Pemuaian Zat Padat
 |
| Pemuaian pada zat padat terdiri dari muai panjang, luas dan volume |
a) Macam-macam Pemuaian pada Zat Padat
Zat padat apabila dipanaskan mengalami pemuaian panjang, luas dan volume.
b) Muai Panjang Zat Padat
Muai panjang sanggup diamati pada benda padat yang berbentuk batang. Jika suhu semakin tinggi, pertambahan panjang akan semakin besar. Selain itu, muai panjang bergantung pada jenis zat. Koefisien muai panjang (α) suatu zat yakni besarnya pertambahan panjang setiap satuan panjang zat kalau suhunya dinaikkan sebesar 1 °C.
Persamaan Muai Panjang:
lt = l0 + ∆l atau lt = l0 (1 + (α ·∆T)
Keterangan:
∆l = pertambahan panjang (m)
l0 = panjang mula-mula (m)
lt = panjang benda sehabis dipanaskan
α = koefisien muai panjang (°C-1)
∆T = kenaikan suhu (°C-1)
Contoh
Batang suatu logam pada suhu 10o C mempunyai panjang 100 cm. Tentukan panjang logam tersebut pada suhu 310oC kalau α = 1,2 x 10-5/oC.
Diketahui : lo = 100 cm
Δt = t2-t1 = 310 o – 10 o = 300o C
Ditanya : l = ?
Jawab : l = lo (1 + α Δt)
= 100 (1 + 1,2 x 10-5/oC x 300o C)
= 100 + 0,36 cm
= 100,36 cm
c) Muai Luas Zat Padat
Pemuaian luas terjadi kalau benda padat yang memuai berbentuk cuilan persegi (plat). Berbeda dengan pemuaian panjang yang hanya memperhitungkan muai panjang, pada pemuaian luas muai lebar juga ikut diperhitungkan. Koefisien muai luas yakni dua kali koefisien muai panjang. Secara matematis koefisien muai luas dituliskan sebagai berikut β = 2α.
Persamaan Muai Luas
At = A0 (1 + (β · ∆T) atau At = A0 (1 + (2 α · ∆T)
Keterangan:
∆A = pertambahan luas (m2)
β = koefisien muai luas = 2α (°C-1)
α = koefisien muai panjang (°C-1)
∆T = kenaikan suhu (°C)
At = luas benda sehabis dipanaskan (m2)
A0 = luas benda mula-mula (m2)
Contoh
Sebuah plat aluminium yang berbentuk persegi mempunyai sisi 10 cm dan suhu 30 °C. Kemudian plat tersebut dipanaskan hingga mencapai suhu 80 °C. Jika koefisien muai panjang aluminium 0,0000255 °C-1, tentukanlah luas plat aluminium pada suhu simpulan !
Diketahui:
luas mula-mula (A0) = (10 cm)2 = 100 cm2
kenaikan suhu (ΔT) = 80 °C – 30 °C = 50 °C
koefisien muai luas (β) = 2.(0,0000255 °C-1) = 0,00005 °C-1
Ditanyakan: ΔA = ?
Jawab:
At = A0 (1 + (β · ∆T)
= 100 cm2 {1 + (0,00005°C-1 x 50 °C)}
= (100 cm2) + 100 x {(0,00005°C-1) × (50 °C)}
= 100 cm2 + 0,25 cm2
Jadi, luas aluminium tersebut yakni 100,25 cm2
d) Muai Volume Zat Padat
Jika zat padat yang dipanaskan berbentuk berdiri ruang menyerupai bola, kubus, atau balok, maka berdiri ruang tersebut mengalami pemuaian yang disebut muai volume. Pada muai volume, pemuaiannya dianggap ke semua arah. Untuk memilih pemuaian volume zat padat, koefisien muainya yakni tiga kali koefisien muai panjang, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut γ = 3α
Persamaan Muai Volume
Vt = V0 (1 + γ. ΔT ) atau Vt = V0 (1 + 3 α . ΔT )
Keterangan:
ΔV = pertambahan volume (m3)
V0 = volume mula-mula (m3)
Vt = volume benda sehabis dipanaskan (m3)
γ = koefisien muai volume = 3α (°C-1)
ΔT = kenaikan suhu (°C)
Contoh
Sebuah aluminium berbentuk kubus dengan rusuk 3 cm dipanaskan dari 20 °C hingga 80 °C. kalau koefisien muai aluminium 0,0000255°C-1, tentukanlah volume pada suhu simpulan !
Diketahui:
volume mula-mula (V0) = (3 cm)3 = 27 cm3
kenaikan suhu (ΔT) = 80 °C – 20 °C = 60 °C
koefisien muai volume (γ) = 3 (0,0000255 °C-1) = 0,0000765 °C-1
Ditanyakan Vt = ?
Jawab:
Vt = V0 (1 + γ. ΔT )
= 27 cm3 × (1 + 0,0000765°C-1 × 60°C)
= 27 cm3 + {27 cm3 x (0,0000765°C-1 × 60°C)}
= 27 cm3 + 0,12393 cm3
Jadi, volume aluminium pada suhu 60°C adalah 27,12393 cm3.
Referensi:
Ilmu Pengetahuan Alam 1: SMP/MTs kelas VII/ Wasis, Sugeng Yuli Irianto - Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2008.
0 Response to "Pemuaian Zat Padat"
Posting Komentar