PEMUAIAN ZAT PADAT, CAIR, DAN GAS

Pemuaian Zat Padat, Cair, dan Gas- Pemuaian zat adalah peristiwa perubahan geometri dari
suatu benda karena pengaruh panas (kalor). Perubahan geometri ini bisa meliputi
bertambahnya panjang, lebar, maupun volume. Pemuaian biasanya diiringi dengan kenaikan
suhu zat. Sobat mungkin pernah melihat rel kereta yang bengkok, itu adalah contoh peristiwa
pemuaian (yang merugikan). Selain contoh pemuaian yang merugikan, masih banyak contoh
pemuaian yang menguntungkan. Misalnya saja pemuaian cairan merkuri pada termometer.
Selain termometer, masih ada contoh sederhana yang bisa kita lihat dari pemuaian bimetal.
Pemuaian bimetal ini banyak digunakan di alat-alat listrik seperti setrika dan sekring yang
prinsipnya sebagai safety tool dari kebakaran maupun korsleting.

Jenis-jenis pemuaian zat

1. Pemuaian Zat Padat
Pemuaian zat padat merupakan peristiwa bertambah panjang, lebar, atau volume suatu benda
padat karena pengaruh panas (kalor). Contoh pemuaian zat padat seperti pemuaian rel kereta
yang telah disebutkan tadi.

Jenis-jenis Pemuaian Zat Padat

Benda padat pada prinsipnya mengalami pemuaian di semua bagian benda tersebut (volume)
tapi guna memudahkan mempelajarinya, pemuaian zat padat dibagi menjadi 3

a. Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang adalah pertambahan panjang benda akibat pengaruh suhu (1 dimensi).
Coba amati kabel listrik yang terlihat lebih kendor di siang hari jika dibanding pada pagi hari,
itulah contoh dari muai pemuaian panjang. Besarnya pemuaian zar tergantung pada konstanta
muai panjang zat dan nilai konstanta tersebut akan berbeda-beda untuk tiap zatnya. Alat yang
digunakan untuk menyelidiki pemuaian panjang berbagai jenis zat padat adalah
musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda,
besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

Rumus pemuaian panjang

Δx= Lo. α. ΔT

ΔX =besarnya pemuaian panjang

Lo = panjang mula-mula
α = konstanta pemuaian
ΔT = selisih suhu
L = Lo + Δx
L = Lo (1 + α.ΔT)

L = panjang setelah dipanaskan

Lo = panjang mula-mula

tabel koefisien muai panjang beberapa zat padat

No Jenis zat Alpha( /0C)

1
Aluminium 0,000024
2 Perunggu 0,000019
3 Baja 0,000011
4 Tembaga 0,000017
5 Kaca 0,000009
6 Pirek 0,000003
7 Berlian 0,000001
8 Grafit 0,000008

contoh soal pemuaian panjang

Sebuah logam pada mulanya memiliki panjang 20 cm. Kemudian menerima kalor dan
suhunya naik sebesar 40 derajat. Jika koefisien muai panjang logam tersebut adalah 0,001/oC
Maka berapa panjang logam tersebut setelah suhunya naik?

Pembahasan
L = Lo (1 + α.ΔT)
L = 0,2. (1+0,001.40)
L = 0,2. (1+0,04)
L = 0,2.1,04 = 0,208 m

b. Pemuaian Luas
Contoh pemuaian luas yang bisa sobat amati adalah pada pemanasan lempeng tipis logam.
Lempeng tipis logam akan mengalami penambahan luas setelah dipanaskan. Kemampuan
suatu benda untuk mengalami pemuaian luas sangat ditentukan oleh koefisien muai luas
dilambangkan dengan β, Dengan nilai β = 2α. Rumus Pemuaian Luas

ΔA = Ao.β.ΔT
A = Ao + ΔA
A = A0 (1+β.ΔT)

Ao = Luas Sebelum dipanaskan

A = luas setelah pemanasan
ΔA = penambahan luas
β = koefisien muai luas
ΔT = selisih suhu (kenaikan suhu)

contoh soal pemuaian luas

sebuah lempeng logam mula-mula mempunyai luas 100 cm2 lalu menerima kalor sehingga
suhunya naik 50oC, jika koefisien muai panjang lempeng logam tersebut adalah 0,001/oC
maka berapa pertambahan luas lempeng logam tersebut?

