Sobat Aku-Pembelajar, apa yang terjadi pada benda jika suhunya berubah? Salah satu perubahan yang terjadi pada benda adalah ukuran benda itu berubah. Jika suhu benda naik, secara umum ukuran benda bertambah. Peristiwa ini disebut pemuaian
1. Pemuaian Zat Padat
Zat padat dapat mengalami pemuaian. Gejala ini memang sulit untuk diamati secara langsung, tetapi seringkali kamu dapat melihat pengaruhnya. Misalnya, saat kamu menuangkan air panas ke dalam gelas, tiba-tiba gelas itu retak. Retaknya gelas ini karena terjadinya pemuaian yang tidak merata pada gelas itu. Kamu akan pelajari lebih dalam tentang pemuaian pada zat padat.
Pada umumnya, benda atau zat padat akan memuai atau mengembang jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Pemuaian dan penyusutan ituterjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Jika benda padat dipanaskan, suhunya akan naik. Pada suhu yang tinggi, atom dan molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan memuai ke segala arah.
Para perancang bangunan, jembatan, dan jalan raya harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan bahan karena perubahan suhu. Jembatan umumnya dibuat dari besi baja yang saling disambungkan satu dengan lainnya. Untuk itu, agar sambungan besi baja tidak melengkung karena memuai akibat terik panas matahari atau menyusut di malam hari, sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan lainnya. Harus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan itu.
1. Pemuaian Zat Padat
Zat padat dapat mengalami pemuaian. Gejala ini memang sulit untuk diamati secara langsung, tetapi seringkali kamu dapat melihat pengaruhnya. Misalnya, saat kamu menuangkan air panas ke dalam gelas, tiba-tiba gelas itu retak. Retaknya gelas ini karena terjadinya pemuaian yang tidak merata pada gelas itu. Kamu akan pelajari lebih dalam tentang pemuaian pada zat padat.
Pada umumnya, benda atau zat padat akan memuai atau mengembang jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Pemuaian dan penyusutan ituterjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Jika benda padat dipanaskan, suhunya akan naik. Pada suhu yang tinggi, atom dan molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan memuai ke segala arah.
Para perancang bangunan, jembatan, dan jalan raya harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan bahan karena perubahan suhu. Jembatan umumnya dibuat dari besi baja yang saling disambungkan satu dengan lainnya. Untuk itu, agar sambungan besi baja tidak melengkung karena memuai akibat terik panas matahari atau menyusut di malam hari, sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan lainnya. Harus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan itu.
Bimetal dibuat berdasarkan sifat pemuaian zat padat. Bimetal antara lain dimanfaatkan pada termostat. Prinsip kerja termostat sebagai berikut. Jika udara di ruangan dingin, keping bimetal pada gambar 4.15 akan menyusut, membengkok ke kiri, dan menyentuh logam biasa sehingga kedua ujungnya saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan rangkaian tertutup dan menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat. Jika untuk mengontrol ruangan berpendingin, cara kerjanya serupa. Saat ruangan mulai panas, termostat bengkok dan menghubungkan rangkaian listrik sehingga pendingin kembali bekerja.
Hasil percobaanmu menunjukkan jika panjang logam mula-mula sama, untuk logam yang berbeda ternyata pertambahan panjangnya benda karena pemuaiannya juga berbeda. Besaran yang menentukan pemuaian panjang zat padat adalah koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat padat adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang zat itu jika suhunya dinaikkan 1oC .
Sebagai contoh, jika muai panjang kaca 9 x 10-6/oC berarti jika 1 meter kaca suhunya bertambah 1oC maka panjangnya bertambah 0,000009 meter. Tabel 4.1 menunjukkan koefisien muai panjang beberapa bahan. Berdasarkan tabel tersebut, mengapa alat laboratorium kaca Pyrex?
Sebagai contoh, jika muai panjang kaca 9 x 10-6/oC berarti jika 1 meter kaca suhunya bertambah 1oC maka panjangnya bertambah 0,000009 meter. Tabel 4.1 menunjukkan koefisien muai panjang beberapa bahan. Berdasarkan tabel tersebut, mengapa alat laboratorium kaca Pyrex?
b. Pemuaian Luas dan Volume Zat Padat
Jika suatu benda berbentuk lempengan dipanaskan, pemuaian terjadipada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut pemuaian luas.Pemasangan pelat-pelat logam selalu memperhatikan terjadinya pemuaian luas.Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Berdasarkan data dalam Tabel 7.1, maka lempengan baja memiliki koefisien muai luas sebesar 0,000022/oC.
Bagaimanakah pemuaian yang dialami oleh kelereng dan balok besi jika kedua benda tersebut dipanaskan? Benda-benda yang berdimensi tiga (memiliki panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami muai ruang jika dipanaskan. Pemuaian ruang memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang. Balok baja jika dipanaskan akan memuai dengan koefisien muai sebesar 0,000033/oC.
