Pengertian dan Rumus Koefisien Muai Panjang, Luas dan Volume beserta Contoh Soal dan Pembahasannya
Mei 28, 2016
Edit
Berikut ini adalah pembahasan tentang pemuaian dan koefisien muai yang meliputi pengertian pemuaian, macam macam pemuaian, macam macam koefisien muai, koefisien muai panjang, koefisien muai luas, koefisien muai ruang, koefisien muai volume, rumus koefisien muai panjang, contoh soal koefisien muai panjang, rumus koefisien muai volume, contoh soal koefisien muai volume.
Ketika digunakan untuk memasak air, panci tersebut mengalami pemanasan sehingga terjadilah pemuaian yang berakibat volume panci lebih besar.
Namun, mengapa air pada panci tetap tumpah padahal volume panci telah bertambah? Hal ini terjadi karena air yang dimasak juga mengalami pemuaian yang berakibat bertambahnya volume air.
Peristiwa ini menunjukkan bahwa pemuaian air tenyata lebih besar daripada pemuaian panci sehingga air yang mendidih tetap bisa tumpah. Pemuaian yang terjadi pada air dan panci ini disebut sebagai pemuaian ruang.
Kenaikan suhu, panjang, luas, atau volume semula, dan jenis zat dapat mempengaruhi pemuaian yang terjadi pada zat tersebut. Besarnya pertambahan yang diakibatkan oleh pemuaian, dapat dihitung dengan mengetahui koefisien muai yang dialami oleh zat tersebut.
Misalnya, koefisien muai panjang (α) untuk zat yang mengalami pertambahan panjang akibat pemuaian, koefisien muai luas (β) untuk zat yang mengalami pertambahan luas akibat pemuaian, koefisien muai volume (γ) untuk zat yang mengalami pertambahan volume akibat pemuaian, dan koefisien muai gas untuk perubahan yang dialami zat berwujud gas yang diakibatkan oleh pemuaian.
Pada kesempatan ini, akan dibahas tiga koefisien muai, yaitu panjang, luas, dan volume.
Tabel berikut ini menunjukkan nilai koefisien muai panjang untuk beberapa jenis zat.
Perlakuan ini bertujuan untuk mengantisipasi pecahnya kaca ketika pemuaian terjadi.
Dengan :
Dengan :
Berikut adalah koefisien muai volume beberapa zat cair dan udara.
Penyelesaian:
Diketahui :
L0 = 20 m
α = 1,1 × 10-5
T0 = 10° C
T = 30° C
Ditanya : Lt
Jawab:
Jadi, panjang batang baja setelah dipanaskan adalah 20,0044 m.
2. Luas penampang lempeng tembaga pada suhu 5 K adalah 4,0144π m2. Jika suhu dinaikkan sampai 65 K, berapakah luas lempeng tembaga itu sekarang?
Penyelesaian:
Jadi, luas lempeng tembaga sekarang adalah 4,021 π m2.
Pengertian Pemuaian
Pernahkah kamu memperhatikan ketika memasak air secara tradisional menggunakan panci, lama-lama panci akan membesar?Ketika digunakan untuk memasak air, panci tersebut mengalami pemanasan sehingga terjadilah pemuaian yang berakibat volume panci lebih besar.
Namun, mengapa air pada panci tetap tumpah padahal volume panci telah bertambah? Hal ini terjadi karena air yang dimasak juga mengalami pemuaian yang berakibat bertambahnya volume air.
Peristiwa ini menunjukkan bahwa pemuaian air tenyata lebih besar daripada pemuaian panci sehingga air yang mendidih tetap bisa tumpah. Pemuaian yang terjadi pada air dan panci ini disebut sebagai pemuaian ruang.
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas.Dari contoh ini, dapat diambil kesimpulan bahwa semua wujud zat mengalami pemuaian yang dapat berakibat bertambahnya panjang, luas, atau volume zat yang bersangkutan.
