Apabila suatu pelat baja tipis dipanaskan pemuaian paling dominan yang terjadi adalah

PEMUAIAN PANJANG, LUAS DAN VOLUME

Pemuaian adalah bertambahnya volume suatu zat akibat meningkatnya suhu zat. Semua zat umumnya akan memuai jika dipanaskan. Pemuaian zat padat, zat cair, dan gas menunjukkan karakteristik yang berbeda. Pemuaian dapat digambarkan sebagai berikut, jika sekelompok orang berdiri dan tidak bergerak mereka dapat berdiri berdekatan, sehingga tidak membutuhkan ruang yang besar, tetapi jika orang-orang tersebut mulai bergerak, maka akan dibutuhkan ruang yang lebih besar

Hal ini terjadi jika suatu zat dipanaskan. Partikel-partikel zat bergerak lebih cepat, sehingga membutuhkan ruang yang lebih besar. Ruang yang ditempati partikel-partikel pembentuk zat bergantung pada suhunya.

Sebuah gelas pecah yang disebabkan pemuaian yang tidak sama antara bagian dalam dan luar gelas.

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil yang panjang sekali.

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.

Pemuaian zat terjadi ke segala arah, sehingga panjang, luas, dan ukuran volume zat akan bertambah. Untuk zat padat yang bentuknya memanjang dan berdiameter kecil, sehingga panjang benda jauh lebih besar daripada diameter benda seperti kawat, pertambahan luas dan volume akibat pemuaian dapat diabaikan. Dengan demikian, hanya pertambahan ukuran panjang yang diperhatikan. Pemuaian yang hanya berpengaruh secara nyata pada pertambahan panjang zat disebut muai panjang. Salah satu alat yang digunakan untuk menyelidiki muai panjang zat padat adalah Musschenbroek.

Alat ini mengukur muai panjang zat berbentuk batang. Salah satu ujung batang ditempatkan pada posisi tetap, sehingga ujung yang lain dapat bergerak bebas, ujung yang bebas akan mendorong sebuah jarum yang menunjuk ke skala saat memuai. Besar pemuaian dapat dilihat dari skala yag ditunjuk jarum. Makin besar pemuaian, maka makin besar perputaran jarum pada skala.

Gambar : Sebuah batang logam sebelum dipanaskan dan dan setelah dipanaskan.

Pertambahan panjang suatu zat secara fisis :

a. Berbanding lurus dengan panjang mula-mula

b. Berbanding lurus dengan perubahan suhu

c. Bergantung dari jenis zat

Pertambahan panjang suatu zat secara matematis dapat dituliskan :

Pertambahan panjang setiap zat berbeda-beda bergantung pada koefisien zat. Pertambahan panjang zat padat untuk kenaikan 1°C pada zat sepanjang 1 m disebut koefisien muai panjang (

Tabel :Koefisien muai panjang berbagai zat pada suhu 20 oC

		muai ruang (/ 0C)

Pemuaian yang terjadi pada zat padat dapat berupa muai panjang, muai luas, atau muai volume. Pemuaian juga bergantung dari jenis bahannya (zat). Koefisien muai panjang aluminium jauh lebih besar daripada tembaga maupun besi sehingga pertambahan panjang yang terbesar terjadi pada aluminium (Al), tembaga (Cu), kemudian besi (Fe). Artinya koefisien muai panjang

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis.

Pada logam yang berbentuk lempengan tipis (berupa segiempat, segitiga, atau lingkaran), ukuran volume dapat diabaikan. Ketika lempengan tersebut mendapat pemanasan, maka dapat diamati hanya pemuaian luasnya saja. Dengan kata lain, zat padat tersebut mengalami muai luas.

Muai luas dapat diamati pada kaca jendela, pada saat suhu udara panas, dan suhu kaca menjadi naik sehingga terjadi pemuaian, maka kaca memuai lebih besar daripada pemuaian bingkainya, akibatnya kaca terlihat terpasang sangat rapat pada bingkai. Benda yang mengalami muai luas akan menjadi lebih besar daripada semula.

Pemuaian yang terjadi pada sebuah benda padat jika ketebalannya jauh lebih kecil dibandingkan panjang dan lebarnya, maka yang terjadi adalah muai luas.

