Makalah Pemuaian

KATA PENGANTAR

ÉÇ ÉOŠÏm§9$#`»uH÷q§9$# «!$# Oó¡Î0

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah mengizinkan dan memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini.

Makalah ini berjudul “PEMUAIAN”. Penulisan makalah ini bertujuan untuk memenuhi  salah satu tugas mata kuliah “Materi dan Energi”. Dalam proses penyusunan makalah ini penulis banyak mendapatkan bimbingan serta bantuan baik moril maupun materil. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak atas bantuan dan bimbingannya. Penulis menyadari makalah ini masih banyak kekurangan karena keterbatasan kemampuan penulis. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif untuk kesempurnaan penyusunan yang akan datang. Semoga kebaikan yang telah diberikan dapat menjadi amal soleh dan ibadah bagi kita semua dan mendapatkan pahala yang setimpal dari Allah SWT.

                                                                                    Kendari,6 Desember 2016

                                                                                                   Penulis

               

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB  I                        PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

B.     Rumusan Masalah

C.     Tujuan Penulisan

BAB II            PEMBAHASAN

A.    Definisi Pemuaian

B.     Jenis – Jenis Pemuaian

C.     Contoh – Contoh Pemuaian

BAB III          PENUTUP

A.    Kesimpulan

B.     Saran

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

A.   Latar Belakang

Pemuaian adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor). Pada sambungan rel kereta api ditemukan bahwa sambungannya tidak pas melainkan agak renggang. Dibuat demikian bukan tanpa alasan melainkan karena rel dapat memuai sehingga apabila dibuat tidak renggang akan menimbulkan lengkungan pada sambungan dan itu sangat berbahaya jika ada kereta yang melintas.

Dalam hal ini ilmu pengetahuan sangat berperan penting terutama cabang ilmu fisika yang salah satunya mempelajari tentang pemuaian zat yang akan di bahas dalam pembahasan ini.

B. Rumusan Masalah

1. Apa definisi dari pemuaian?

2. Apakah jenis-jenis pemuaian ?

3. Apa saja koefisien muai panjang beberapa zat ?

C. Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui definisi pemuaian

2. Untuk mengetahui jenis –jenis pemuaian zat

3. Untuk mengetahui koefisien muai panjang beberapa zat

BAB II

PEMBAHASAN

A.  Definisi Pemuaian

Pemuaian adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar,luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor). Pemuaian tiap-tiap benda akan berbeda, tergantung pada suhu di sekitar dan koefisien muai atau daya muai dari benda tersebut. Pada umumnya setiap zat mengalami pemuaian (penambahan panjang, luas, atau volume) ketika suhunya naik dan mengalami penyusutan ketika suhunya turun, kecuali pada benda-benda tertentu seperti air pada suhu 0 - 4 derajat celcius dan bismut pada suhu tertentu.

B. 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 dibagi menjadi 3 yaitu :

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(m)

Lo = panjang mula-mula (m)

α = konstanta pemuaian (/⁰C )

ΔT = selisih suhu (⁰C)

L = Lo + Δx
L = Lo (1 + α.ΔT)

L = panjang setelah dipanaskan (m)

Lo = panjang mula-mula(m)

Tabel koefisien muai panjang beberapa zat padat

No	Jenis zat	Alpha( /0C)
1 2 3 4 5 6 7 8	Aluminium Perunggu Baja Tembaga Kaca Pirek Berlian Grafit	0,000024 0,000019 0,000011 0,000017 0,000009 0,000003 0,000001 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?

Dik : L₀ = 20 cm = 0,2 m

ΔT =  40⁰C

α  = 0,001/^oC

Dit : L....?

L = Lo (1 + α.ΔT)

L = 0,2. (1+0,001.40)

L = 0,2. (1+0,04)

L = 0,2 . 1,04

L = 0,208 m

b. Pemuaian Luas

Contoh pemuaian luas 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  :                        ΔA = Ao.β.ΔT
A = Ao + ΔA
A = A0 (1+β.ΔT)

Ao = Luas Sebelum dipanaskan(m²  )
A = luas setelah pemanasan(m² )
ΔA = penambahan luas (m² )
β = koefisien muai luas (/⁰C)
ΔT = selisih suhu (kenaikan suhu) (⁰C)

Contoh soal

Sebuah lempeng logam mula-mula mempunyai luas 1,2 m² lalu menerima kalor sehingga suhunya naik 50^oC, jika koefisien muai panjang lempeng logam tersebut adalah 0,001/^oC maka berapa pertambahan luas lempeng logam tersebut?

Dik :  ΔT = 50^oC

          A₀ = 1,2 m² 

          α  = 0,001 ^oC

Dit : ΔA.........?

ΔA  = Ao.β.ΔT

ΔA  = Ao.2α.ΔT

ΔA  = (1.2) (2 x 0,001) (50)

   = 0,12 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)

  V = Volume akhir (m³)
ΔV = Penambahan volume (m³)
Vo = Volume awal (m³)
ΔT = Kenaikan suhu (^oC)
   γ = Koefisien muai volume (/⁰C)

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 30^oC mejadi 80^oC,berapakah pertambahan volume dan volume akhir kubus tersebut?
Pembahasan

Diketahui  : V0 = 1000

        γ  = 3.0,001/⁰C

       ΔT = T2 – T1

             =  80 – 30 = 50^oC

Ditanyakan : ΔV = ......?