ΔA = Ao.β.ΔT
ΔA = Ao.2α.ΔT
ΔA = 1.2.0,001.50 = 0,1 m2

c. Pemuaian Volume
Pemuaian volume sama juga dengan pertambahan atau pemuaian panjang secara 3 dimensi.
Karena itu muai volume sama juga dengan tiga kali muai panjang. Pemuaian volume suatu
zat tergantung pada koefisien muai volumenya γ (gamma) dimana γ = 3α

ΔV = Vo.γ.ΔT
V= Vo + ΔV
V= Vo(1+γ.ΔT)

ΔV = penambahan volume
Vo = volume awal
ΔT = kenaikan suhu
γ = koefisien muai volume

Contoh Soal Pemuaian Volume

Sebuah kubus dengan rusuk 10 cm dan koefisien muai panjang 0,001/oC. Kubus tersebut
diberi kaalor sehingga suhu awalnya yang 30oC mejadi 80oC, berapakah pertambahan
volume dan volume akhir kubus tersebut?

Pembahasan

ΔV = Vo.γ.ΔT
ΔV = 1000.3.o,oo1.(80-50)
ΔV = 150 cm2
V= Vo + ΔV
V= 1000 + 50 = 1050 cm2

2. Pemuaian Zat Cair

Pada zat cair pemuaian yang terjadi hanya pemuaian volume, tidak ada pemuaian panjang
dan luas. Ini terkait dengan sifat dar zat cair sendiri yang bentuknya berubah-ubah sesuai
dengan bentuk wadah yang ditempatinya. Coba sobat isi penuh sebuah panci dengan air
kemudia panaskan, beberapa saat kemudian akan ada air yang tumpah dari panci tersebut,
itulah salah satu contoh pemuaian zat cair. Masih banyak lagi contoh-contoh pemuaian zat
cair yang bisa sobat temukan.

rumus pemuaian zat cair

secara matematis rumus pemuaian zat cair sama dengan rumus pemuaian volume pada
pemuaian zat padat. Besarnya pemuaian zat cair ditentukan dari koefisien muai volume nya b
.
ΔV = Vo.b.ΔT

dengan b adalah koefisien muai volume zat cair. Nilai b ini berbeda dengan γ atau koefisien
muai volume zat padat. ΔV penambahan volume yang terjadi. ΔT selisih suhu.

contoh soal pemuaian zat cair

Sebuah panci berisi air penuh dengan volume 4 liter. Air dalam panci tersebut kemudian di
panaskan sehingga mengalami kenaikan suhu sebanyak 80 oC. Berapakah volume air yang
akan tumpah dari panci tersebut? (koefisien muai air = 0,004/oC

Pembahasan

Volume air yang tumpah sama dengan penambahan volume air akibat pemanasan, jadi

ΔV = Vo.b.ΔT
ΔV = 4 liter.0,004.80
ΔV = 1,28 liter

Pemuaian Zat Gas/ Pemuaian Gas

Gas juga megalamai pemuaian layaknya pada pemuaian zat cair dan zat padat. Khusus untuk
pemuaian zat ini agak berbeda dengan pemuaian zat padat dan pemuaian zat cair. Ada satu
variabel yang sangat menentukan pemuaia zat gas yaitu tekanan. Sobat muengkin pernah
melihat balon yang kepanasan tiba-tiba meletus, itu salah satu contoh sederhana pemuaian
gas.

Hukum yang menjelaskan tentang pemuaian zat gas

a. Hukum Gay Lussac

PV = nRT

P = tekanan (atm)
V = volume (L)
n = mol zat
R = 0,0082
T = suhu (0K), x0C = (x + 273)0K

hukum Gay Lussac menyatakan bahwa pada tekanan tetap volume gas sebanding dengan
suhu gas mutlak tersebut sehingga

V/T = nR/T = tetap

karena perbandingan volme dan suhu tetap, maka perbandingan volume dan susu sebelum
dan sesudah pemuaian juga akan tetap. Sehingga persamaannya menjadi

Vo V1
—- = —- –> pemuaian gas pada tekanan tetap (Isobar)
T1 T2
dengan T = suhu dalam satuan kelvin

b. Hukum Boyle

hukum boyle menyatakan bahwa pada batas-bats tertentu suhu rendah yangp, berlaku bbahwa
hasil perkaian antara tekanan dan volume selalu tetap. Secara matematis rumusnya

PV = nRT = tetap

karena perkalian tekanan dan volume selalu tetap, maka perkalian volume dan volume
sebelum dan sesudah pemuaian juga tetap. jadi persamaan rumusnya

P1.V1 =P2.V2 –> pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal)

c. Hukum Boyle-Gay Lussac

Sesuai namanya hukum ini merupakan perpaduan antara hukum boyle dengan hukum lussac.
Hukum ini menyatakan bahwa dalam pemuaian zat gas perkalian volume dengan tekanan
dibagi suhu selalu tetap.

P1.V.1 P2.V2
——– = ———- = tetap
T1 T2

Contoh Soal Pemuaian Gas

Pada tekanan tetap, sebuah gas memiliki volume 200 cm3 pada suhu 27, pada sushu 127
berapakah volume gas tersebut.

