Pengertian dan Rumus Pemuaian Panjang pada Zat Padat serta Rumus Koefisien Muai Panjang Logam dilengkapi Contoh Soal Pemuaian Panjang
Desember 30, 2015
Edit
Berikut ini merupakan pembahasan tentang pemuaian yang meliputi pemuaian panjang, pengertian pemuaian panjang, rumus pemuaian panjang, pemuaian pada zat padat, koefisien muai panjang pada beberapa zat, rumus koefisien muai panjang, contoh soal pemuaian panjang, pengertian koefisien muai panjang, rumus pemuaian zat padat dan pemuaian zat padat.
Apa yang terjadi apabila suatu benda terkena panas? Rel kereta api terbuat dari baja dan disusun sambung menyambung antara satu buah rel dengan rel lainnya.
Sambungan antara satu rel dengan rel lainnya tidak rapat, tetapi memiliki celah atau direnggangkan. Perenggangan ini bertujuan untuk menjaga agar rel tidak melengkung pada siang hari karena apabila rel terkena panas pada siang hari panjangnya akan bertambah.
Penambahan panjang akibat panas pada rel itu merupakan peristiwa pemuaian zat. Peristiwa pemuaian tidak hanya terjadi pada rel kereta api, tetapi masih banyak pemuaian yang lainnya.
Pemuaian itu tidak hanya terjadi pada zat padat tetapi pada zat lainnya dapat terjadi apabila panas. Pada pembahasan inilah kamu akan mempelajari tentang pemuaian yang sering dihadapi dalam kehidupan sehari-hari.
Sebaliknya apabila didinginkan partikelpartikelnya saling mendekat, akibatnya ukuran zat padat mengecil yang disebut menyusut. Pada umumnya zat padat apabila dipanaskan akan memuai.
Agar kamu lebih jelas untuk memahami tentang pemuaian zat padat itu dapat kamu lakukan melalui kegiatan berikut ini.
1. Letakkan ketiga macam logam pada tempat yang telah disediakan pada alat Musschenbroek.
2. Putar sekrup pengatur sehingga kedudukan ketiga macam logam itu sama.
3. Nyalakan pembakar spiritusnya sehingga ketiga logam menerima panas.
4. Setelah beberapa menit, amati jarum -jarum penunjuk yang tertekan oleh ketiga macam logam itu.
Kegiatan yang kamu lakukan menunjukkan adanya pemuaian pada zat padat. Baja, alumunium, dan tembaga yang ditempatkan pada alat Musschenbroek yang dipanaskan akan menekan jarum penunjuk. Jarum penunjuk itu akan berputar atau bergerak.
Perputaran atau gerakan jarum itu menunjukkan adanya pemuaian. Semakin jauh simpangan jarumnya maka semakin besar pemuaian dari batang logam tersebut. Sebaliknya, simpangannya kecil berarti pemuaiannya kecil. Simpangan terjauh terjadi pada aluminium, ini berarti pemuaian alumunium besar, sedangkan simpangan yang terkecil pada baja.
Pemuaian yang terjadi pada panjang benda disebut pemuaian panjang atau pemuaian linear. Dengan demikian, salah satu faktor yang memengaruhi pemuaian zat padat adalah jenis zat padatnya.
Misalnya aluminium, pemuian aluminium lebih besar dibanding baja dan tembaga. Hal ini berarti pertambahan panjang alumunium lebih besar dari tembaga dan baja.
Contohnya apabila panjang aluminium sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan 1°C bertambah 0,000026 meter, apabila panjang tembaga sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan 1°C bertambah 0,000017 meter, dan apabila panjang besi sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan bertambah 0,000011 meter.
Angka pertambahan panjang untuk setiap 1 m bahan dengan kenaikan suhu 1°C disebut koefisien muai panjang. Lambang koefisien muai panjang ∝ (dibacanya alpha) dan satuannya meter per derajat Celsius (m/°C).
Besarnya koefisien muai panjang pada beberapa zat dapat diamati pada tabel berikut ini.
Selanjutnya, selain jenis zat padat, faktor yang mempengaruhi pemuaian adalah:
a) Panjang benda. Semakin panjang ukuran suatu benda padat yang dipanaskan, maka semakin besar pemuaiannya.
Contohnya, sebuah batang besi yang panjangnya 1 m sebelum dipanaskan akan memuai menjadi dua kali lipat dari pemuaian batang besi lainnya yang panjangnya 0,5 m sebelum dipanaskan.
b) Besarnya perubahan suhu. Semakin besar perubahan suhu yang dialami suatu benda antara sebelum dan sesudah dipanaskan, semakin besar pula pemuaiannya.
