pemuaian zat padat, cair dan gas

PP EE MM UU AA II AA NN

DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 1

Setiap zat pada umumnya akan mengalami pemuaian jika dipanaskan. Karena wujud zat ada 3 macam, macam pemuaian

pada zatpun juga dibedakan menjadi 3 macam, yaitu :

Pemuaian Zat Padat

Pemuaian Zat Cair

Pemuaian Zat Gas

Zat Padat dapat mengalami 3 jenis pemuaian, yaitu :

Pemuaian panjang zat padat

Pemuaian luas zat padat

Pemuaian volume zat padat

PPEEMMUUAAIIAANN ZZAATT PPAADDAATT



AA.. PPeemmuuaaiiaann PPaannjjaanngg ZZaatt PPaaddaatt Terjadi pada zat padat yang mempunyai bentuk memanjang seperti paku, kawat, batang besi dan sebagainya.

Alat untuk menyelidiki berbagai macam pemuaian panjang zat padat disebut Alat Musschenbroek.

Dari hasil percobaan diperoleh :

L = Lo.. t t = t2 – t1

Lt = Lo + L

Lt = Lo [1 + .t ]

Keterangan :

Lo = panjang mula-mula benda ( m atau cm )

Lt = panjang akhir benda ( m atau cm )

L = pertambahan panjang benda ( m atau cm )

t = perubahan suhu benda ( C )

t1 = suhu mula-mula benda ( C )

t2 = suhu akhir benda ( C )

= koefesiem muai panjang benda ( /C )

Koefesiem muai panjang zat padat adalah bilangan yang menyatakan besarnya pemuaian panjang benda

setiap satuan panjang suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1C.

Koefesiem muai panjang zat padat nilainya ditentukan oleh jenis zat padat tersebut, dan nilainya berbeda satu

sama lainnya.

Tabel beberapa nilai koefesien muai panjang beberapa zat Padat

No Nama Zat Nilai

(dalam ( /C )

1 Aluminium 0,000024

2 Tembaga 0,000017

3 Besi 0,000012

4 Baja 0,000011

5 Timah 0,000030

6 Kuningan 0,000018

7 Perak 0,000020

1. Sebatang aluminium yang panjangnya 200 cm dipanaskan dari 20C menjadi 220C.

Tentukan : a. Pertambahan panjang baja

b. Panjang baja sekarang

Diket : Lo = 200 cm

t1 = 20C

t2 = 220C

α = 0,000024/C

Ditanya : L = …?

Lt = …?

Jawab :

t = t2 - t1 = 220 – 20 = 200C

L = Lo.. t = 200.0,000024.200 = 0,96 cm

Lt = Lo + L = 200 + 0,96 = 200,96 cm

2. Pada suhu 12C sebatang logam panjangnya 72 cm dan setelah dipanaskan sampai pada suhu 77C

panjangnya menjadi 72,06 cm.

Tentukan : a. Koefesien muai panjang logam

CONTOH SOAL



b. Panjang logam pada suhu 162C

Diket : Lo = 72 cm

t1 = 12C

t2 = 77C

Lt = 72,06 cm

Ditanya : α= …?

Lt = …? (t3 = 162C)

Jawab :

t = t2 - t1 = 77 – 12 = 65C

L = Lt – Lo = 72,06 – 72 = 0,06 cm

L = Lo.. t

=

C

L = Lo.. t = 72.0,000013.(162 – 12) = 0,14 cm

Lt = Lo + L = 72 + 0,14 = 72,14 cm

1. Sebatang baja yang panjangnya 60 cm dipanaskan dari 0C menjadi 120C.



2. Sebatang aluminium yang panjangnya 200 cm dipanaskan dari 20C menjadi 220C.



3. Pada suhu 12C sebatang besi panjangnya 72 cm dan setelah dipanaskan sampai pada suhu 77C panjangnya

menjadi 72,06 cm.

Tentukan : a. Koefesien muai panjang besi

b. Panjang besi pada suhu 162C

4. Sebatang penggaris besi yang mula-mula panjangnya 200 cm bersuhu 20C, kemudian dipanaskan. Ternyata

penggaris besi tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,060 cm. Tentukan sampai suhu berapakah

penggaris besi tersebut dipanaskan?

