Pengertian Pemuaian Panjang, Rumus, Luas dan Volumenya – Pemuaian adalah gerakan dari atom-atom penyusun benda karena adanya suhu yang meningkat. Jika sebuah benda memiliki suhu yang tinggi, maka getaran antar atomnya akan menjadi semakin cepat. Getaran-getaran atom tersebut memebuat benda menjadi memuai ke semua arah.
Dalam ilmu fisika dikenal tiga jenis pemuaian zat yaitu pemuaian zat cair, zat padat dan zat gas. Tetapi, pemuaian yang akan dibahas dalam kesempatan ini yaitu pemuaian zat padat.
Pengertian Pemuaian Panjang, Rumus, Luas dan Volumenya
Besarnya pemuaian yang akan dialami sebuah benda dipengaruhi oleh ukuran benda mula-mula, karakteristik benda serta besarnya perubahan suhu yang terjadi. Masing-masing zat padat memiliki besaran yang dinamakan koefisien muai panjang.
Pengertian Pemuaian Zat Padat
Alat yang digunakan untuk mengetahui pemuaian zat sebuah benda dinamakan Muschen Broek. Pada suatu percobaan yang dilakukan, hasilnya menunjukkan bahwa hampir semua benda jika dipanaskan akan mengalami perubahan luas, panjang dan volume.
Zat padat ialah sebuah zat yang mempunyai partikel-partikel yang teratur dan saling berdekatan. Jika zat padat dipanaskan, maka partikel-partikel tersebut akan bergetar lalu saling menjauh sehingga ukuran zat padat membesar yang dinamakan pemuaian.
Sedangkan, jika zat padat didinginkan, maka partikel-partikel zat padat akan mendekat satu sama lain sehingga ukurannya mengecil dan dinamakan menyusut.
Faktor Terjadinya Proses Pemuaian
Beberapa faktor yang memengaruhi terjadinya proses pemuaian antara lain :
Panjang Benda
Pemuaian suatu zat padat akan semakin besar apabila panjang bendanya semakin besar juga. Contohnya sebatang besi dengan panjang sebelum dipanaskan 1 m dan pemuaiannya bisa membuat panjangnya menjadi dua kali lipat dari semula dibandingkan dengan pemuaian sebatan besi dengan panjang awal 0,5 m.
Besar Perubahan Suhu
Pemuaian zat padat akan semakin besar apabila terjadi perubahan suhu yang besar ketika sebelum dan setelah benda dipanaskan. Sebagai contoh, ada dua batang besi yakni besi A dan B. Besi A panjang awalnya 1 m dan suhu awal 30 oC lalu dipanaskan mencapai suhu 100 oC.
Kemudian, besi B panjang awalnya 1 m dan suhu awal 30 o C dipanaskan mencapai suhu 80 oC. Setelah dipanaskan, pemuaian besi A lebih besar dibandingkan besi B sebab besi A mengalami perubahan suhu 70 oC sedangkan besi B hanya mengalami perubahan suhu 50 oC.
Jenis Zat Padat
Benda-benda berbahan alumunium mengalami pemuaian lebih besar dibandingkan tembaga dan baja. Sebagai contoh, alumunium panjang awalnya 1 m dan dipanaskan 1 oC dan panjangnya bertambah 0,000026 m. Sedangkan, tembaga yang panjang awalnya 1 m dan dipanaskan 1 oC hanya akan bertambah 0,000011 m setelahnya.
Angka yang bertambah setelah dipanaskan untui setiap 1 meter bahan dengan peningkatan suhu 1 oC dinamakan koefisien muai panjang yang dituliskan dengan lambang alpha (∝) serta dinyatakan dalam satuan meter per derajat Celcius (m/oC).
Besarnya nilai koefisien masing-masing benda tentu berbeda-beda. Berikut ini tabel koefisien muai zat padat.
| Nama Zat | Koefisien Muai Panjang (a)
(m/oC) |
| Alumunium | 0,000026 |
| Kuningan | 0,000019 |
| Tembaga | 0,000017 |
| Besi | 0,000012 |
| Baja | 0,000011 |
| Kaca Biasa | 0,000009 |
| Kaca Pyrex | 0,000003 |
Besarnya pemuaian panjang sebuah zat padat dapat dicari dengan menggunakan rumus berikut ini.
Keterangan:
L : panjang setelah pemanasan atau pendinginan (cm atau m)
Lo : panjang mula-mula (cm atau m)
∝ : koefisien muai panjang (m/oC)
t1 : suhu awal (oC)
t2 : suhu akhir (oC)
Proses Pemuaian Luas Zat Padat
Benda padat tidak hanya akan mengalami pemuaian panjang, tetapi juga mengalami pemuaian luas. Namun, koefisien muai luas zat panjang besarnya dua kali dari koefisien muai zat padat. Jika koefisien muai panjang dilambangkan dengan ∝, maka koefisien muai luas dilambankan dengan beta (ß). Besarnya muai luas zat padat dapat dicari menggunakan rumus berikut ini.
Keterangan:
A : luas sesudah pemanasan atau pendinginan (cm2 atau m2)
Ao : luas mula-mula (cm2 atau m2)
ß : koefisien muai luas (oC)
t1 : suhu awal (oC)
t2 : suhu akhir (oC)
dengan ketentuan ß = 2∝
Proses Pemuaian Volume Zat Padat
Contoh dari pemuaian volume benda padat yaitu pintu yang ditutup tidak tertutup rapat dengan kusen pintu. Sama halnya dengan menutup jendela di mana kaca jendela tidak rapat dengan bingkai jendela. Hal demikian dibuat sebab akan ada pertambahan di semua bagian yakni dimensi panjang, lebar dan tebal yang dinamakan pemuaian volume atau pemuaian ruang.
Sebuah bola besi dapat dimasukkan pada gelang logam sebelum dipanaskan, namun setelah dipanaskan bola besi tidak dapat masuk ke dalam gelang. Peristiwa itu membuktikan bahwa ada pemuaian volume bola besi. Muai ruang bisa terjadi sebab dipengaruhi oleh koefisien muai ruang yaitu angka yang menunjukkan tiap-tiap satuan volume jika suhu bertambah. Koefisien muai ruang dilambangkan dengan gamma.
Besar muai luas zat padat dapat dicari menggunakan rumus berikut ini.
Contoh Soal
Suhu logam dengan panjang 75 cm adalah 0 o Lalu, panjangnya menjadi 75,09 cm setelah dipanaskan sampai suhu 100 oC. tentukan koefisien muai panjang logam!
Diketahui
l : 75,09 cm = 0,7509 m
lo : 75 cm = 0,75 m
t2 : 100 oC
t1 : 0 oC
Ditanya
∝ : …?
Jawaban
Jadi, koefisien muai panjang logam adalah 1,2 x 10-5/oC.
Sebuah pipa besi dengan suhu 20 oC panjang awalnya 200 cm dipanaskan hingga suhu 100 oC dengan koefisien muai panjang 1,2 x 10-5/oC, tentukan nilai pertambahan panjang pipa besi.
Diketahui
t : 20 oC
to : 100 oC
lo : 200 cm = 2 m
∝ : 1,2 x 10-5/oC
Ditanya
Δl : …?
Jawaban
Jadi, pertambahan panjang pipa besi sebesar 1,92 cm.
Demikian penjelasan materi Pengertian Pemuaian Panjang, Rumus, Luas dan Volumenya. Rumus-rumus muai panjang, luas dan volume di atas bisa kamu terapkan agar menambah pemahaman mu tentang materi ini. Selamat mencoba 🙂