Jenis-jenis Pemuaian pada Zat Padat, Cair, dan Gas

Jenis-jenis Pemuaian pada Zat Padat, Cair, dan Gas. Foto: Pexels

Pernahkan kamu menuang air panas ke dalam gelas kaca, kemudian gelas tersebut retak bahkan pecah? Nah, itu merupakan contoh pemuaian.

Retak atau pecahnya gelas tersebut karena terjadinya pemuaian yang tidak merata pada gelas itu. Itu hanya satu contoh sederhana. Masih banyak contoh lainnya mengenai pemuaian dalma kehidupan.

Oleh karena itu, materi pemuaian sangat menarik untuk disimak. Simak penjelasan selengkapnya di bawah ini.

Pengertian Pemuaian

Pengertian Pemuaian. Foto: Unsplash

Pemuaian adalah peristiwa perubahan dimensi atau ukuran suatu benda akibat perubahan suhu. Dimensi yang dimaksud dapat berupa dimensi panjang, luas dan volume.

Dimensi benda umumnya memuai jika mengalami kenaikan suhu, dan akan menyusut jika mengalami penurunan suhu.

Setiap zat tersususn dari banyak partikel yang selalu bergetar. Ketika suhu bertambah, kecepan getar meningkat, menyebabkan kebutuhan ruang antar partikel bertambah pula.

Baca Juga: Pengertian Suhu, Skala, dan Alat Pengukur Suhu

Jenis-jenis Pemuaian

Jenis-jenis Pemuaian. Foto: Pexels

Berikut jenis-jenis pemuaian pada zat yang mesti kamu pahami.

1. Pemuaian Zat Padat

Partikel-partikel zat padat selalu bergerak (bergetar). Jika zat padat tambahan energi. 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.

Contohnya adalah bingkai jendela pada siang hari tampak melengkung, hal ini terjadi karena benda tersebut mengalami pemuaian.

Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu dimensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Berikut penjelasannya.

a. Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada.

Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil, kabel listrik dan lain sebagainya.

Tiap bahan suatu benda memiliki koefisien mulai panjang yang berbeda-beda. Sebagai contoh, pada muai panjang kawat tembaga koefisien muai panjangnya 17 x 106/ °C berarti jika 1 meter kawat tembaga suhunya bertambah 1°C maka panjangnya bertambah 0,000017 meter.

Rumus menentukan panjang akhir pada pemuaian panjang adalah sebagai berikut:

L = L0 (1 + α Δt)

Keterangan:

b. Pemuaian Luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada.

Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah jendela kaca rumah. Pada satu udara dingin kaca menyusut karena koefisien muai kaca lebih besar dari pada koefisien muai kayu.

Jika suhu meningkat maka kaca akan memuai lebih besar daripada kayu kusen sehingga kaca akan terlihat terpasang dengan rapat pada kusen kayu tersebut.

Rumus menentukan luas akhir pada pemuaian luas adalah sebagai berikut ini:

A = A0 (1 + beta Δt)

Keterangan:

c. Pemuaian Volume

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar, dan tebal.

Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.

Rumus yang digunakan untuk menentukan volume akhir pada pemuaian volume adalah:

V = V0 (1 + y ∆T)

Keterangan:

2. Pemuaian Zat Cair

Zat cair memiliki sifat utama yaitu menyesuaikan dengan bentuk wadahnya. Oleh sebab itu pemuaian pada zat cair tidak melibatkan muai panjang ataupun muai luas, tetapi hanya dikenal sebagai muai ruang atau muai volume saja.

Semakin tinggi suhu yang diberikan pada zat cair, semakin besar pula muai volumenya.

Contoh pemuaian zat cair adalah pada air raksa atau alkohol pada termometer yang memuai dan menyusut karena perubahan suhu.

3. Pemuaian Zat Gas

Kamu pasti pernah melihat balon yang tiba-tiba meledak. Nah, hal tersebut terjadi karena ada pemuaian gas di dalam balon akibat adanya peningkatan suhu.

Contoh lain pemuaian zat gas adalah kita tidak boleh mengisi angin ban kendaraan terlalu penuh. Jika ban mengalami peningkatan suhu, gas dalam ban akan memuai dan menyebabkan ban meletus.

Jika gas dipanaskan, maka dapat mengalami pemuaian volume dan dapat juga terjadi pemuaian tekanan. Dengan demikian pada pemuaian gas terdapat beberapa persamaan, sesuai dengan proses pemanasannya.

a. Pemuaian Volume pada Tekanan Tetap (Isobarik)

Jika gas dipanaskan pada tekanan tetap maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas itu. Secara matematik dapat dinyatakan:

V ~ T

Atau secara lengkap dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut

V/T = tetap atau V1/T1 = V2/T2

b. Pemuaian Tekanan Gas pada Volume Tetap (Isokhorik)

Jika pemanasan terus dilakukan pada gas dalam ruang tertutup, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlak gas tersebut.

Secara matematik dapat dinyatakan sebagai berikut.

P ~ T

Atau secara lengkap dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut.

P/T = tetap atau P1/T1 = P2/T2

c. Pemuaian Volume Gas pada Suhu Tetap (Isotermis)

Jika gas dipanaskan dengan suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas, diperoleh:

P = 1/V

P.V = tetap atau P1V1 = P2V2

Jika pada proses pemuaian gas terjadi tekanan berubah, volume berubah dan suhu berubah maka dapat diselesaikan dengan persamaan hukum Boyle - Gay Lussac:

P.V/T = tetap atau P1V1/T1 = P2V2/T2

Contoh Pemuaian di Lingkungan Sekitar

Contoh Pemuaian di Lingkungan Sekitar. Foto: Pexels

Sangat banyak contoh pemuaian di lingkungan sekitar yang tidak disadari. Berikut beberapa di antaranya.

Contoh Soal Pemuaian dan Pembahasannya

Contoh Soal Pemuaian dan Pembahasannya. Foto: Pexels

Berikut beberapa contoh soal pemuaian yang bisa kamu kerjakan agar semakin paham.

Contoh 1

Sebuah kuningan memiliki panjang 1 m. Apabila koefisien muai panjang kuningan adalah 19 × 10 pangkat -6/K, tentukan pertambahan panjang kuningan tersebut jika temperaturnya naik dari 10°C sampai 40°C?

Penyelesaian:

Diketahui:

Ditanyakan: ∆L = …?

Jawab:

∆L = L0α∆T

∆L = 1 × 19 × 10 pangkat -6 × 303

∆L = 5,76 × 10 pangkat -3

∆L = 0,00576 m

Jadi, pertambahan panjang kuningan setelah temperaturnya naik menjadi 4°C adalah 5,76 mm.

Contoh 2

Pada suhu 30°C sebuah pelat besi luasnya 10 m². Apabila suhunya dinaikkan menjadi 90°C dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/°C, maka tentukan luas pelat besi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

Ditanyakan: A = …?

Jawab:

A = A0(1 + β × ∆T)

A = 10(1 + 0,000024 × 60)

A = 10(1 + 0,00144)

A = 10 × 1,00144

A = 10,0144 m²

Jadi, luas pelat besi setelah dipanaskan adalah 10,0144 m² .

(DEL)