Contohnya ada dua batang besi, yaitu batang besi A panjangnya 1 m suhu awalnya 30°C dipanaskan sampai suhu 100°C, sedangkan besi B panjangnya 1 m dengan suhu awalnya 30°C dipanaskan sampai suhu 80°C.
Maka setelah dipanaskan pemuaian panjang besi A lebih besar dari besi B, karena besi A mengalami perubahan suhu sebesar 70°C, sedangkan besi B mengalami perubahan suhunya sebesar 50°C.
a) Rumus pertambahan panjang :
DL (delta L) = pertambahan panjang
a (alpha) = koefisien muai panjang
L = panjang asalnya atau awal
Dt (delta t) = perubahan atau selisih suhu
b) Rumus panjang setelah dipanaskan:
Lt = panjang setelah dipanaskan
L = panjang awal
a = koefisien muai panjang
Dt = selisih suhu
Jawaban:
L = 2 m
a = 1,2 x 10-5 m/°C
Dt = 20 – 0 = 20°C
Maka:
DL = a . L . Dt
= 1,2 x 10-5 x 2 x 20
= 4,8 x 10-4 meter
2. Rel kereta api yang terbuat dari baja panjangnya 50 m pada suhu 20°C. Pada siang hari rel itu menerima panas sampai 40°C, koefisien muai panjang baja adalah 0,000011 m/°C. Maka berapakah pemuaian yang dialami rel tersebut?
Jawaban:
L = 50 m
Dt = 40 – 20 = 20°C
a = 0,000011 m/°C
Maka:
DL = a . L . Dt
= 0,000011 x 50 x 20
= 0,000011 x 1000
= 0,0112 meter
Jawaban:
L = 50 m;
a = 1,2 x 10-5 = 0,00012 m/°C
Dt = 251 – 1 = 250°C
Maka:
Lt = L + (L x a x Dt)
= 50 + (50 x 0,00012 x 250)
= 50 + 0,15
= 50,15 m
Baca juga: Pengertian Anomali Air dan Contohnya
Apa yang terjadi apabila suatu benda terkena panas? Rel kereta api terbuat dari baja dan disusun sambung menyambung antara satu buah rel dengan rel lainnya.
Sambungan antara satu rel dengan rel lainnya tidak rapat, tetapi memiliki celah atau direnggangkan. Perenggangan ini bertujuan untuk menjaga agar rel tidak melengkung pada siang hari karena apabila rel terkena panas pada siang hari panjangnya akan bertambah.
Penambahan panjang akibat panas pada rel itu merupakan peristiwa pemuaian zat. Peristiwa pemuaian tidak hanya terjadi pada rel kereta api, tetapi masih banyak pemuaian yang lainnya.
Pemuaian itu tidak hanya terjadi pada zat padat tetapi pada zat lainnya dapat terjadi apabila panas. Pada pembahasan inilah kamu akan mempelajari tentang pemuaian yang sering dihadapi dalam kehidupan sehari-hari.
Pengertian Pemuaian Zat Padat
Zat padat adalah zat yang memiliki partikel-partikel yang sangat berdekatan dan teratur. Apabila dipanaskan, partikelnya bergetar dan saling menjauh. Akibatnya, ukuran zat padat membesar yang disebut memuai.Sebaliknya apabila didinginkan partikelpartikelnya saling mendekat, akibatnya ukuran zat padat mengecil yang disebut menyusut. Pada umumnya zat padat apabila dipanaskan akan memuai.
Agar kamu lebih jelas untuk memahami tentang pemuaian zat padat itu dapat kamu lakukan melalui kegiatan berikut ini.
1. Letakkan ketiga macam logam pada tempat yang telah disediakan pada alat Musschenbroek.
2. Putar sekrup pengatur sehingga kedudukan ketiga macam logam itu sama.
3. Nyalakan pembakar spiritusnya sehingga ketiga logam menerima panas.
4. Setelah beberapa menit, amati jarum -jarum penunjuk yang tertekan oleh ketiga macam logam itu.
 |
| Gambar: Alat Musschenbroek |
Kegiatan yang kamu lakukan menunjukkan adanya pemuaian pada zat padat. Baja, alumunium, dan tembaga yang ditempatkan pada alat Musschenbroek yang dipanaskan akan menekan jarum penunjuk. Jarum penunjuk itu akan berputar atau bergerak.
Perputaran atau gerakan jarum itu menunjukkan adanya pemuaian. Semakin jauh simpangan jarumnya maka semakin besar pemuaian dari batang logam tersebut. Sebaliknya, simpangannya kecil berarti pemuaiannya kecil. Simpangan terjauh terjadi pada aluminium, ini berarti pemuaian alumunium besar, sedangkan simpangan yang terkecil pada baja.