Pernahkah kamu menjumpai daun pintu tidak dapat ditutupkan pada bingkai pintunya? Kaca jendela tidak dapat masuk ke dalam bingkainya? Hal itu terjadi karena pemasangan daun pintu dan kaca jendela terlalu rapat dengan bingkainya sehingga ketika terjadi pemuaian atau penyusutan tidak tersedia lagi rongga yang cukup.
Perlu Diketahui
Partikel-partikel zat padat selalu bergerak (bergetar). Gerakan partikel makin cepat sehingga memerlukan ruangan antara partikel yang lebih besar. Jarak antara partikel makin besar, zat padat itu memuai, bertambah panjang, bertambah luas, dan akhirnya bertambah volumenya.
2. Pemuaian Zat Cair dan Gas
Sebagaimana zat padat, zat cair juga memuai jika dipanaskan. Bahkan, pemuaian zat cair relatif lebih mudah atau lebih cepat teramati dibandingkan dengan pemuaian zat padat. Gas juga memuai jika dipanaskan. Sifat pemuaian gas harus diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika memompa ban sepeda jangan terlalu keras, seharusnya sesuai ukuran. Carilah contoh gejala dan pemanfaatan pemuaian zat cair dan gas dalam kehidupan sehari-hari!
Jika suatu benda berbentuk lempengan dipanaskan, pemuaian terjadipada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut pemuaian luas.Pemasangan pelat-pelat logam selalu memperhatikan terjadinya pemuaian luas.Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar dua kali koefisien muai panjang. Berdasarkan data dalam Tabel 7.1, maka lempengan baja memiliki koefisien muai luas sebesar 0,000022/oC.
Bagaimanakah pemuaian yang dialami oleh kelereng dan balok besi jika kedua benda tersebut dipanaskan? Benda-benda yang berdimensi tiga (memiliki panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami muai ruang jika dipanaskan. Pemuaian ruang memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang. Balok baja jika dipanaskan akan memuai dengan koefisien muai sebesar 0,000033/oC.
Pernahkah kamu menjumpai daun pintu tidak dapat ditutupkan pada bingkai pintunya? Kaca jendela tidak dapat masuk ke dalam bingkainya? Hal itu terjadi karena pemasangan daun pintu dan kaca jendela terlalu rapat dengan bingkainya sehingga ketika terjadi pemuaian atau penyusutan tidak tersedia lagi rongga yang cukup.
Perlu Diketahui
Partikel-partikel zat padat selalu bergerak (bergetar). Gerakan partikel makin cepat sehingga memerlukan ruangan antara partikel yang lebih besar. Jarak antara partikel makin besar, zat padat itu memuai, bertambah panjang, bertambah luas, dan akhirnya bertambah volumenya.
2. Pemuaian Zat Cair dan Gas
Sebagaimana zat padat, zat cair juga memuai jika dipanaskan. Bahkan, pemuaian zat cair relatif lebih mudah atau lebih cepat teramati dibandingkan dengan pemuaian zat padat. Gas juga memuai jika dipanaskan. Sifat pemuaian gas harus diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya ketika memompa ban sepeda jangan terlalu keras, seharusnya sesuai ukuran. Carilah contoh gejala dan pemanfaatan pemuaian zat cair dan gas dalam kehidupan sehari-hari!
Perlu Diketahui
Botol kemasan sirop, kecap, saos, minyak goreng, tidak pernah diisi penuh agar tidak tumpah jika memuai.
Penerapan
1. Mengapa kabel listrik bertegangan tinggi dipasang agak kendur?
2. Pada suhu 0 oC, panjang sebatang besi adalah 200 cm. Jika suhu besi dinaikkan menjadi 100oC, ternyata panjang besi itu menjadi 200,24 cm. Tentukan koefisien muai panjang besi.
3. Panjang sebatang baja pada 20oC adalah 40 cm. Jika koefisien muai panjang baja 0,00002/oC, berapa panjangnya pada suhu 70oC?
Botol kemasan sirop, kecap, saos, minyak goreng, tidak pernah diisi penuh agar tidak tumpah jika memuai.
Penerapan
1. Mengapa kabel listrik bertegangan tinggi dipasang agak kendur?
2. Pada suhu 0 oC, panjang sebatang besi adalah 200 cm. Jika suhu besi dinaikkan menjadi 100oC, ternyata panjang besi itu menjadi 200,24 cm. Tentukan koefisien muai panjang besi.
3. Panjang sebatang baja pada 20oC adalah 40 cm. Jika koefisien muai panjang baja 0,00002/oC, berapa panjangnya pada suhu 70oC?
Sumber Materi:
- Buku Elektronik IPA VII Kemdikbud Edisi Revisi 2017
Tags
IPA Terpadu 7