PEMUAIAN ZAT

Pemuaian adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor). Singkatnya, pemuaian adalah perubahan benda yang terjadi karena panas. Pemuaian tiap-tiap benda akan berbeda, tergantung pada suhu di sekitar dan koefisien muai atau daya muai dari benda tersebut. 

Benda-benda pada umumnya akan memuai pada saat dipanaskan. Akan tetapi, ada beberapa manfaat dari pemuaian, antara lain pengelingan pelat logam pada pembuatan badan kapal, keping bimetal yang dimanfaatkan pada sakelartermal, termostat bimetal, dan lampu sen mobil. Macam-macam pemuaian sebagai berikut.

Pemuaian Zat Padat

Benda-benda padat jika terkena panas akan mengalami tiga pemuaian, yaitu muai panjang, muai luas, dan muai volume.

a.Muai panjang

Keterangan

L₁ = panjang batang mula-mula (m)
α = koefisien muai panjang (/°C)
∆T = kenaikan suhu (°C)
∆L = pertambahan luas (m²)
β = koefisien muai luas (/°C)=2α

 

b. muai luas

γ= koefisien muai ruang / volume (/°C)
L2 =panjang batang akhir (m)
∆A = pertambahan panjang (m)
A₁ = luas mula-mula (m²)
A₂ = luas akhir (m²)
V₁ = volume awal (m³)
V₂ = volume akhir (m³)
∆V = pertambahan volume (m³)

 

c. Muai Ruang / Volume

∆T = V₁ . γ. ∆T
Atau
V₂ = V₁ (1 + γ . ∆T)
γ= 3α

Hubungan ketiga koefisien muai:  

Contoh soal:

Sebuah silinder gelas volume nya 2 liter dan suhunya 40°C dipanaskan hingga 50°C . hitunglah volume gelas setelah dipanaskan jika koefisien muai panjangnya 9. 10^-6/°C.

Pembahasan:

Vo = 2 liter
α= 9. 10^-6/°C
∆T = T2 – T1
= 50 – 40 = 10 °C
Vt = Vo ( 1 + γ . ∆T)
Vt = Vo ( 1 + 3. α. ∆T)
= 2 (1 + 3 . 9 . ∆T)
= 2 (1 + 3 . 9 . 10^-6  .10)
= 2, 00054 liter

 

LIHAT CONTOH SOAL PEMUAIAN ZAT PADAT DI SINI

https://www.fisikabc.com/2018/05/contoh-soal-pemuaian-panjang-luas-volume.html

Pemuaian zat cair

Pada umumnya semua benda akan memuai jika dipanaskan, tetapi tidak bemikian dengan air. Pemanasan air dari suhu 1-4°C mengalami penyusutan, kemudian setelah 4°C mengalami pemuaian. Gelaja ini disebut anomaly air. Volume air yang dipanaskan diatas suhu 4°C dapat ditentukan dngan rumus berikut.

V2 = V1 ( 1 + γ ∆T)

Keterangan :
V2 = volume sekarang/akhir (m3)
V1 = volume mula-mula (m3)
γ = koefisien muai volume (/°C)

Ketika volumenya berubah menjadi V2 , massa jenis zat cait juga berubah menajadi p2 , dimana:

Contoh Soal

Sebuah panci berisi air penuh dengan volume 6 liter. Air dalam panci tersebut kemudian dipanaskan, sehingga mengalami kenaikan suhu sebanyak 80oC. Berapakah volume air yang akan tumpah dari panci tersebut? (koefisien muai air = 0,004/oC)

Pembahasan :

Diketahui :

Vo = 6 liter

ΔT = 80oC
γ = 0,004/oC

Ditanyakan : ΔV = …. ?

Jawab :

Volume air yang tumpah sama dengan penambahan volume air akibat pemanasan.

ΔV = Vo.γ.ΔT

ΔV  = 6 x 0,004 x 80

ΔV  = 1,92 liter

Jadi volume air yang tumpah sebesar 1,92 liter.

Pemuaian Gas

Gas hanya mengalami pemuaian ruang saja dan besar koefisien muai ruangan sama untuk semua jenis gas yaitu:

 

Kondisi gas sangat dipengaruhi oleh volume (V), tekanan (P), dan suhu (T). Hal ini sesuai dengan Hukum Boyle-Gay Lussac sebagai berikut.

 

Keterangan:

P₁ = tekanan gas mula-mula (N/m₂)
V₁ = volume gas mula-mula (m₃)
T₁ = suhu awal (K)
P₂ = tekanan gas akhir ( N/m₂)
V₂ = volume gas akhir ( m₃)
T₂= suhu akhir (K)

 

Contoh Soal

Gas dalam ruang tertutup bersuhu 27°C dengan volume 5 L, kemudian volumenya menjadi 5,5 L setelah suhunya dinaikan dalam tekanan yang tetap. Tentukan suhu akhir gas tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

T1 = 27°C = 300 K

V1 = 5L

V2 = 5,5L

Ditanyakan: T = ?

Jawab:

V1/T1 = V2/T2

5L/300 K = 5,5L/T2

T2 = 5,5 x 300 K/5

T2 = 330 K

T2 = 57°C

 

Gas dalam ruang tertutup sebanyak 5 L, suhunya diubah menjadi dua kali semula pada tekanan yang sama. Tentukan  volume akhir gas tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

V1 = 5 L

T2 = 2T1

Ditanyakan: V2 = ?

Jawab:

V1/T1 = V2/T2

5L/T1 = V2/2T1

V2 = 2 x 5L

V2 = 10L