Pemuaian – Pemuaian dalam ilmu kimi adalah peningkatan ukuran suatu benda yang terjadi karena kenaikan suhu suatu zat.
Ketika suatu bahan memanas, maka dengan cepat volumenya akan semakin meningkat dan setiap dimensi meningkat akan secara bersamaan.
Materi pemuaian ini sendiri menjadi sebuah bidang pelajaran yang biasanya sering kita dapatkan di sebuah peguruan atau bangku sekolah.
Nah untuk mengetahui lebih tentang materi pelajaran proses pemuaian ini, mari kita belajar bersama edmodo.id dengan menyimak semua materi pembahasan yang akan disampaikan di bawah ini:
Pengertian Pemuaian
Pemuaian adalah peningkatan ukuran suatu benda yang terjadi karena kenaikan suhu suatu zat. Ketika suatu bahan dipanaskan, volumenya selalu meningkat dan setiap dimensi meningkat secara bersamaan (De Chiara, 1978).
Pada tingkat mikroskopis, keakuratan hubungan antara panjang objek dan perubahan suhu dapat ditentukan.
Peningkatan ukuran dapat dipahami sebagai peningkatan energi kinetik, karena setiap molekul bertabrakan sangat kuat dengan molekul di sebelahnya.
Molekul akan saling mendorong terpisah dan mengembangkan materi (Joseph, 1998).
Ekspansi adalah peningkatan ukuran suatu benda karena peningkatan suhu zat.
Ekspansi dapat terjadi pada zat yang padat, cair dan juga gas. Luasnya perluasan zat sangat tergantung pada ukuran objek pertama, kenaikan suhu dan juga pada jenis zat.
Efek perluasan zat ini sangat bermanfaat dalam pengembangan berbagai teknologi.
Memahami ekspansi termal adalah perubahan pada suatu objek, panjang, lebar, luas atau volume yang dapat meningkat karena efek panas.
Perluasan masing-masing objek tergantung pada suhu sekitar dan juga koefisien ekspansi atau kekuatan ekspansi objek.
Sebagian besar zat diperbesar saat dipanaskan atau dikurangi saat didinginkan.
Ketika suatu zat dipanaskan, molekul yang terkandung dalam zat itu bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran meningkat, yang meningkatkan jarak antara molekul benda dan menyebabkan ekspansi.
Ekspansi dapat terjadi dalam padatan, cairan dan gas. Luasnya ekspansi suatu zat sangat bergantung pada ukuran awal objek, kenaikan suhu dan jenis zat.
Efek dari ekspansi zat sangat berguna dalam pengembangan berbagai jenis teknologi.
Faktor Yang Mempengaruhi Terjadinya Pemuaian
Ada tiga faktor yang mempengaruhi proses pemuaian benda: ukuran awal benda, koefisien muai benda, dan besarnya perubahan suhu.
Ukuran objek awal
Ukuran awal benda mempengaruhi proses pemuaian. Semakin besar ukuran awal objek, maka akan semakin besar juga pemuaian.
Koefisien Pemuaian
Faktor selanjutnya yang mempengaruhi proses pemuaian adalah koefisien muai benda. Ini adalah angka yang menunjukkan jumlah pertambahan ukuran suatu zat per satuan ukuran zat pada kenaikan suhu 1 ° C.
Koefisien muai dipengaruhi oleh jenis dan sifat material. Oleh karena itu, setiap benda atau bahan mungkin memiliki koefisien muai yang berbeda. Namun, gas dengan koefisien muai yang sama adalah semua jenis gas.
Perubahan suhu
Juga, faktor yang mempengaruhi pemuaian adalah besarnya perubahan suhu. Jika suhu meningkat secara signifikan, ukurannya akan meningkat secara signifikan.
Macam Macam Jenis Pemuaian
Ekspansi dibagi menjadi tiga jenis, yaitu ekspansi padatan, cairan dan gas. Ketiga jenis ini dijelaskan sebagai berikut:
Perluasan Padatan
Ekspansi tetap adalah jenis ekspansi yang terjadi, misalnya, dalam suatu objek, mis. B. dalam bingkai jendela, rel kereta api, dan kabel listrik.
