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 dapat 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 adalah besarnya pertambahan panjang setiap satuan panjang zat jika 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 setelah dipanaskan
α  = koefisien muai panjang (°C-1)
∆T = kenaikan suhu (°C-1)
Contoh
Batang suatu logam pada suhu 10o C memiliki panjang 100 cm. Tentukan panjang logam  tersebut pada suhu 310oC jika 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 jika benda padat yang memuai berbentuk kepingan persegi (plat). Berbeda dengan pemuaian panjang yang hanya memperhitungkan muai panjang, pada pemuaian luas muai lebar juga ikut diperhitungkan. Koefisien muai luas adalah 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 setelah 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 akhir !
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 adalah 100,25 cm2
d) Muai Volume Zat Padat
Jika zat padat yang dipanaskan berbentuk bangun ruang seperti bola, kubus, atau balok, maka bangun ruang tersebut mengalami pemuaian yang disebut muai volume. Pada muai volume, pemuaiannya dianggap ke semua arah. Untuk menentukan pemuaian volume zat padat, koefisien muainya adalah 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 setelah 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 sampai 80 °C. jika koefisien muai aluminium 0,0000255°C-1, tentukanlah volume pada suhu akhir !
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.


Tinggalkan Balasan

Alamat surel Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *