FISIKA DASAR


.


TUGAS PRAKTIKUM FISIKA DASAR I
PEMUAIAN ZAT PADAT


Oleh :

Nama Mahasiswa : Novita Fitriatul Aini Wibowo
NIM : M0411050
Kelompok : 11




JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2011

PEMUAIAN ZAT PADAT
Pemuaian terjadi ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikel-partikel zat bergetar lebih cepat sehingga saling menjauh dan benda memuai. Sebaliknya, ketika zat didinginkan (melepas kalor) partikel-partikel zat bergetar lebih lemah sehingga saling mendekati dan benda menyusut. Pemuaian yang terjadi pada zat padat dapat berupa muai panjang, muai luas, atau muai volume. Pemuaian juga bergantung dari jenis bahannya (zat).
A. Muai Panjang

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. Muai panjang berbagai zat padat diselidiki dengan alat Musschenbrock.

Dengan alat ini ditemukan bahwa muai panjang zat padat bergantung pada tiga faktor:
1. panjang awal (lo) : makin besar panjang awal, maka makin besar muai panjang
2. kenaikan suhu (T): makin besar kenaikan suhu, maka makin besar muai panjang
3. jenis bahan.

Gambar 2. Musschenbroek adalah alat untuk menyelidiki muai panjang zat
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.
Pertambahan panjang suatu zat secara fisis :
1. Berbanding lurus dengan panjang mula-mula
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu
3. Bergantung dari jenis zat
Pertambahan panjang suatu zat secara matematis dapat dituliskan:

Keterangan:
L = panjang setelah memuai (m)
Lo = panjang mula-mula (m)
α = koefisien muai panjang (/°C)
Δt = perubahan suhu (°C)
ΔL = perubahan panjang (m)
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 1. Koefisien muai panjang beberapa zat padat


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). Itu artinya koefisien muai panjang Al > Cu > Fe.
B. Muai Luas
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.
Pertambahan luas suatu zat secara matematis dapat dituliskan:

Keterangan:
A = luas setelah memuai (m2)
Ao = luas mula-mula (m2)
β = koefisien muai luas (/°C)
Δt = perubahan suhu (°C)
ΔA = perubahan luas (m2)
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.

C. Muai Volume
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:

Keterangan:
V = volum setelah memuai (m3)
Vo = volum mula-mula (m3)
γ = koefisien muai volum (/°C)
Δt = perubahan suhu (°C)
ΔV = perubahan volum (m3)
Tabel koefisien muai volume adalah sebagai berikut :

Aplikasi pemanfaatan pemuaian zat padat :
1. pemasangan klem atau penyambung lempeng baja badan kapal

Lempeng-lempeng baja penyusun badan kapal tidaklah lempeng baja yang utuh, tapi berupa potongan-potongan berbentuk segi empat. Lempengan-lempengan ini disambung satu sama lain dengan diklem. Pemasangan paku klem dilakukan pada suhu panas/membara. Maka setelah paku mendingin, paku akan menyusut sehingga paku akan merekatkan sambungan lempeng dengan sangat erat.

2. Termostat atau alat pengontrol temperatur

Termostat ini terdiri atas 2 logam yang diklem satu sama lain (direkatkan) menjadi bimetal. Kedua logam mempunyai angka muai panjang yang berbeda. Ketika suhu naik, salah satu logam akan memuai lebih panjang daripada logam yang satunya. Akibatnya bimetal menjadi melengkung, sehingga arus listrik terputus.

3. Saklar termal, termostat bimetal, dan lampu rem mobil

Keping bimetal adalah dua keping logam yang berbeda koefisien muai panjang dikeling menjadi satu. Jika dipanaskan, keping melengkung ke arah yang koefisien muainya lebih kecil dan jika didinginkan, keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar

Kerugian dari pemuaian zat padat
 Piston kendaraan akan macet bila tidak ada jarak yg sesuai antara piston dan cylinder


Referensi :
http://www.crayonpedia.org
http://physics2008.wordpress.com


Your Reply