Rumus Pemuaian

Rumus Pemuaian

15810
6
SHARE

Pernahkah sahabat bangkusekolah memperhatikan kaca dirumah dipasang longgar pada tempatnya ? mengapa petugasnya tidak memasang dengan kencang sehingga, tidak ada celah antara kaca dan tempatnya ? Ada ilmu fisika yang belaku disini, yaitu pemuaian. Kita akan membahas tentang pemuaian, rumus pemuaian, manfaat serta masalah yang ditimbulkan akibat pemuaian.

Arti Pemuaian

Pemuaian adalah perubahan ukuran suatu benda. Pemuaian bisa terjadi pada zat padat, zat cair maupun zat gas.

Pemuaian Zat Padat

Contoh pemuaian zat padat yaitu kabel listrik yang kendor pada siang hari, rel kereta api yang bertambah panjang bila terkena panas. Terdapat tiga jenis pemuaian pada zat padat yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas dan pemuaian volume. Berikut ini akan kita bahas satu persatu tentang jenis-jenis pemuaian tersebut.

Rumus Pemuaian Panjang

Bila suatu kawat yang tipis dipanaskan, maka akan terjadi perubahan ukuran panjang kawat tersebut. Perubahan ukuran tersebut merupakan salah satu contoh pemuaian panjang. Besarnya panjang zat padat untuk setiap kenaikan 1oC pada zat sepanjang 1 m disebut dengan koefisien muai panjang (α). 

Hubungan antara panjang, suhu dan koefisien muai panjang dapat ditulis sebagai berikut :

ΔL = Lo.α.ΔT

L = Lo.(1+α.ΔT)

L = panjang akhir (m)

Lo = panjang mula-mula (m)

ΔL = pertambahan panjang (m)

α = koefisien muai panjang (/oC)

ΔT = kenaikan suhu (oC)

Rumus Pemuaian Luas

Saat pelat besi dipanaskan maka akan ada perubahan ukuran panjang dan lebar dari pelat tersebut. Perubahan tersebut merupakan salah satu contoh pemuaian luas. Pertambahan luas zat padat untuk setiap kenaikan 1oC pada zat seluas 1 m2 disebut dengan koefisien muai luas (β).

Hubungan antara luas, suhu dan koefisien muai luas dapat ditulis sebagai berikut :

ΔA = Ao.β.ΔT

A = Ao.(1+β.ΔT)

A = luas akhir (m2)

Ao = luas mula-mula (m2)

ΔA = pertambahan luas (m2)

β = 2α koefisien muai luas (/oC)

ΔT = kenaikan suhu (oC)

Rumus Pemuaian Volume

Bila suatu balok logam dipanaskan maka akan ada perubahan volume. Perubahan volume tersebut merupakan salah satu contoh pemuaian volume.

Hubungan antara volume, suhu dan koefisien muai luas adalah sebagai berikut :

ΔV = Vo.γ.ΔT

V = Vo.(1+γ.ΔT)

V = volume akhir (m3)

Vo = volume mula-mula (m3)

ΔV = pertambahan volume (m3)

γ = 3αkoefisien muai volume (/oC)

ΔT = kenaikan suhu (oC)

Perlu diingat bahwa :

β = 2α 

γ = 3α 

Pemuaian Zat Cair

Pada zat cair, pemuaian terjadi pada pemuaian volume. Contoh dari pemuaian zat cair yaitu bila kita merebus air dan air tersebut mendidih maka akan akan ada air yang tumpah.

Hubungan antara volume, suhu dan koefisien muai volume pada zat cair dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut :

ΔV = Vo.b.ΔT

V = Vo.(1+b.ΔT)

V = volume akhir (m3)

Vo = volume mula-mula (m3)

ΔV = pertambahan volume (m3)

b = koefisien muai volume zat cair (/oC)

ΔT = kenaikan suhu (oC)

Pemuaian Zat Gas

Contoh dari pemuaian zat gas yaitu, balon udara atau ban kendaraan yang meletus akibat terkena panas. Terdapat hal yang mempengaruhi pemuaian gas, yaitu tekanan.

