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.
Besarnya muai luas pada suatu bahan dapat dirumuskan dengan persamaan berikut.
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
Artikel
Terkait
Jakarta -
Pernahkah kamu melihat pintu atau jendela rumah mengalami perubahan menjadi lebih berat dan tidak pas dengan kusennya? Fenomena ini bisa terjadi karena ada pemuaian lho, detikers!
Pemuaian adalah fenomena perubahan atau bertambahnya dimensi atau ukuran benda yang disebabkan oleh kenaikan suhu panas pada benda tersebut.
Dikutip dari laman sumber belajar Kemdikbud, memuai adalah peristiwa peningkatan suhu pada zat yang membuat bentuk zat tersebut berubah menjadi lebih luas, lebar, panjang, atau besaran volumenya bertambah.
Pemuaian bisa terjadi di beberapa zat seperti zat padat, cair maupun gas. Setiap benda yang memuai berbeda satu sama lain tergantung suhu, koefisien muai panjang atau daya muai benda tersebut. Efek terjadinya pemuaian ini seringkali dimanfaatkan untuk pengembangan berbagai jenis teknologi.
Setelah kamu memahami apa yang dimaksud dengan pemuaian, lantas seperti apa, ciri-ciri, jenis, rumus dan contohnya dalam kehidupan sehari-hari? Simak penjelasan lengkapnya berikut ini.
Ciri-ciri dan Contoh Benda Mengalami Pemuaian
Tahukah kamu, ciri-ciri benda yang mengalami pemuaian adalah adanya perubahan fisik pada bentuk maupun struktur, terjadi perubahan suhu karena dipanaskan, dan mengalami perubahan luas.
Suatu benda mengalami pemuaian umumnya berasal dari golongan benda yang mudah memuai saat kena suhu panas. Benda yang mengalami pemuaian adalah besi, lembaran kaca, air raksa, dan lainnya.
Sementara itu, ada juga benda yang sukar memuai karena daya muai yang dimiliki rendah dan kurang sehingga sulit melihat hasil pemuaian pada benda tersebut.
Contoh pemuaian dalam kehidupan sehari-hari misalnya ketika sebuah gelas kaca tiba-tiba pecah atau retak saat dituang air panas. Hal ini terjadi karena pemuaian tidak merata ke seluruh bagian gelas.
Peristiwa lain bisa kamu temui pada sambungan rel kereta api yang membuat celah antara batang rel. Peristiwa tersebut digunakan agar terdapat ruang muai saat terjadi peningkatan suhu panas sehingga rel tidak berubah bentuk atau besaran.
Selain itu, contoh peristiwa yang memanfaatkan sifat pemuaian adalah penggunaan termometer untuk mengukur suhu panas dalam tubuh kita.
Jenis Pemuaian Zat Padat dan Rumusnya
Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, pemuaian terjadi setidaknya pada tiga jenis zat yaitu padat, cair, dan gas, seperti dikutip dari Modul Fisika XI yang disusun oleh Kusrini [2020].
Jenis pemuaian ini terjadi pada satu benda padat misalnya bingkai jendela, rel kereta api, atau kabel listrik. Pada benda padat, pemuaian zat dapat mengubah koefisien panjang, luas, dan volume. Berikut ini penjelasan jenis pemuaian pada zat padat dan rumusnya.
1. Muai Panjang
Koefisien muai panjang adalah faktor terjadinya pemuaian panjang yang dipengaruhi jenis benda dan bahan. Secara matematis persamaan untuk mengetahui bertambahnya panjang benda setelah memuai adalah berikut rumusnya
Rumus Pemuaian Panjang
|
2. Muai Luas
Logam yang berbentuk lempengan tipis saat terjadi pemanasan akan mengalami muai luas. Peristiwa ini bisa kamu amati pada kaca jendela. Suhu kaca yang meningkat menyebabkan pemuaian sehingga kaca menjadi bertambah besar dari semula.
Rumus Muai Luas
|
3. Pemuaian Volume
Apabila benda yang dipanaskan bentuknya kubus, balik atau benda pejal, muai volume merupakan komponen dominan yang perlu diperhatikan. Perubahan volume tergantung jenis bahan dan berbanding lurus dengan perubahan suhu dan volume awal.
Rumus Muai Volume
|
Dari penjelasan di atas, dapat kita simpulkan pemuaian adalah perubahan atau bertambahnya ukuran berupa panjang, luas, dan volume pada suatu zat yang diakibatkan oleh peningkatan suhu panas.
Simak Video "Konsep Multiverse dalam Sudut Pandang Agama"
[pal/pal]