Bingkai jendela terlihat melengkung pada siang hari. Ini karena objek diperluas.
Objek diperluas di semua bagian objek. Luasnya padatan dibagi menjadi tiga bagian, yaitu luasnya panjang, luas permukaan dan luas volume.
Pemuaian Panjang
Pemuaian panjang merupakan proses pemuaian yang mengalami peningkatan panjang karena sebuah objek menerima panas.
Ketika memperluas panjang dan lebar, nilainya sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang objek. Karena itu lebar dan ketebalan tidak dianggap ada.
Contoh objek yang hanya mengalami ekspansi panjang sangat kecil, kabel sangat panjang.
Luasnya panjang suatu objek dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu panjang awal objek, koefisien ekspansi panjang, dan besarnya perubahan suhu.
Koefisien ekspansi linier suatu objek itu sendiri dipengaruhi oleh jenis objek atau jenis material.
Secara matematis, persamaan untuk menentukan panjang objek setelah dipanaskan hingga suhu tertentu adalah:
Saat memasang kabel jaringan listrik, panjang kabel daya terlalu tinggi karena kabel daya panjang.
Kabel listrik terlihat kencang di pagi hari dan longgar di sore hari. Kabel mengembang karena panas dari matahari.
Alat untuk memeriksa ekspansi linier adalah musschenbroek. Perpanjangan panjang objek dipengaruhi oleh panjang awal objek, tingkat kenaikan suhu dan jenis objek.
Pemuaian Luas
Ekstensi luas adalah pembesaran suatu objek karena menerima panas. Objek dengan panjang dan lebar memiliki ekspansi yang luas, sedangkan ketebalannya sangat kecil dan dianggap tidak ada.
Contoh benda yang sangat diperluas adalah jendela kaca rumah. Di udara dingin, gelas menyusut karena koefisien ekspansi kaca lebih besar dari koefisien ekspansi kayu.
Saat suhu naik, kaca mengembang lebih dari bingkai kayu, membuat kaca terlihat melekat kuat pada bingkai kayu.
Seperti dalam kasus faktor ekspansi luas yang mempengaruhi ekspansi area, area awal, koefisien ekspansi dan perubahan suhu.
Karena luas area sebenarnya adalah batas linier berkenaan dengan dua dimensi, koefisien ekspansi area adalah dua kali koefisien ekspansi panjang.
Persamaan berikut digunakan untuk menentukan area akhir dan peningkatan volume:
Pemuaian volume
Ekspansi volume adalah peningkatan volume objek karena menerima panas. Ekspansi volume terjadi untuk objek dengan panjang, lebar dan tebal.
Contoh benda dengan volume yang diperluas adalah kubus, air, dan udara. Volume adalah bentuk lain dari panjang dalam tiga dimensi, karena untuk menentukan koefisien ekspansi volume sesuai dengan tiga kali koefisien ekspansi panjang.
Persamaan untuk menentukan peningkatan volume dan volume akhir suatu objek adalah:
Pemuaian Cairan
Ekspansi cairan tidak melibatkan ekspansi atau ekspansi, tetapi hanya disebut ekspansi atau ekspansi volume. Semakin tinggi suhu yang diterapkan pada cairan, semakin besar ekspansi volume.
Ekspansi cairan untuk setiap jenis cairan berbeda, jadi awalnya volume cairannya sama, tetapi setelah dipanaskan, volumenya menjadi berbeda.
Perluasan volume cairan terkait dengan ekspansi tekanan karena peningkatan suhu. Titik pertemuan antara bentuk cair, padat, dan gas disebut titik tripel.
Dalam kasus air khususnya, kenaikan suhu tidak meningkat dari 0 ° C hingga 4 ° C, tetapi menyusut. Pengecualian ini disebut anomali air. Oleh karena itu air memiliki volume terendah pada 4 ° C.
Pada 4 ° C air menempati posisi terkecil sehingga air memiliki kepadatan tertinggi pada suhu ini.