Pertambahan luas suatu zat bila dipanaskan akan :

a. Berbanding lurus dengan luas mula-mula

b. Berbanding lurus dengan perubahan suhu

c. Bergantung dari jenis zat

Pertambahan luas yang terjadi apabila benda menerima panas, secara matematis dapat dituliskan :

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang. Sebagaimana yang telah dijelskan diatas bahwa khusus gas koefisien muai volumenya sama dengan 1/273.

Jika benda yang kita panaskan berbentuk balok, kubus, atau berbentuk benda pejal lainnya, muai volumlah yang harus kita perhatikan (paling dominan).

Pertambahan volume suatu zat yang dipanaskan, secara fisis :

a. Berbanding lurus dengan volume mula-mula zat

b. Berbanding lurus dengan perubahan suhu zat

c. Bergantung dari jenis bahan

Pertambahan volume zat yang terjadi akibat panas, secara matematis dapat dituliskan :

Tabel : koefesien muai ruangan

	Koefesien muai ruangan (/0C)

C. Penerapan Prinsip Pemuaian dalam Kehidupan Sehari-hari

Prinsip pemuaian dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan dan pemanfaatan prinsip pemuaian dipergunakan pada teknologi konstruksi, rel dan roda roli kereta api, bimetal, pengelingan, dan pemasangan kaca. Lebih lengkapnya dapat kamu pelajari sebagai berikut ini.

1. Kawat telepon atau kawat listrik

Pemasangan kawat telepon atau kawat listrik dibiarkan kendor saat pemasangannya pada siang hari. Hal ini dilakukan dengan maksud, pada malam hari kawat telepon atau listrik mengalami penyusutan sehingga kawat tersebut tidak putus.

2. Penerapan Teknologi Bidang Konstruksi

Para ahli konstruksi dan arsitek bangunan, jembatan, dan jalan raya harus mengetahui sifat pemuaian dan penyusutan benda padat yang disebabkan oleh perubahan suhu. Jalan raya pada musim kemarau banyak yang rusak dan retak-retak, karena pemuaian baja dan aspalnya. Jembatan dan jalan raya dibuat dari besi baja yang saling disambungkan satu dengan yang lainnya. Selama proses penyambungan, ahli konstruksi harus benar-benar memperhitungkan sifat pemuaian dan penyusutan besi baja karena adanya perubahan suhu, baik di siang hari yang panas maupun di malam hari yang dingin. Agar sambungan besi baja tidak melengkung akibat pemuaian atau pun penyusutan maka sambungan-sambungan besi baja tidak dipasang rapat, satu dengan yang lainnya. Harus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan tersebut agar tidak timbul kerusakan pada jembatan dan jalan yang disebabkan pemuaian dan penyusutan besi baja tersebut.

3. Cara Pemasangan Kaca Jendela

Tentunya kamu pernah menyaksikan tukang kayu pada saat membuat daun jendela atau bingkai jendela. Pada bingkai ada celah yang dibuat untuk menempatkan kaca. Kaca dipasang pada bagian itu dengan ukuran kaca lebih kecil sedikit daripada ruang atau tempat kaca. Hal ini bertujuan untuk menjaga keamanan kaca agar tidak pecah, saat mengalami pemuaian pada siang hari atau pada musim kemarau.

Mengeling yaitu menyambung dua pelat dengan paku keling. Pengelingan pelat pada umumnya dilakukan dengan paku keling yang dipanaskan. Setelah dingin dua pelat itu akan bersatu oleh paku yang mengerut.

5. Penerapan Teknologi Transportasi

Apabila kamu melewati lintasan kereta api kami akan melihat rel melengkung. Sebagaimana halnya dengan jembatan dan jalan raya, besi baja yang digunakan untuk rel kereta api pun harus dipasang renggang berongga untuk mencegah terjadinya kecelakaan kereta api yang disebabkan oleh relnya melengkung akibat pemuaian dari pemanasan di siang hari.

Sumber Gambar: Google Images

Selain pada rel kereta api, cara pemasangan ban roda lori kereta api pun menggunakan prinsip pemuaian. Sebelum dipanaskan, ukuran diameter ban sedikit lebih kecil daripada diameter rodanya. Apabila ban akan dipasang, harus dipanaskan terlebih dahulu supaya memuai. Selanjutnya, masukkan ban tersebut ke dalam roda. Setelah masuk, biarkan suhunya turun. Setelah dingin, ban menyusut dan akan melekat kuat pada rodanya, tanpa harus menggunakan baut.
Video pemuaian zat padat