5. Sebatang kuningan yang mula-mula panjangnya 300 cm bersuhu tertentu, kemudian dipanaskan sampai bersuhu

200C. Ternyata batang kuningan tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,18 cm. Tentukan suhu awal

kuningan tersebut sebelum dipanaskan?

6. Dua batang logam yang terbuat dari tembaga panjangnya masing-masing 150 cm dan 400 cm pada suhu yang

sama dipanaskan bersama-sama, sehingga mengalami pemuaian. Ternyata panjang batang pertama menjadi 150, 8

cm, tentukan panjang batang kedua!

7. Dua penggaris dari besi dan alumunium panjangnya sama sama 250 cm, mula-mula keduanya bersuhu 25C. Jika

keduanya mengalami pemuaian saat dipanaskan, tentukan selisih panjang akhir keduanya setelah dipanaskan

sampai suhu keduanya menjadi 275C?

8. Dua penggaris dari baja dan tembaga panjangnya sama sama 200 cm, mula-mula keduanya bersuhu 20C. Jika

keduanya mengalami pemuaian saat dipanaskan, tentukan selisih panjang akhir keduanya setelah dipanaskan


CONTOH SOAL



BB.. PPeemmuuaaiiaann LLuuaass ZZaatt PPaaddaatt


A = Ao. . t = Ao. 2. t

= 2. t = t2 – t1

At = Ao + A

At = Ao [1 + .t ]

Keterangan :

Ao = luas mula-mula benda ( m2 atau cm

2 )

At = luas akhir benda ( m2 atau cm

2 )

A = pertambahan luas benda ( m2 atau cm

2 )




= koefesiem muai luas benda ( /C )

Koefesiem muai luas zat padat adalah bilangan yang menyatakan besarnya pemuaian luas benda setiap

satuan luas suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1C.

1. Pada suhu 0C luas sekeping logam 50 cm2. Hitung pemuaiannya bila dipanaskan sampai suhu 200C.

Koefesien muai panjang logam 0,000010/C!

2. Sekeping lempengan baja yang luasnya 200 cm2 dipanaskan dari suhu 0C menjadi 100C. Hitunglah :

a. Pertambahan luas lempengan baja tersebut

b. Luas akhir baja tersebut

3. Pada suhu 30C sekeping logam luasnya 100 cm2. Setelah dipanaskan pada suhu 230C, luasnya menjadi

100,48 cm2. Hitunglah koefesien muai luas dan panjang logam tersebut!

4. Dua batang besi dan alumunium luasnya sama sama 250 cm2, mula-mula keduanya bersuhu 25C. Jika

keduanya mengalami pemuaian saat dipanaskan, tentukan selisih luas akhir keduanya setelah dipanaskan


CONTOH SOAL



cc.. PPeemmuuaaiiaann VVoolluummee ZZaatt PPaaddaatt


V = vo.. t = vo.3. t

= 3. t = t2 – t1

Vt = Vo + V

Vt = Vo [1 + .t ]

Keterangan :

Vo = volume mula-mula benda ( m3 atau cm

3 )

Vt = volume akhir benda ( m3 atau cm

3 )

V = pertambahan volume benda ( m3 atau cm

3 )




= koefesiem muai volume benda ( /C )

Koefesiem muai volume zat padat adalah bilangan yang menyatakan besarnya pemuaian volume benda

setiap satuan volume suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1C.

1. Sebuah botol dari kaca pada suhu 15C volumenya 50 cm3. Tentukan pertambahan volumenya jika

dipanaskan sampai suhu 35C. koefesien muai panjang kaca 0,000009/C.

