PEMUAIAN

<

Pada umumnya zat (baik padat, cair atau gas) jika mengalami perubahan suhu, keadaan fisis benda tersebut akan berubah. Yang dimaksud keadaan fisis di sini, yaitu misalnya untuk zat padat jika suhunya berubah maka panjangnya akan berubah, sedangkan zat cair suhunya berubah adalah volumenya, pada gas suhunya berubah maka volume atau tekanannya, dan pada kasus yang khusus (dipelajari di radiasi benda hitam) bila benda pijar karena susunya tinggi akan memancarkan radiasi warna cahaya .

Benda yang mengalami perubahan bentuk fisika berupa pertambahan panjang, luas atau volume disebut mengalami pemuaian. Kata Kuncinya bila suhu naik maka akan terjadi perubahanpanjang, luas atau volume, kecuali kasus anomali air.

1 Pemuaian Zat Padat
Materi/zat pada umunya memuai jika dipanaskan dan mengkerut jika didinginkan. Zat padat mengalami tiga jenis pemuaian jika suhunya naik, yaitu muai panjang, luas, dan volume.

a. Muai Panjang

Bila benda berupa batang yang panjang maka bila suhunya naik benda akan mengalami perubahan panjang.
Koefisien muai panjang ( α) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang (Δl ) terhadap panjang awal benda (lo) per satuan kenaikan suhu (Δt) , secara matematis dinyatakan sebagai:

Sedangkan panjang akhir benda dirumuskan:


b. Muai Luas
Jika benda yang berbentuk bidang (pelat atau lembaran) dipanaskan, maka panjang maupun lebarnya bertambah. Koefisien muai luas (β) dimana (β=2α) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan Luas (ΔA ) terhadap luas awal benda (Ao) per satuan kenaikan suhu (Δt) , secara matematis dinyatakan sebagai:



Sedangkan Luas akhir benda dirumuskan:

c. Muai Volume (untuk Zat padat Maupun Zat Cair)

Jika benda yang berbentuk ruang atua volume dipanaskan, maka panjang,lebar dan tingginya bertambah. Muai Volume ini berlaku pula untuk Zat Cair. Karena zat cair mengikuti bentuk tempatnya Bila koefisien muai Volume (γ ) adalah perbandingan pertambahan Volume (ΔV) dengan Volume awal benda (Vo) per satuan kenaikan suhu (Δt).
Sedangkan Volume akhir benda dirumuskan:


2. Pemuaian Gas

Jika gas dipanasakan tidak hanya volumenya yang berubah tetapi tekanan juga berubah. Maka pada gas dikenal tiga macam cara pemanasan, yaitu:

-Pemanasan pada tekanan tetap (isobarik), volume berubah.

-Pemanasan pada volume tetap (isokorik), tekanan berubah

-pemanasan pada suhu tetap (isotermis), volume dan tekanan berubah.

Untuk itu berlaku hukum-hukum Boyle dan Hukum Gay-Lussac

Bila V adalah volume gas (m3), P adalah tekanan dan T adalah suhu maka menurut:

a. Hukum Gay Lussac

-Untuk volume tetap (isokhorik) berlaku:

- Untuk tekanan tetap (isobaric)

b. Hukum Boyle
Pada batas-batas volume tertentu dan suhu rendah yang konstan berlaku bahwa hasil perkalian antara volume gas dan tekanannya selalu konstan.
Dirumuskan:
c. Hukum Boyle-Gay Lussac

Jika Hukum Gay Lussac dan hukum Boyle digabung menjadi sebuah persamaan gas ideal yang akan dibahas nanti di kelas XI
Hukum ini berlaku jika P, V dan T semuanya berubah, yaitu:

SOAL-SOALNYA

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan benar!


1. Sebuah baja dengan panjang 200 cm dipanasi dari suhu 50 °C sampai 300 °C. Hitunglah panjang batang pada suhu 500 °C, jika koefisien muai panjang baja α=1,2.10-5/K!

2. Sebuah bejana kaca bervolume 100 cm, terisi penuh cairan raksa pada suhu 20 °C. Kemudian suhu system ini dinaikkan menjadi 100 °C. Berapa volume raksa yang tumpah pada suhu 100 °C, jika koefisien muai volume kaca γ=1,2.10-5/ °C dan koefisien muai volume raksa γ=18. 10-5/ °C?


3. Sebuah gelas berisi penuh dengan satu liter cairan pada suhu 40 oC. Jika koefisien panjang gelas 2. 10&sup5;/ °C dan koefisien muai ruang cairan 1.10&sup5;/ °C, maka tentukan volume air yang tumpah pada suhu 90 °C!

4. Sebuah bola berongga terbuat dari perunggu (koefisien muai linear α =18.10&-6;/ °C) pada suhu 0 °C dan jari-jarinya 1 m. Jika bola tersebut dipanaskan sampai 80 °C, maka hitunglah pertambahan luas permukaan bola!

5. Sebatang tembaga mempunyai koefisien muai linear 0,000017/ °C yang panjangnya 10 m dipanaskan sehingga suhunya naik 20 °C. Hitunglah pertambahan panjang tembaga!

6. Suatu gas ideal mula-mula volumenya 6 liter pada tekanan 2 atmosfer dan suhu 47 °C, kemudian gaqs dipanaskan sehingga suhunya menjadi 87 °C dan volumenya menjadi 8 liter. Hitunglah tekanan gas sekarang!

7. Diketahui gas neon sebanyak 1,25 liter pada 0 °C dan tekanan 80 kPa dimampatkan menjadi 0,5 liter dan suhu naik menjadi 273 °C. Hitunglah volume gas setelah pemampatan!

8. Suatu gas dalam ruang tertutup, bila volumenya ditigakalikan sedang temperature muainya dibuat menjadi sepertiga kalinya, maka tentukan tekanan akhirnya!

9. Sebuah balon udara berada pada ketinggian yang suhunya -13 °C. Balon tersebut berisi 622 gram gas helium yang tekanannya 56 cmHg. Berapa volume balon itu, jika He = 4?

10. Suatu gas ideal mula-mula volumenya 3 liter dengan tekanan 1 atmosfer dan suhu 27 °C. Kemudian dipanaskan sehingga suhunya menjadi 57 °C dan volumenya 3,3 liter. Berapa tekanan gas itu sekarang?