Berikut ini adalah beberapa hukum tentang pemuaian gas :

Hukum Boyle (1662) – Robert Boyle

Untuk jumlah tetap gas ideal tetap disuhu yang sama, tekana dan volume merupakan proporsional terbalik, dimana yang satu ganda, yang satu setengahnya

Secara matematis dapat dituliskan :

pV = k

p = sistem tekanan

V = volume udara

k = konstanta

Persamaan hukum Boyle adalah sebagai berikut :

p1V1 = p2V2

Hukum Charles (1787) – Jacques Charles

Secara matematis hukum charles ditulis :

V / T = k

dimana

P = tekanan gas

T = temperatur gas (dalam kelvin)

k = konstanta

Hukum Gay-Lussac (1802) – Joseph Louis Gay-Lussac

Tekanan dari sejumlah tetap gas pada volume yang tetap berbanding lurus dengan temperaturnya dalam kelvin.

Secara matematis dapat dituliskan :

P α T 

atau

P / T = k

dimana

P = tekanan gas

T = temperatur gas (dalam kelvin)

k = konstanta

Hukum Gay-Lussac ini terlihat mirip dengan Hukum Charles, karena memang sebenarnya Gay-Lussac mengutip karya Jacques Charles yang tidak dipublikasikan sekitar tahun 1787.

Hukum Gay-Lussac dapat juga ditulis dalam persamaan

hukum gay lussac

Hukum Avogadro (1811) – Amedeo Avogadro

Gas-gas yang memiliki volume yang sama, pada temperatur dan tekanan yang sama, memiliki jumlah partikel yang sama pula.

Secara matematis ditulis :

V / n = k

dimana,

V = volume gas

n = jumlah mol dalam gas

k = konstanta

Secara persamaan, hukum avogadro ditulis sebagai berikut :

hukum avogadro

 

Manfaat pemuaian dalam kehidupan sehari-hari :

  • Pengelingan plat logam. Saat melakukan pengelingan, biasanya keling akan didingankan dulu, sehingga pada saat dipasang pada lubangnya yang sempit bisa masuk. Pada saat suhu sudah normal, ukuran keling akan memuai dan menyebabkan keling akan mengikat kuat plat logam tersebut.
  • Keping Bimetal. Contohnya yaitu pada setrika listrik. Bila suhunya sudah tinggi maka keping bimetal akan memuai dan melengkung kemudian memutuskan arus listrik, sehingga penggunaan listrik bisa lebih hemat dan suhu setrika bisa terjaga.
  • Pemasangan roda kereta api. Saat memasang roda kereta api, roda dipanaskan terlebih dahulu sehingga memuai, kemudian dimasukkan kedalam as roda. Saat suhu roda normal kembali, maka roda akan terpasang dengan kuat.

Masalah yang timbul akibat pemuaian

  • Pada pemasangan kaca. Saat memasang kaca jendela perlu diberi jarak antara kaca dengan bingkainya, sebab saat panas kaca memuai dan bila tidak ada jarak antara kaca dan bingkainya, kaca bisa retak/pecah.
  • Pada pemasangan rel kereta. Pemasangan sambungan rel kereta juga pelu diberi jarak, sebab bila rel memuai maka akan bertambah panjang. Bila tidak diberi jarak, rel bisa melengkung akibat tidak ada ruang untuk pemuaian.
  • Pemasangan kabel listrik. Pemasangan kabel listrik sengaja dikendorkan, sebab pada malam hari, kabel akan menyusut sehingga ukurannya lebih pendek. Bila tidak dikendorkan saat pemasangan, pada malam hari kabel bisa putus akibat penyusutan.

Demikianlah pembahasan, tentang pemuaian, semoga bermanfaat bagi sahabat bangkusekolah.com. Terima kasih.

6 COMMENTS

LEAVE A REPLY