2. Sebuah bejana dari aluminium pada suhu 10C volumenya 1000 cm3, dipanaskan sampai suhu 110C.

Tentukan :

a. Pertambahan volumenya

b. Volume akhirnya

3. Sebuah bejana dari baja pada suhu 20C volumenya 200 cm3, dipanaskan sampai suhu 220C. Tentukan :

a. Pertambahan volumenya

b. Volume akhirnya

4. Sebuah botol gelas volumenya pada suhu 0C tepat 50 cm3 diisi air raksa pada suhu yang sama. Kemudian

dipanaskan bersama-sama sampai suhu 100C. Bila koefesien muai panjang botol 0,00008/C dan koefesien

muai ruang air raksa 0,000182/C. Hitunglah volume air raksa yang tumpah!

LATIHAN SOAL



Zat Cair hanya dapat mengalami pemuaian volume atau ruang saja, sehingga rumus-rumus yang digunakan

sama seperti pemuaian volume zat padat di atas. Tetapi perlu diingat, zat cair hanya mempunyai koefesiem muai

volume saja, tidak mempunya koefesien muai panjang.


V = vo.. t

Vt = Vo + V t = t2 – t1

Vt = Vo [1 + .t ]

Keterangan :


3 )


3 )


3 )





Pemuaian Air Pemuaian air merupakan pemuaian volume/ruang.

Sifat-sifat khusus pemuaian air :

Volume air terkecil pada suhu 4C

Air bila dipanaskan dari suhu 4C volumenya akan memuai (bertambah besar)

Air bila didinginkan dari suhu 4C volumenya akan memuai (bertambah besar)

Sifat pemuaian air yang menyimpang dari sifat zat umumnya disebut dengan ANOMALI AIR.

Grafik Anomali Air

Volume Air

0C 4C

Pemuaian Zat Cair



Zat Gas hanya dapat mengalami pemuaian volume atau ruang saja, sehingga rumus-rumus yang digunakan sama seperti

pemuaian volume zat padat di atas. Tetapi perlu diingat, zat cair hanya mempunyai koefesiem muai volume saja, tidak

mempunya koefesien muai panjang. Diman koefesien muai untuk semua gas sama yaitu sebesar

/C

Pemuaian gas dibedakan tiga macam, yaitu:

a. pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal),

b. pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan

c. pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).

1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)

Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga

tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap. Dirumuskan sebagai:

Keterangan:

P = tekanan gas (atm)

V = volume gas (L)

2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar)

Pemuaian gas pada tekanan tetap berlaku hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan

dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan

sebagai:

Keterangan:

V = volume (L)

T = suhu (K)

3. Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)

Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang

tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Hukum Boyle-Gay Lussac

Pemuaian Zat Gas

http://2.bp.blogspot.com/_xX4nGE4cP_o/S36EYvbv2TI/AAAAAAAAAo4/jkdNRFnCYhY/s1600-h/rms8.PNG

http://1.bp.blogspot.com/_xX4nGE4cP_o/S36EY6sFzEI/AAAAAAAAApA/IrNQrjyD--Y/s1600-h/rms9.PNG



dirumuskan sebagai

Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh

persamaan

Keterangan:

P = tekanan (atm)

V = volume (L)

T = suhu (K)


V = vo.. t

Vt = Vo + V t = t2 – t1

Vt = Vo [1 + .t ]

Keterangan :


3 )


3 )


3 )





Penerapan Konsep Pemuaian Zat dalam Kehidupan Sehari-Hari

Prinsip pemuaian zat banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini adalah beberapa contoh penerapannya:

1. Pemasangan Kaca Jendela

Pemasangan kaca jendela memperhatikan juga ruang muai bagi kaca sebab koefisien muai kaca lebih besar daripada

koefisien muai kayu tempat kaca tersebut dipasang. Hal ini penting sekali untuk menghindari terjadinya pembengkokan

pada bingkai.

2. Pemasangan Sambungan Rel Kereta Api

Penyambungan rel kereta api harus menyediakan celah antara satu batang rel dengan batang rel lain. Jika suhu

meningkat, maka batang rel akan memuai hingga akan bertambah panjang. Dengan diberikannya ruang muai antar rel

maka tidak akan terjadi desakan antar rel yang akan mengakibatkan rel menjadi bengkok.

