Rumus Pemuaian Panjang, Luas, Volume, dan Contoh Soal

Posted on

Rumusrumus.com kali ini akan membahas tentang pengertian dan rumus pemuaian panjang, luas, volume, rumus pemuaian pada gas beserta tabel koefisien muai panjang dan contoh soal pemuaian. untuk lebih lengkapnya simak penjelasan dibawah ini

Pemuaian benda dipengaruhi pada ukuran benda mula-mula, jenis benda dan perubahan suhu.

Pemuaian Zat Padat

Pemuaian zat padat Pada dasar tejadinya adalah pemuaian volume pada benda. Tapi pada beberapa kasus, terkadang lebar dan atau tebal benda bisa diabaikan. Sehingga dikenal istilah pemuaian panjang jika benda tersebut berupa kawat lurus yang panjang sehingga tebalnya bisa diabaikan. Pada pemuaian luas terjadi pada plat tipis yang tebalnya diabaikan sehingga seolah hanya terjadi pertambahan luas. Olehnya itu pada zat padat dikenal tiga macam pemuaian yaitu :

  1. Pemuaian panjang
  2. pemuaian luas
  3. Pemuaian volume

rumus pemuaian

Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya panjang benda karena suatu peningkatan suhu. Seperti dijelaskan diatas pada kasus ini perubahan luas dan volume bisa diabaikan hingga hanya terjadinya pada benda yang panjang tapi tipis

Rumus:

rumus pemuaian panjang

Keterangan rumus :
L = Panjang akhir benda (m)
L0 = panjang mula-mula (m)
α = koefisien muai panjang ( /0C )
ΔT = perubahan suhu (C0 )

Faktor-faktor pertambahan panjang :

  1. Kenaikan suhu ∆T , semakin suhunya meningkat maka pertambahan panjang semakin besar.
  2. Jenis benda (logam dan non logam), setiap zat padat mempunyai konstanta (bilangan) yang disebut koefisien panjang benda (α). Semakin besar jenis benda maka pertambahan panjang semakin besar
  3. Panjang mula-mula Lo, semakin panjang mula-mula suatu benda maka pertambahan panjang sesudah dipanaskan juga semakin besar

Pemuaian Luas

Pemuaian luas adalah pertambahan luas benda karna peningkatan suhu. Pemuaian luas terjadi pada benda luas yang tipis misalnya pada plat logam.

Rumus

rumus pemuaian luas

Keterangan rumus :
A = Luas akhir benda (m)
A0 = Luas mula-mula (m)
α = koefisien muai panjang ( /0C )
ΔT = perubahan suhu (C0 )

Pemuaian Volum

Pemuaian volum adalah pertambahan volume benda karna peningkatan suhu. Pemuaian volume terjadi pada benda yang volumenya tidak bisa diabaikan seperti logam berbentuk kubus. Dan juga terjadinya pada zat cair dan zat gas.

Rumus :

rumus pemuaian volum

Keterangan rumus :
V = Volume akhir benda (m)
V0 = Volume mula-mula (m)
α = koefisien muai panjang ( /0C )
ΔT = perubahan suhu (C0 )

Tabel Koefisien Muai Panjang

koefisien muai panjang itu sendiri adalah penambahan panjang suatu benda ketika suhunya dinaikan sebesar 1°C atau 1K. Koefisien muai panjang α untuk beberapa zat padat telah tersedia dalam table.

Tabel Koefisien Muai Panjang
Tabel Koefisien Muai Panjang

Pemuaian Pada Gas

Sifat muai gas bisa dipakai untuk pembuatan termometer gas. Termometer gas ini dipakai untuk mengukur suhu yang rendah seperti di dalam laboratorium. Jika reservoir gas dimasukkan ke dalam ruangan yang suhunya lebih tinggi daripada keadaan awalnya, maka gas akan memuai dan mendesak raksa yang terdapat di dalam pipa U.

Pemuaian pada gas yaitu pemuaian volume yang dirumuskan sebagai

V = Vo(1 + γ Δt)

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

Jenis-Jenis Pemuaian Pada Gas

Pemuaian gas dibedakan tiga macam, yaitu

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

1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)

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

Rumus :

P V = tetap atau P1 V1 = P2 V2

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

2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar/Pengayaan)

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.

Rumus :

V1/T1 = V2/T2

Keterangan Rumus :
V = volume (L)
T = suhu (K)

3. Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik/Pengayaan)

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.

Rumus

P1/T1 = P2/T2

Keterangan rumus :
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
T = suhu (K)

Contoh Pemuaian

  • Rel Kereta Api, jika di perhatikan sambungan diantara rel kereta diberi jarak. Jarak ini berfungsi pada saat siang hari dimana cuaca panas dan rel memuai maka rel tidak menjadi bengkok.
  • Mengeling atau pengelingan, pengelingan yaitu proses penyambungan dari dua plat logam. Dua plat logam yang hendak disambungkan kemudian dilubangi, Lubang tersebut kemudian dimasukan dan dipasangi oleh paku keling yang telah dipanaskan. Jika paku keling nya telah dingin, maka ukurannya akan menyusut sehingga kedua plat logam tadi tersambung dengan kuat.
  • Ban Mobil dan Motor. saat mengisi angin, kondisi ban tidak boleh terlalu penuh/keras karena udara di dalam ban akan memuai disaat panas sehingga bisa menyebabkan ban mobil/motor meledak atau pecah
  • Proses Pemasangan Kaca Pada Jendela, bingkai jendela umumnya diberi celah. ini dimaksudkan bila kaca memuai pada siang, maka kaca tersebut tidak pecah.
  • Pemuaian Pada Balon Udara, balon udara bisa terbang dan membumbung tinggi karena memakai prinsip pemuaian. Gas dalam balon dipanaskan, hingga memuai. Udara panas akan mendesak untuk naik ke atas, mencari udara yang lebih dingin dan inilah yang menyebabkan balon udara bisa terbang.
  • Pemasangan Kabel Telepon dan Listrik, lihatlah di sekeliling rumah maka akan di dapati kabel listrik yang dipasang oleh PLN terlihat kendur. Kabel tersebut berfungsi saat siang hari dimana kabel memanjang dan pada saat malam dimana kabel menyusut maka kabel itu tidak putus.
  • Penggunaan Teknologi Bimetal. misal nya adalah pada termometer bimetal dan juga setrika listrik.

Contoh Soal Pemuian

Contoh soal 1

Sebuah benda terbuat dari baja mempunyai panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50°C?
Penyelesaian:
Diketahui :
L0 = 1000 cm
∆T = 50 °C
α = 12 × 10-6 °C-1 (lihat di tabel koefisien muai panjang)
Ditanyakan : ∆L = …?

Jawab :
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
Maka, pertambahan panjang benda itu adalah 60 cm

Contoh soal 2

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

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

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

Demikianlah pembahasan tentang artikel ini, Semoga bermanfaat

Baca Juga :


Baca Juga :