Penyelesaian :
            ΔV  = Vo.γ.ΔT
            ΔV  = 1000 . 3 . o,oo1 . (80 - 30) 
            ΔV  = 150 cm³

              V  =  Vo + ΔV
              V  =  1000 +150 = 1150 cm³

      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. Misalnya mengisi 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  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 volumenya b.

ΔV = Vo . b . ΔT

Dengan

 b  = koefisien muai volume zat cair.  Nilai b ini berbeda dengan γ atau koefisien                      muai volume zat padat.

ΔV = penambahan volume yang terjadi (L)

ΔT = selisih suhu

Contoh soal pemuaian zat cair
Mula – mula pada suhu 20 ^oC Sebuah panci berisi air penuh dengan volume 5 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

Diketahui    : Vo =  2 liter

            B = 0,004 /^oC

          ΔT = T2 – T1 =  80  ^oC- 20 ^oC = 60 ^oC

Ditanyakan : ΔV......?
Volume air yang tumpah sama dengan penambahan volume air akibat pemanasan, jadi
ΔV  = Vo.b.ΔT
ΔV  = 5 liter . 0,004 /^oC . 60 ^oC
ΔV  = 1.2 liter

3.   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.
Pemuaian pada gas adalah pemuaian volume yang dirumuskan sebagai

V = Vo (1 + γ ΔT)

γ adalah koefisien muai volume. Nilai γ sama untuk semua gas, yaitu 1/273 ºC^-1

Pemuaian gas dibedakan tiga macam, yaitu:

a. pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal),

b. pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan

c. pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).

1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)

Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap. Dirumuskan sebagai:

PV = Tetap

atau

P₁V₁ =P₂V₂

Keterangan:

P = tekanan gas (atm)

V = volume gas (L)

2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar)

Pemuaian gas pada tekanan tetap berlaku hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai:

V1       V2
               —   =   —  
            T1       T2

Keterangan:

V = volume (L)

T = suhu (K)

3. Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik)

Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Hukum Boyle-Gay Lussac dirumuskan sebagai

                                             P1       P2
                                                          —   =   —                     

                                              T1       T2

Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh persamaan:

P1.V1         P2.V2
             ——–    =  ———     

    T1              T2

Keterangan:

P = tekanan (atm)

V = volume (L)

T = suhu (K)

Contoh Soal Pemuaian Gas

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

  Diketahui : Vo = 200 cm3

          T1 = 27oC + 273 =300 K

          T2 = 127oC + 273 = 400K

 Ditanyakan : V1 = ........?

Menggunakan rumus hukum Gay lussac

            Vo   V1
            — = —
            T1    T2

       200/(27+273) = V1/(127+273)
       200/300          = V1/400
                         V1 = 2/3 x 400

                             = 266, 67 cm³

^\

B.  Contoh - Contoh Pemuaian

1.      Pemuaian zat padat

Contoh – contoh pemuaian zat padat sangat sering di jumpai dalam kehidupan sehari hari seperti :

a.       Pemasangan rel kereta api

b.      Kabel listrik/telepon yang lebih kendur ketika siang hari

c.       Bimetal pada alat-alat listrik seperti pada setrika yang akan mati sendiri ketika sudah terlalu panas.

d.      Pemuaian pada kaca rumah.

e.       Mengeling Pelat Logam Umumnya dilakukan pada pembuatan container dan badan kapal besar.

f.       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.

2.      Pemuaian zat cair

Contoh – contoh pemuaian zat cair dalm kehidupan sehari – sehari seperti :

a.    Termometer Memanfaatkan pemuaian zat cair(raksa atau alkohol) pada tabung thermometer.

b.    Air dalam panci akan meluap ketikadipanaskan. (selain dipengaruhi oleh konveksi kalor peristiwa ini juga dipengaruhi oleh pemuaian air)

3.      Pemuaian gas

Contoh – contoh pemuaian gas dalam kehidupan sehari – hari yaitu :

a.    Balon yang meletus terkena panas.

b.    Roda kendaraan yang meletus terkena panas

BAB III

PENUTUP

A.      Kesimpulan

Pemuaian adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor).pemuain terbagi menjadi 3, yaitu:

      Pemuaian zat padat,terbagi menjadi 3 yaitu pemuaian panjang,pemuaian luas, dan pemuaian gas

      Pemuaian zat cair

      Pemuaian gas

v  Contoh pemuaian zat padat pemasangan rel kereta api

v  Contoh pemuaian zat cair yaitu pada termometer menggunakan air raksa

v  Contoh pemuaian gas yaitu balon yang dipanasakan akan meletus

B.       Saran

Demikianlah makalah yang kami susun. Kami menyadari bahwa apa yang kami tulis masih banyak kesalahan dan bukanlah seperti makalah yang sepurna.keritik dan saran kami harapkan demi perbaikan dalam pembuatan makalah selanjutnya.harapan kami semoga makalah yang ditulis dapat bermanfaat.

DAFTAR PUSTAKA

http://alljabar.wordpress.com

Mikrajudinddin Abdullah.  2004.  IPA FISIKA 1.  Jakarta:  Erlangga

Suwarto, Rufaida Sufi Rufaida. 2003. FISIKA Peminatan Matematika dan Ilmu Alam.                                                      Surakarta: Mediatama

Wildan Hakim, S.Si dan Adi Bagus D, S.Si. 2007.  FISIKA 1 . Jogjakarta.  Yudhistira