Jadi ketika suhu meningkat dari 0 hingga 4 ° C air menyusut dan ketika suhu meningkat dari 4 ° C itu mengembang. Hubungan antara volume dan suhu dalam air ditunjukkan dalam grafik berikut:
Pemuaian Gas
Gas mengembang ketika suhu naik dan menyusut ketika suhu turun. Dalam ekspansi gas, tidak ada ekstensi panjang dan ekstensi yang diketahui, hanya ekspansi volume gas.
Ekspansi ke gas adalah ekspansi volume, yang dirumuskan sebagai berikut:
V = V_o (1 + y.∆l)
Informasi:
y: koefisien ekspansi volume (1/273 ° C)
Perluasan zat gas dibagi menjadi tiga jenis, yaitu ekspansi gas pada suhu tetap (isotermal), pada tekanan konstan (isobar) dan volume tetap (isokorik).
Pemuaian Gas di Isotermal ( Suhu Tetap)
Contohnya adalah pompa untuk mengisi angin pada ban sepeda. Awalnya terasa ringan (saat dihilangkan), tetapi semakin berat dari waktu ke waktu. Ini karena ketika pompa ditekan, volume gas berkurang.
Hukum Boyle menerapkan ekspansi gas pada suhu konstan, yang menyatakan bahwa gas dalam ruang tertutup, di mana suhu dijaga konstan, adalah produk dari tekanan dan volume gas. Atas dasar ini dirumuskan:
Adapun untuk Rumus yang menggambarkan bentuk pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal) bisa digambarkan dengan persamaan berikut:
P1 . V1 = P2 . V2
Catatan:
- P1 = Merupakan Tekanan awal gas (Atm)
- V1 = Merupakan Volume awal gas (m3)
- P2 = Merupakan Tekanan akhir gas (Atm)
- V2 = Merupakan Volume akhir gas (m3)
Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobarik)
Perluasan gas pada tekanan konstan berlaku sesuai dengan hukum Gay Lussac, yaitu gas dipertahankan dalam ruang tertutup pada tekanan konstan, volume gas sebanding dengan suhu absolut gas. Dalam bentuk persamaan dapat ditulis sebagai berikut:
V1 / (T1) = V2 / T2
Informasi:
V: volume (L)
T: suhu (K)
Pemuaian Gas pada Volume Tetap (Isokhorik)
Perluasan gas dalam volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac bahwa tekanan gas sama dengan suhu absolut jika volume gas dijaga konstan dalam ruang tertutup. Hukum ini dirumuskan:
Adapun untuk Rumus pemuaian pada gas yang memiliki tekanan tetap bisa digambarkan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: V1/T1 = V2/T2
Catatan:
- V1 = Merupakan Volume awal dari sebuah gas (m3)
- T1 = Merupakan Suhu awal gas (oC)
- V2 = Merupakan Volume akhir gas (m3)
- T2 = Merupakan Suhu akhir gas (oC)
Contoh Soal Materi Pemuaian
ada sebarang besi memiliki panjang 50 cm dengan suhu 20 oC, kemudian besi tersebut dipanaskan dengan suhu mencapai 120 oC.
Kemudian berapakah hitungan pertambahan panjang dan panjang akhir pada suhu 120 oC! tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
- Besi = koefisien muai panjang (α) sebesar 0,000012 /oC
- L0 = 50 cm
- T0 = 20 oC
- T = 120 oC
Yang menjadi pertanyan adalah : a. ΔL…?b. Lt…?
Pembahasan :
- a. Pertambahan panjang besi (ΔL)
- ΔL = L0 . α . ΔT = 50 . 0,000012 . 100 = 0,075 cm
- b. Panjang akhir besi (Lt)
- Lt = ΔL + L0 = 0,075 + 50 = 50,075 cm
- Dari hasil perhitungan diatas pertambahan panjang dan panjang akhir dari sebatang besi tersebut adalah 0,075 cm dan 50,075 cm.
Kata Penutup
Demikian Pembahasan kita pada kali ini di edmodo.id tentang Pemuaian. Nantikan Artikel Menaraik Lainya, tetap bersama kami. Terimaksih Semoga Membawa Manfaat.
“Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh”