PusatDapodik
Home Guru Pembelajaran Rumus Pemuaian Panjang, Luas, Volume, dan Contoh Soal

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, Volume, dan Contoh Soal

pusatdapodik.com kali ini kita akan membahas pengertian dan rumus pemuaian panjang, luas, volume, rumus pemuaian gas beserta tabel koefisien muai panjang dan contoh soal pemuaian. untuk lebih jelasnya simak penjelasan dibawah ini

Pemuaian benda dipengaruhi oleh besar kecilnya benda awal, jenis benda dan perubahan suhu.

Perluasan Benda Padat

Pemuaian Benda Pada dasarnya yang terjadi adalah pemuaian volume benda. Namun dalam beberapa kasus, terkadang lebar dan atau ketebalan benda dapat diabaikan. Sehingga dikenal istilah pemuaian panjang jika benda berupa kawat lurus yang panjang sehingga tebalnya dapat diabaikan. Pada bidang pemuaian terjadi pada pelat tipis yang ketebalannya dapat diabaikan sehingga tampak hanya pertambahan luas saja. Oleh karena itu, pada zat padat dikenal tiga jenis pemuaian, yaitu:

  1. Ekspansi panjang
  2. ekspansi luas
  3. Ekspansi volume

Ekspansi Panjang

Pemuaian panjang adalah pertambahan panjang suatu benda akibat kenaikan suhu. Seperti yang telah dijelaskan di atas, dalam hal ini perubahan luas dan volume dapat diabaikan sehingga hanya terjadi pada benda yang panjang tetapi tipis

Rumus:

rumus ekspansi panjang

Deskripsi rumus:
L = panjang akhir benda (m)
L0 = panjang awal (m)
α = koefisien muai panjang ( /0C )
ΔT = perubahan suhu (C0 )

Faktor pertambahan panjang:

  1. Kenaikan suhu ∆T , semakin besar kenaikan suhu, semakin besar pertambahan panjangnya.
  2. Jenis benda (logam dan nonlogam), masing-masing padatan memiliki konstanta (bilangan) yang disebut koefisien panjang benda (α). Semakin besar jenis objek, semakin besar pertambahan panjangnya
  3. Panjang awal Lo, semakin panjang panjang awal suatu benda, maka semakin besar pertambahan panjangnya setelah dipanaskan

Ekspansi Luas

Pemuaian adalah bertambahnya luas suatu benda akibat kenaikan suhu. Ekspansi yang luas terjadi pada benda tipis yang luas seperti pelat logam.

Rumus

formula pemekaran wilayah

Deskripsi rumus:
SEBUAH = luas akhir benda (m)
A0 = luas awal (m)
α = koefisien muai panjang ( /0C )
ΔT = perubahan suhu (C0 )

Ekspansi Volume

Pemuaian volume adalah pertambahan volume suatu benda akibat kenaikan suhu. Pemuaian volume terjadi pada benda yang volumenya tidak dapat diabaikan, seperti logam berbentuk kubus. Dan itu juga terjadi pada cairan dan gas.

Rumus :

rumus pemuaian volume

Deskripsi rumus:
V = volume akhir benda (m)
V0 = volume awal (m)
α = koefisien muai panjang ( /0C )
ΔT = perubahan suhu (C0 )

Tabel Koefisien Muai Panjang

koefisien muai panjang itu sendiri adalah pertambahan panjang suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1°C atau 1K. Koefisien pemuaian panjang α untuk beberapa padatan disediakan dalam tabel.

Tabel Koefisien Muai Panjang
Tabel Koefisien Muai Panjang

Ekspansi Gas

Sifat muai gas dapat digunakan untuk pembuatan termometer gas. Termometer gas ini digunakan untuk mengukur suhu rendah seperti di laboratorium. Jika reservoir gas dimasukkan ke dalam ruangan yang suhunya lebih tinggi dari keadaan awalnya, gas akan mengembang dan mendorong merkuri yang terkandung di dalam pipa U.

Pemuaian gas adalah pemuaian volume yang dirumuskan sebagai

V = Vo(1 + γ Δt)

Deskripsi Rumus:
γ adalah koefisien muai volume.
Skor γ sama untuk semua gas yaitu 1/273 oC-1

Jenis Pemuaian pada Gas

Ada tiga jenis ekspansi gas, yaitu

  1. pemuaian gas pada suhu konstan (isotermal)
  2. pemuaian gas pada volume tetap
  3. pemuaian gas pada tekanan tetap

1. Pemuaian Gas pada Temperatur Tetap (Isotermal)

Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu di ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, hasil kali tekanan dan volume gas tetap.

Rumus :

PV = tetap atau P1 V1 = P2 V2

Deskripsi Rumus:
P = tekanan gas (atm)
V = volume gas (L)

2. Pemuaian Gas pada Tekanan Konstan (Isobar/Enrichment)

Pemuaian gas pada tekanan konstan berlaku hukum Gay Lussac yaitu gas dalam ruang tertutup dengan tekanan konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas tersebut.

Rumus :

V1/T1 = V2/T2

Deskripsi Rumus:
V = volume (L)
Q = suhu (K)

3. Ekspansi Gas pada Volume Tetap (Isochoric/Enrichment)

Pemuaian suatu gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas sebanding dengan temperatur absolutnya.

Rumus

P1/T1 = P2/T2

Deskripsi rumus:
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
Q = suhu (K)

Contoh Ekspansi

  • Rel kereta api, jika diperhatikan sambungan antar rel kereta api diberi jarak. Jarak ini berlaku pada siang hari saat cuaca panas dan rel melebar sehingga rel tidak bengkok.
  • Memukau atau memukau, memukau adalah proses penyambungan dua pelat logam. Kedua pelat logam yang akan disambung kemudian dilubangi. Lubang-lubang tersebut kemudian dimasukkan dan dilengkapi dengan paku keling yang dipanaskan. Saat paku keling sudah dingin, ukurannya akan menyusut sehingga kedua pelat logam terhubung dengan kuat.
  • Ban Mobil dan Motor. saat menggembungkan, kondisi ban jangan terlalu penuh/keras karena udara di dalam ban akan memuai saat panas sehingga dapat menyebabkan ban mobil/motor meledak atau pecah
  • Proses pemasangan kaca pada jendela, kusen jendela umumnya diberi celah. Artinya jika kaca mengembang di siang hari, kaca tidak akan pecah.
  • Pemuaian Pada balon udara, balon udara dapat terbang dan membumbung tinggi karena menggunakan prinsip pemuaian. Gas di dalam balon dipanaskan, hingga mengembang. Udara panas akan bergegas naik, mencari udara yang lebih sejuk dan inilah yang menyebabkan balon udara panas bisa terbang.
  • Pemasangan kabel telepon dan listrik, perhatikan sekeliling rumah dan Anda akan menemukan bahwa kabel listrik yang dipasang PLN terlihat longgar. Kabel bekerja pada siang hari dimana kabel memanjang dan pada malam hari saat kabel menyusut agar kabel tidak putus.
  • Penggunaan Teknologi Bimetal. misalnya pada termometer bimetal dan juga pada setrika listrik.

Contoh Soal Pemuian

Contoh soal 1

Sebuah benda yang terbuat dari baja memiliki panjang 1000 cm. Berapa pertambahan panjang baja jika suhunya berubah sebesar 50°C?
Penyelesaian:
Dikenal :
L0 = 1000 cm-1
∆T = 50 °C
α = 12 × 10-6 °C-1 (lihat tabel koefisien muai panjang)
Ditanya: ∆L = …?

Menjawab :
L = L0(1 + α∆T)
L = L0 + L0α∆T
L – L0 = L0α∆T
∆L = L0α∆T
∆L = 1000 × 12 × 10-6 × 50
∆L = 60 cm
Jadi, pertambahan panjang benda tersebut adalah 60 cm

Contoh soal 2

Seutas kawat aluminium pada pagi hari (20°C) panjangnya 2 m. Jika koefisien muai panjang adalah 24 x 10-6 °C^-1, berapa pertambahan panjangnya pada siang hari (30°C)?

Penyelesaian:
Diketahui: T1 = 20°C
T2 = 30°C
Lo = 2 m
α = 24 x 10-6°C^-1
Ditanya: ∆L = …?

Menjawab:
∆L = α x Lo ∆T
= α x Lo (T2 – T1)
= 24 x 10-6°C^-1 x 2 mx (30 – 20)°C
= 24 x 10-6°C^-1 x 2 mx 10°C
∆L = 48 x 10^-5 m

Demikian pembahasan artikel ini, semoga bermanfaat

Comment
Share:

Ad