Pengertian, Rumus Pemuaian pada Zat Padat, Cair, dan Gas

Pengertian, Rumus Pemuaian pada Zat Padat, Cair, dan Gas - Pada bab ini kamu akan mempelajari Pemuaian, Pemuaian Zat, pemuaian zat Padat, pemuaian zat Cair, pemuaian Gas, jenis zat, jenis pemuaian, muai panjang, muai luas, muai volume, contoh-contoh muai.

Pemuaian

Pernahkah kamu memerhatikan bingkai jendela kaca di rumahmu? Bingkai jendela kaca harus diberi celah agar saat kaca memuai di siang hari yang panas, kaca tersebut tidak pecah.

Bagaimana proses pemuaian dapat terjadi dan apakah manfaat atau kerugian dari pemuaian ini dalam kehidupan sehari-hari. Marilah kita pelajari lebih lanjut.

Pemuaian pada Zat Padat, Cair, dan Gas

Tahukah kamu mengapa benda-benda jika dipanaskan akan memuai? Setiap benda tersusun atas partikel-partikel yang sangat kecil. Jika partikel-partikel tersebut dipanaskan, partikel-partikel tersebut akan bergetar.

Getaran yang dialami partikel ini bergantung pada besar kecilnya suhu benda tersebut. Semakin besar suhunya, getaran partikel semakin besar.

Sebaliknya, semakin kecil suhunya getaran partikel semakin lemah. Akibat getaran partikel-partikel inilah suatu benda jika dipanaskan akan mengalami pemuaian.
Pemuaian dapat terjadi pada ketiga wujud zat, yaitu zat padat, zat cair, dan zat gas.

a. Pemuaian Zat Padat Umumnya zat padat akan memuai jika dipanaskan. 

Besarnya pemuaian untuk setiap zat tidak sama, hal ini bergantung pada jenis zatnya.

1) Muai Panjang

Muai panjang dapat kamu amati pada benda padat yang berbentuk batang. Pertambahan panjang suatu benda ketika dipanaskan dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

2) Muai Luas

Pemuaian luas terjadi jika benda padat yang memuai berbentuk kepingan persegi (plat). Berbeda dengan pemuaian panjang yang hanya memperhitungkan muai panjang, pada pemuaian luas muai lebar juga ikut diperhitungkan.

Koefisien muai luas adalah dua kali koefisien muai panjang. Secara matematis koefisien muai luas dituliskan sebagai berikut.

Contoh

Sebuah plat aluminium yang berbentuk persegi mempunyai sisi 10 cm dan suhu 30 °C. Kemudian, plat tersebut dipanaskan hingga mencapai suhu 80 °C. Jika, koefisien muai panjang aluminium 0,0000255 °C-1, tentukanlah pertambahan luasnya!

3) Muai Volume

Jika zat padat yang dipanaskan berbentuk bangun ruang, seperti bola, kubus, atau balok, maka bangun ruang tersebut mengalami pemuaian yang disebut muai volume. Pada muai volume, pemuaiannya dianggap kesemua arah.

Untuk menentukan pemuaian volume zat padat, koefisien muainya adalah tiga kali koefisien muai panjang, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.

Contoh

Sebuah aluminium berbentuk kubus dengan rusuk 3 cm dipanaskan dari 20 °C sampai 80 °C. Jika koefisien muai aluminium 0,0000255°C-1, tentukanlah pertambahan volumenya!

b. Pemuaian Zat Cair

Pernahkah kamu mengamati kenaikan permukaan raksa dalam termometer ketika mengukur suhu air yang dipanaskan?

Jika zat cair, seperti raksa dipanaskan, akan terjadi pertambahan volume pada zat cair tersebut. Prinsip ini digunakan dalam termometer untuk mengukur suhu suatu benda atau ruang.

Pertambahan volume pada zat cair yang dipanaskan ini dinamakan muai ruang atau muai volume. Jadi pada zat cair hanya berlkau pemuaian zat cair.

c. Pemuaian Zat Gas

Balon udara dapat terbang menggunakan prinsip pemuaian pada zat gas. Pada saat udara dipanaskan, udara di dalam balon memuai.

Hal ini menyebabkan massa jenis udara yang berada di dalam balon berkurang sehingga menjadi lebih ringan daripada udara di sekitarnya. Kondisi ini mengakibatkan balon dapat mengudara dan mengangkat beban yang dibawanya.

Pemuaian yang terjadi pada zat gas sama halnya dengan pemuaian yang terjadi pada zat cair, yaitu hanya mengalami muai ruang saja.

Pemuaian zat gas ini lebih besar daripada zat cair. Untuk menghitung besarnya pemuaian volume gas dapat menggunakan persamaan berikut.

Contoh

Suatu ruangan berisi 50 m3 udara pada suhu 25 °C. Berapakah volume udara dalam ruangan tersebut jika suhunya naik menjadi 40 °C (koefisien muai volume udara adalah 0,00367 °C-1)?