Umumnya setiap zat(benda) akan memuai jika dipanaskan danmenyusut jika didinginkan. Pemuaian zat padat, zat cair dan gas menunjukkan karakteristik yang berbeda.

a) Pemuaian Zat PadatPada dasarnya, suatu zat padat yang dipanaskan akan memuai ke segalaarah. • Manfaat perbedaan pemuiaian zat padat :

perbedaan pemuaian antara dua keping logam yang berbedakoefisien muianya pada keping bimetal dimanfaat pada skalar termal, termometer bimetal, termostat bimetal, dan lampu sen mobil.

• Kerugian pemuaian zat padat:1. kaca jendela yang terus-menerus terkena panas dapat pecahkarena memuai. Oleh karena itu, ukuran bingkai kaca selalu didesainlebih besar dari kacanya.2. pemanasan rel kereta terus-menerus dapat menyebabkan relmelengkung. Oleh karena itu, desain awal sambungan rel keretamenyediakan celah diantara sambungan dua batang relnya.

Macam-macam pemuaian zat padat:

1. Pemuaian panjangsuatu zat padat akan mengalami pemuaian panjang ketika

dipanaskan apabila lebar dan tebal zat padat tersebut dapat

diabaikan terhadap panjangnya. Alat untuk mengukur muai

panjang adalah Muschenbrock.

Contoh : seutas jarum atau seutas kawat logam akan megalamipemuaian panjang ketika dipanaskan.

Koefisien muai panjang(α)

adalah perbandingan antara pertambahan panjang(∆L)

terhadap panjang awal benda(L0) per satuan kenaikan

suhu(∆T).

Perbedaan koefisien muai panjang pada benda yang berbeda

jenis (aluminium, tembaga dan besi) apabila dipanaskan pada

Suhu yang sama maka pertambahan panjang yang dialami

benda-benda tersebut akan berbeda. Secara matematis

dinyatakan :

o

o

o

o

o

o

o Keterangan : α = koefisien muai panjang (°C¯¹ atau K¯¹)∆L= pertambahan panjang (m)∆T= kenaikan suhu (°C atau K)l0= panjang awal (m)l = panjang akhir (m)T = suhu awal (°C atau K)

Koefisien Muai Zat pada Suhu Kamar

ZatKoefisien muai

panjang (C°)¯¹ Zat

Koefisien muai

volume (C°)¯¹

Alumunium 24 x 10-6 Air 2,1 x 10-4

Kuningan dan

perunggu 19 x 10-6 Alkohol 1,12 x 10-3

Tembaga 17 x 10-6 Benzena 1,24 x 10-3

Kaca(biasa) 9 x 10-6 Aseton 1,5 x 10-3

Kaca(pyrex) 3,2 x 10-6 Gliserin 4,85 x 10-3

Timah hitam 29 x 10-6 Raksa 1,82 x 10-3

Baja 11 x 10-6 Terpentin 9,0 x 10-3

Invar 0,9 x 10-6 Bensin 9,6 x 10-3

Baja 12 x 10-6 Udara 3,67 x 10-3

Helium 3,665 x 10-3

2. Pemuaian LuasJika suatu pelat zat padat dipanaskan, maka

pelat tersebut akan mengalami pemuaian luas(pemuaian dalam arah memanjang dan arah melebar).

Koefisien muai luas( )adalah fraksi pertambahan luas benda(∆A)

terhadap luas awal benda(∆ο) per satuan kenaikansuhu(∆T). Secara matematis dapat dinyatakan:

Keterangan:ß = koefisien muai luas (°C¯¹ atau K¯¹)∆A =pertambahan luas ( )A0 =luas awal ( )A =luas akhir ( ) ∆T =keaikan suhu (°C atau K)T0 =suhu awal (°C atau K)T = suhu akhir (°C atau K)

3. Pemuaian VolumeJika suatu benda padat dipanaskan, maka akan terjadi

pemuaian dalam arah memanjang , melebar, dan meninggi.Dengan kata lain, benda padat mengalami pemuaian volume.Koefisien muai volume ( )

adalah fraksi pertambahan volume terhadap volume awalbenda (V0) per satuan kenaikan suhu (∆T). Secara matematisdapat dituliskan:

Keterangan:

= koefisien muai volume (°C¯¹ atau K¯¹)

∆V= pertambahan volume ( )V = volume akhir benda ( )

Vo=volume awal benda ( )

b) Pemuaian Volume Zat Cair

Sifat zat cair adalah selalu mengikuti bentuk wadahnya,

jika air dituangkan ke dalam botol bentuk air mengikutibentuk botol. Jadi wadah berarti volume. Oleh karena itu , zat cair hanya mengalami muai volume( tidak memilikimuai panjang dan muai luas). Pemuaian volume zat cairlebih besar dari pemuaian volume zat padat, karena itu jikasuatu wadah berisi zat cair hampir penuh dipanaskan, pada

suhu tertentu zat cair dalam wadah akan tumpah.

persamaan matematisnya:

Keterangan:

= koefisien muai volume (°C¯¹ atau K¯¹)

∆V= pertambahan volume ( )V = volume akhir benda ( )Vo=volume awal benda ( )

adalah keanehan sifat air antara suhu 0°C sampai dengan 4°C.

Pada suhu dibawah 0°C air akan membeku (membentuk es).

Jika dipanaskan es akan memuai sama seperti zat padat lainnya

sampai es mencapai suhu 0°C. Diantara suhu 0°C dan 4°C air

menyusut dan mencapai volume minimum pada suhu 4°C.

Sewaktu menyusut volume air tetap. Diatas suhu 4°C, air akan

memuai jika dipanaskan.

Kesimpulan :

• Pada suhu diantara 0°C dan 4°C air menyusut jka dipanaskan.

• Diatas suhu 4°C air akan memuai jika dipanaskan.

Zat lain yang memiliki sifat anomali seperti air yaitu:

Parafin

bismuth

c) Pemuaian Gas

Gas juga mengalami pemuaian volume, tetapi pemuaian volumgas lebih besar dari pemuaian volume zat cair untuk kenaikansuhu yang sama. Selain itu, gas dapat mengalami pemuaiantekanan pada volume tetap. Pemuaian gas memenuhi hukumBoyle, hukum Charles atau hukum Gay-Lussac dan hukumtekanan.

• Hukum Boyle

menyatakan tekanan suatu massa tertentu gas pada suhu konstanberbanding terbalik dengan volumenya.

• Hukum Charles atau Gay-Lussac

menyatakan perbandingan antara volume dan suhu gas yang tetap.

• Hukum Tekanan

menyatakan perbandingan antara tekanan dengan suhugas yang tetap.

Keterangan:

V = volume akhir ( )

V0= volume awal ( )

∆V= pertambahan volume ( )

P0 = tekanan awal ( )P = tekanan akhir ( )

∆p= perubahan tekanan ( )

ý = koefisien muai gas (°C¯¹ atau K¯¹)

Berdasarkan ketiga hukum tersebut, maka dapat disimpulkan

Pemuaian gas memenuhu persamaan berikut

Pada tekanan tetapV = V0 + ∆VV = V0 ( 1 + ý ∆T)

Pada volume tetapP = P0 + ∆PP = P0 (1 + ý ∆T)