Pemuaian
Pemuaian merupakan gerakan atom penyusun benda karena mengalami pemanasan. Kenaikkan suhu suatu benda akan menyebabkan getaran antaratom makin cepat sehingga jarak antaratom menjadi lebih lebar. Karena adanya getaran atom inilah yang menjadikan benda tersebut memuai ke segala arah. Pemuaian dapat dialami zat padat, cair, dan gas.
Pemuaian Zat Padat
Pada dasarnya zat memuai ke segala arah. Tetapi biasaya jenis pemuaian dibedakan berdasarkan sifat yang paling menonjol, contohnya pada kabel pemuaian yang paling diperhitungkan adalah pemuaian panjangnya. Walaupun sesunggunya kabel mengalami pemuaian volume, akan tetapi jika dibandingkan dengan pemuaian panjangnya pemuaian volume kabel relatif kecil sehingga terkadang diabaikan.
 |
| Kabel dibuat kendor agar tidak putus saat memuai *gambar : pinterest.com |
Sekarang kita akan mempelajari pemuaian panjang, luas, dan volume. Faktor yang mempengaruhi besar pemuaian yang dialami suatu benda ada tiga hal, yaitu ukuran awal benda, karakteristik bahan, dan besar perubahan suhu benda.
Setiap zat padat mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan pertambahan panjang zat apabila suhunya dinaikkan 1° C. Semakin besar koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar pertambahan panjangnya. Begitu pula sebaliknya, zat yang nilai koefisien muai panjangnya kecil , maka semakin kecil pula pertambahan panjangnya jika dipanaskan.
a. Pemuaian Panjang
Zat padat yang berukuran panjang dengan luas penampang kecil, seperti pada kabel dan rel kereta api, pemuaian pada luas penampangnya biasanya akan diabaikan. Kita hanya akan memperhatikan pemuaian pada pertambahan panjangnya.
Jika sebuah batang mempunyai panjang mula-mula l1, koefisien muai panjang (a), suhu mula-mula T1, lalu dipanaskan sehingga panjangnya menjadi l2 dan suhunya menjadi T2, maka rumus panjang benda setelah di panaskan adalah sebagai berikut:
maka rumus panjang benda setelah memuai menjadi seperti berikut:
dengan:
l1 : panjang batang mula-mula (m)
l2 : panjang batang setelah dipanaskan (m)
∆l : selisih panjang batang = l2 – l1
a : koefisien muai panjang (l°C)
T1 : suhu batang mula-mula (°C)
T2 : suhu batang setelah dipanaskan (°C)
∆T : selisih suhu (°C) = T2 – T1
b. Pemuaian Luas
Pada benda dengan bentuk lempengan plat, akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar, karena ketebalannya sangat tipis maka pemuaiannya diabaikan. Hal ini berarti lempengan tersebut mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Karena pemuaian luas terdiri dari pertambahan panjang dan pertambahan lebar maka besarnya koefisien muai luas (b) sama dengan dua kali muai panjang(a).
Rumus luas benda yang dipanaskan adalah sebagai berikut.
maka rumus pemuian luas pada benda yang dipanaskan dapat dituliskan:
dengan:
A1 : luas bidang mula-mula (m2)
A2 : luas bidang setelah dipanaskan (m2)
b : koefisien muai luas (/°C)
∆T : selisih suhu (°C)
c. Pemuaian Volume
Suatu benda yang mempunyai tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi), seperti bola dan balok, jika dipanaskan akan mengalami pemuaian volume, yakni bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat padat tersebut. Pemuaian volume juga tergantung dari jenis zat.
Jika volume benda mula-mula V1, suhu mula-mula T1, koefisien muai ruang g, maka setelah dipanaskan volumenya menjadi V2, dan suhunya menjadi T2,
Rumus pemuaian volumenya adalah sebagai berikut:
Karena g = 3a ,
maka rumus pemuaian volumenya dapat dituliskan menjadi:
Keterangan:
V1 : volume benda mula-mula (m3)
V2 : volume benda setelah dipanaskan (m3)
g : koefisien muai ruang (/°C)
∆T : selisih suhu (°C)
EmoticonEmoticon