°C
T0 = 20°C
T = 40°C
Ditanya: A = ... ?
Jawab:
A0 = p.l
A0 = 4 m . 0,2 m
A0 = 0,8 m2
ΔT = T – T0
ΔT = 40°C – 20°C
ΔT = 20°C
β = 2α
β = 2.12 × 10-6 /°C
β = 24 × 10-6 /°C
ΔA = β.A0.ΔT
ΔA = 24 × 10-6 /°C.0,8 m2.
20°C
ΔA = 384 × 10-6 m2
ΔA = 0,384 × 10-3 m2
A = L0 + ΔL
A = 0,8 m2 + 0,384 × 10-3
m2
A = 800 × 10-3 m2 + 0,384
× 10-3 m2
A = 800,384 × 10-3 m2
A = 0,800384 m2
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.
0 Response to "Pemuaian Luas pada Zat Padat"
Posting Komentar
Terima kasih sudah membaca blog ini, silahkan tinggalkan komentar dengan sopan dan tidak mengandung unsur SARA atau pornografi serta tidak ada link aktif. Mohon maaf kalau komentarnya dibalas agak lambat. Kolom komentar ini kami moderasi, jadi kalau ada komentar yang tidak sesuai dengan ketentuan tidak akan dipublikasikan.