Pemuaian yang terjadi pada panjang benda disebut pemuaian panjang atau pemuaian linear. Dengan demikian, salah satu faktor yang memengaruhi pemuaian zat padat adalah jenis zat padatnya.
Misalnya aluminium, pemuian aluminium lebih besar dibanding baja dan tembaga. Hal ini berarti pertambahan panjang alumunium lebih besar dari tembaga dan baja.
Contohnya apabila panjang aluminium sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan 1°C bertambah 0,000026 meter, apabila panjang tembaga sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan 1°C bertambah 0,000017 meter, dan apabila panjang besi sebelum dipanaskan 1 meter, dan setelah dipanaskan bertambah 0,000011 meter.
Angka pertambahan panjang untuk setiap 1 m bahan dengan kenaikan suhu 1°C disebut koefisien muai panjang. Lambang koefisien muai panjang ∝ (dibacanya alpha) dan satuannya meter per derajat Celsius (m/°C).
Besarnya koefisien muai panjang pada beberapa zat dapat diamati pada tabel berikut ini.
Bahan | Koefisien muai panjang (a) (x10-6m oC-1) |
Aluminium Kuningan Tembaga merah Gelas Baja Kuarts Seng Besi | 26 19 17 4-9 11 0,4 26 12 |
a) Panjang benda. Semakin panjang ukuran suatu benda padat yang dipanaskan, maka semakin besar pemuaiannya.
Contohnya, sebuah batang besi yang panjangnya 1 m sebelum dipanaskan akan memuai menjadi dua kali lipat dari pemuaian batang besi lainnya yang panjangnya 0,5 m sebelum dipanaskan.
b) Besarnya perubahan suhu. Semakin besar perubahan suhu yang dialami suatu benda antara sebelum dan sesudah dipanaskan, semakin besar pula pemuaiannya.
Contohnya ada dua batang besi, yaitu batang besi A panjangnya 1 m suhu awalnya 30°C dipanaskan sampai suhu 100°C, sedangkan besi B panjangnya 1 m dengan suhu awalnya 30°C dipanaskan sampai suhu 80°C.
Maka setelah dipanaskan pemuaian panjang besi A lebih besar dari besi B, karena besi A mengalami perubahan suhu sebesar 70°C, sedangkan besi B mengalami perubahan suhunya sebesar 50°C.
Rumus Muai Panjang
Pemuaian pada ketiga macam logam pada kegiatan sebelumnya dapat dijelaskan dengan menggunakan rumus pemuaian panjang atau linear seperti berikut ini.a) Rumus pertambahan panjang :
DL = a. L . DtKeterangan:
DL (delta L) = pertambahan panjang
a (alpha) = koefisien muai panjang
L = panjang asalnya atau awal
Dt (delta t) = perubahan atau selisih suhu
b) Rumus panjang setelah dipanaskan:
Lt = L + (L . a . Dt)Keterangan:
Lt = panjang setelah dipanaskan
L = panjang awal
a = koefisien muai panjang
Dt = selisih suhu
Contoh Soal Penambahan Panjang
1. Besi yang panjangnya 2 m dipanaskan dari 0°C menjadi 20°C, berapakah pertambahan panjang besi (jika koefisien besinya 1,2 x 10-5 m/°C)?Jawaban:
L = 2 m
a = 1,2 x 10-5 m/°C
Dt = 20 – 0 = 20°C
Maka:
DL = a . L . Dt
= 1,2 x 10-5 x 2 x 20
= 4,8 x 10-4 meter
2. Rel kereta api yang terbuat dari baja panjangnya 50 m pada suhu 20°C. Pada siang hari rel itu menerima panas sampai 40°C, koefisien muai panjang baja adalah 0,000011 m/°C. Maka berapakah pemuaian yang dialami rel tersebut?
Jawaban:
L = 50 m
Dt = 40 – 20 = 20°C
a = 0,000011 m/°C
Maka:
DL = a . L . Dt
= 0,000011 x 50 x 20
= 0,000011 x 1000
= 0,0112 meter
Contoh Soal Panjang Setelah Dipanaskan
Panjang besi pada suhu 1°C yaitu 50 m, apabila koefisien muai panjang besi itu 1,2 x 10-5 m/°C, hitunglah panjang besi yang dipanaskan sampai 251°C!Jawaban:
L = 50 m;
a = 1,2 x 10-5 = 0,00012 m/°C
Dt = 251 – 1 = 250°C
Maka:
Lt = L + (L x a x Dt)
= 50 + (50 x 0,00012 x 250)
= 50 + 0,15
= 50,15 m
Baca juga: Pengertian Anomali Air dan Contohnya