Pembahasan
Kita bisa menggunakan rumus hukum boyle
Vo V1
—- = —-
T1 T2

200/(27+273) = V1/(127+273)
200/300 = V1/400
V1 = 2/3 x 400 = 266, 67 cm3

Contoh Pemuaian

Jenis Contoh
Pemuaian Zat Pemuaian Zat
1. Rel Kereta Api yang bengkok karena panas
2. Kabel listrik/telepon yang lebih kendur ketika
Pemuaian
siang hari
Zat padat
3. Bimetal pada alat-alat listrik seperti pada setrika
yang akan mati sendiri ketika sudah terlalu panas.
 4. Pemuaian pada kaca rumah.
5. Mengeling Pelat Logam Umumnya dilakukan
pada pembuatan container dan badan kapal besar.
6. Pemasangan Ban Baja pada Roda Lokomotif
Dilakukan dengan cara memanaskan ban baja
hingga memuai kemudian dipasangkan pada poros
roda,setelah dingin akan menyusut dan mengikat
kuat.

1. Termometer Memanfaatkan pemuaian zat cair

(raksa atau alkohol) pada tabung thermometer.
2. Air dalam panci akan meluap ketika
Pemuaian
dipanaskan. (selain dipengaruhi oleh konveksi
Zat Cair
kalor peristiwa ini juga dipengaruhi oleh pemuaian
air)

1. Balon yang meletus terkena panas.

Pemuaian
2. Roda kendaraan yang meletus terkena panas
(zat) Gas

Sebenarnya masih banyak lagi contoh pemuaian zat di kehidupan kita. Sobat bisa coba
mengamatinya sendiri.

Manfaat dan Kerugian Pemuaian Zat

Benar kata pepatah semua itu ada baik dan buruknya termasuk juga pemuaian. Beberapa
pemuaian zat yang tidak terkendali bisa menjadi sesuatu yang merugikan seperti rel kereta
yang bengkok atau ban kendaraan yang pecah tiba-tiba karena terlalu panas. Ini bisa
menyebabkan kecelakann yang fatal. Yang paling penting adalah kita mengatisipasinya
sebaik mungkin seperti membuat jarak antar rel atau membuat ban dari bahan yang tidak
mudah memuai. Selain merugikan masih banyak juga manfaat dari pemuaian zat sepeti
pemuaian bimetal yang digunakan untuk pengamanan alat-alat listrik dari kebakaran atau
korsletting dan juga pemakaian listrik berlebih. Okey sekian dulu pemuaian zatnya, semoga
bermanfaat.

CONTOH SOAL
Nomor 1
Panjang sebatang alumunium pada suhu 0 oC adalah 2 meter. Koefisien muai panjang
alumunium 2,35 . 10-5 /oC. Panjang alumunium pada suhu 50 oC adalah...
a. 2,0 m
b. 2,01 m
c. 2,002 m
d. 2,00235 m
e. 2,0047 m
Nomor 2
Pada saat dilakukan pemasangan rel kereta api suhu udara sekitar adalah 27 oC. Panjang tiap
batang rel adalah 1,75 meter. Suhu tertinggi yang pernah dicatat di daerah itu adalah 37 oC.
Jika koefisien muai panjang besi 1,2 . 10-5 /oC, maka jarak antar rel pada waktu pemasangan
agar rel tidak bengkok adalah...
a. 1,2 . 10-5 m
b.1,75 . 10-5 m
c. 1,75 . 10-4 m
d. 2,1 . 10-5 m
e. 2,1 . 10-4 m

Nomor 3
Sebatang baja pada suhu 20 oC panjangnya 100 cm. Kemudian memuai sehingga panjangnya
menjadi 100,1 cm. Jika koefisien muai panjang baja 10-5 /oC maka suhu akhir baja tersebut
adalah...
a. 20 oC
b. 80 oC
c. 100 oC
d. 120 oC
e. 200 oC

Nomor 4
Pada suhu 100 oC luas lempeng alumunium adalah 2,015 m2. Jika luas lempeng pada suhu 0
o
C adalah 2 m2 maka koefisien muai luas alumunium adalah...
a. 1,5 . 10-5 /oC
b. 1,5 . 10-4 /oC
c. 2,0 . 10-4 /oC
d. 7,5 . 10-5 /oC
e. 7,5 . 10-4 /oC

Nomor 5
Sebuah silinder tembaga pada suhu 25 oC volumenya 1 liter. Jika koefisien muai panjang
tembaga 2 . 10-4 /oC, maka volume silinder ketika suhunya 105 oC adalah..
a. 0,048 L
b. 0,48 L
c. 1,048 L
d. 2,0048 L
e. 2,048 L