3. Pemasangan Bingkai Besi pada Roda Pedati

Bingkai roda pedati pada keadaan normal dibuat sedikit lebih kecil daripada tempatnya sehingga tidak dimungkinkan

untuk dipasang secara langsung pada tempatnya. Untuk memasang bingkai tersebut, terlebih dahulu besi harus

dipanaskan hingga memuai dan ukurannya pun akan menjadi lebih besar daripada tempatnya sehingga memudahkan

untuk dilakukan pemasangan bingkai tersebut. Ketika suhu mendingin, ukuran bingkai kembali mengecil dan terpasang

kuat pada tempatnya.

4. Pemasangan Jaringan Listrik dan Telepon

Kabel jaringan listrik atau telepon dipasang kendur dari tiang satu ke tiang lainnya sehingga saat udara dingin panjang

kabel akan sedikit berkurang dan mengencang. Jika kabel tidak dipasang kendur, maka saat terjadi penyusutan kabel

akan terputus.

5. Keping Bimetal

Keping bimetal adalah dua buah keping logam yang memiliki koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadi

satu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama dan

http://2.bp.blogspot.com/_xX4nGE4cP_o/S36EZO99_BI/AAAAAAAAApI/Y6ngYRsfCbo/s1600-h/rms10.PNG

http://1.bp.blogspot.com/_xX4nGE4cP_o/S36EZflT4sI/AAAAAAAAApQ/yhtbHfcm8iI/s1600-h/rms11.PNG



kedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjang

yang berbeda. Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjang

yang kecil.

Keping bimetal dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan misalnya pada termometer bimetal, termostat bimetal

pada seterika listrik, saklar alarm bimetal, sekring listrik bimetal. Pemanfaatan pemuaian zat yang tidak sama koefisien

muainya dapat berguna bagi industri otomotif, misalnya pada bimetal yang dipasang sebagai saklar otomatis atau pada

lampu reting kendaraan.

1. Sebuah botol gelas volumenya pada suhu 0C tepat 50 cm3 diisi air raksa pada suhu yang sama. Kemudian

dipanaskan bersama-sama sampai suhu 100C. Bila koefesien muai panjang botol 0,00008/C dan koefesien muai

ruang air raksa 0,000182/C. Hitunglah volume air raksa yang tumpah!

2. Sebuah botol gelas volumenya pada suhu 20C tepat 400 cm3 diisi alkohol pada suhu yang sama. Kemudian

dipanaskan bersama-sama sampai suhu 80C. Bila koefesien muai panjang botol 0,00008/C dan koefesien muai

ruang alkohol 0,000250/C. Hitunglah volume air raksa yang tumpah!

3. Sebutkan mamfaat peristiwa pemuaian dalam kehidupan sehari-hari!

4. Sebuah Bimetal terbuat dari logam A dan logam B yang berbeda, dengan koefesien muai panjang logam B lebih

besar dari koefesien muai panjang logam A. Kemanakah bimetal tersebut akan membengkok bila bimetal itu :

a. dipanaskan

b. didinginkan

5. Suatu gas suhunya 27ºC dipanaskan pada tekanan tetap. Berapa suhu gas tersebut saat volume gas menjadi 3 kali

volume semula?

6. Gas di dalam ruang tertutup pada suhu 27ºC dan tekanan 2 atm memiliki volume 2,4 L. Berapa volume gas tersebut

pada suhu 227ºC dan tekanan 3 atm?

7. Sejumlah gas dengan volume 4 L pada tekanan 1,5 atm dan suhunya 27ºC. Kemudian gas tersebut dipanaskan

hingga suhunya 47ºC dan volumenya 3,2 L. Berapakah tekanan gas setelah dipanaskan?

8. Sejumlah gas dengan volume 2 ml pada tekanan 5 atm dan suhunya 127ºC. Kemudian gas tersebut dipanaskan

hingga suhunya 527ºC dan volumenya 3,2 L. Berapakah tekanan gas setelah dipanaskan?

LATIHAN SOAL

http://1.bp.blogspot.com/_xX4nGE4cP_o/S36H34stwJI/AAAAAAAAApg/96hE17tVvbU/s1600-h/bimetal.PNG

pemuaian zat padat, cair dan gas

Education