Kenaikan suhu, panjang, luas, atau volume semula, dan jenis zat dapat mempengaruhi pemuaian yang terjadi pada zat tersebut. Besarnya pertambahan yang diakibatkan oleh pemuaian, dapat dihitung dengan mengetahui koefisien muai yang dialami oleh zat tersebut.
Misalnya, koefisien muai panjang (α) untuk zat yang mengalami pertambahan panjang akibat pemuaian, koefisien muai luas (β) untuk zat yang mengalami pertambahan luas akibat pemuaian, koefisien muai volume (γ) untuk zat yang mengalami pertambahan volume akibat pemuaian, dan koefisien muai gas untuk perubahan yang dialami zat berwujud gas yang diakibatkan oleh pemuaian.
Pada kesempatan ini, akan dibahas tiga koefisien muai, yaitu panjang, luas, dan volume.
1. Koefisien Muai Panjang
Koefisien muai panjang adalah bilangan yang menunjukkan besarnya pertambahan panjang tiap satu meter pada suhu 1 K atau 1ºC.Pada suhu dan panjang mula-mula suatu zat berturut-turut adalah T0 (K atau º C) dan L0 (m), maka panjang benda setelah dipanaskan hingga suhu T (K atau º C) adalah Lt (m). Secara matematis dirumuskan:
Tabel berikut ini menunjukkan nilai koefisien muai panjang untuk beberapa jenis zat.
 |
| Tabel: Daftar Koefisien Muai Panjang Zat |
2. Koefisien Muai Luas
Pernahkah kamu mengamati pemasangan kaca jendela? Luas bingkai jendela dibuat lebih besar daripada luas kaca yang dipasang.Perlakuan ini bertujuan untuk mengantisipasi pecahnya kaca ketika pemuaian terjadi.
Koefisien muai luas adalah bilangan yang menunjukkan besarnya pertambahan luas tiap satu meter persegi pada suhu 1 K atau 1º C.Luas benda setelah dipanaskan hingga suhu tertentu dapat dihitung dengan rumus berikut:
Dengan :
- At = Luas benda setelah dipanaskan (m2)
- A0 = Luas benda mula-mula (m2)
- β = Koefisien muai luas (º C-1 atau K-1)
- T = Suhu benda setelah dipanaskan (º C atau K)
- T0 = Suhu benda mula-mula (º C atau K)
3. Koefisien Muai Volume
Koefisien muai volume adalah bilangan yang menunjukkan besarnya pertambahan volume tiap satu meter kubik pada suhu 1 K atau 1º C.Untuk mengetahui volume benda setelah dipanaskan hingga suhu tertentu, dapat digunakan persamaan:
Dengan :
- Vt = Volume benda setelah dipanaskan (m3)
- V0 = Volume benda mula-mula (m3)
- γ = 3α = koefisien muai volume (º C-1 atau K-1)
- T = Suhu benda setelah dipanaskan (º C atau K)
- T0 = Suhu benda mula-mula (º C atau K)
Berikut adalah koefisien muai volume beberapa zat cair dan udara.
 |
| Tabel: Daftar Koefisien Muai Volume Zat |
Contoh Soal Koefisien Muai
1. Sebuah baja memiliki panjang 20 m pada saat suhu 10º C. Jika baja tersebut dipanaskan hingga mencapai suhu 30º C, berapakah panjang baja sekarang?Penyelesaian:
Diketahui :
L0 = 20 m
α = 1,1 × 10-5
T0 = 10° C
T = 30° C
Ditanya : Lt
Jawab:
Jadi, panjang batang baja setelah dipanaskan adalah 20,0044 m.
2. Luas penampang lempeng tembaga pada suhu 5 K adalah 4,0144π m2. Jika suhu dinaikkan sampai 65 K, berapakah luas lempeng tembaga itu sekarang?
Penyelesaian:
Jadi, luas lempeng tembaga sekarang adalah 4,021 π m2.