Mengenal Proses Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume

Table of Contents

Suatu benda jika diberikan kalor akan terjadi perubahan atau kenaikan suhu benda. Kenaikan suhu benda di sini ditandai dengan adanya perubahan ukuran benda tersebut, biasa disebut sebagai pemuaian.

Disini kita akan lihat tentang efek pemuaian zat atau benda tanpa terjadinya perubahan fase zat.

Dalam perubahan suhu yang relatif kecil, pemuaian termal bersifat linear.

Secara umum, pemuaian termal dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu:

• pemuaian panjang (linear)
• pemuaian luas
• pemuaian volume

1. Pemuaian Panjang dan Rumusnya

Pada gambar di atas, dapat kita lihat sebuah batang dengan panjang L₀ dipanaskan sehingga suhunya bertambah sebesar ΔT.

Pemuaian batang hanya ke arah panjang batang. Pemuaian seperti ini sering disebut sebagai pemuaian linier.

Apa itu pemuaian Linier ?

Pemuaian Linier adalah proses pemuaian ke arah radial, dimana batang mengalami perubahan panjang sebesar ΔL yang sebanding dengan panjang batang mulamula L₀ dan besar kenaikan suhu ΔT.

Pemuaian linier dapat kita rumuskan sebagai berikut

ΔL = αL₀ΔT

Tetapan kesebandingan α disebut sebagai koefisien muai linear.

Koefisien muai termal berbeda-beda untuk zat yang berbeda. Beberapa di antaranya dapat dilihat pada tabel di bawah.

Beberapa nilai α berbagai zat
Zat	α (x10-6/°C)
Aluminium	23
Kuningan	19
Tembaga	17
Gelas	9
Gelas pirex	3,2
Karet keras	80
Es	51
Timbal	29
Baja	11

Kita dapat menentukan panjang batang setelah pemuaian dengan menggunakan persamaan di bawah ini.

L = L₀ + ΔT
L = L₀ (1 + αΔT)

2. Pemuaian Luas dan Rumusnya

Suatu benda tipis berbentuk luasan tertentu dengan panjang dan lebarnya L_o dipanaskan sehingga suhu benda bertambah dari T menjadi T + ΔT. Jika pemuaian linear dinyatakan sebagai α maka pemuaian luasan dapat ditulis menjadi rumus berikut ini.

A = L₁² = L₀² ( 1 + 2αΔT + α²ΔT²)²

Suku kuadratis sering diabaikan karena koefisien muai termal (α) sangat kecil (berorde 10^-6/°C), sehingga dapat dituliskan dalam persamaan menjadi.

A = A₀ (1 + 2αΔT)

Dengan A₀ adalah luas mula-mula luasan yang ditinjau yaitu A₀ = L_o x L_o = L_o², seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

3. Pemuaian Volume dan Rumusnya

Jika suatu benda berbentuk kubus dengan ukuran sisi-sisinya adalah L_o dipanaskan sehingga suhunya bertambah sebesar ΔT.

Jika pemuaian linear dinyatakan sebagai α maka pemuaian volume dapat dituliskan menjadi

V = L³ = L₀³ (1 + 3αΔT² + 3α²ΔT + α²ΔT²)

Keterangan:
V₀³ sama dengan L₀³ adalah volume benda mula-mula sebelum dipanaskan.

Suku kuadratis dan suku pangkat tiga sering diabaikan karena koefisien muai termal (α) sangat kecil (berorde 10^-6 °C), sehingga persamaannya dapat dituliskan menjadi.

V = V₀(1 + 3αΔT)

Materi Terkait

• 1 Mengenal Kalor dan Konservasi Energi
• 2 Mengenal Tentang Kalor Jenis
• 3 Mengenal Tentang Kapasitas Kalor
• 4 Perubahan Fasa dan Wujud Pada Zat
• 5 Mengenal Proses Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume
• 6 Analisis Cara Perpindahan Kalor
• 7 Perpindahan Kalor secara Konveksi
• 8 Perpindahan Kalor secara Radiasi
• 9 Penerapan Asas Black dalam Pemecahan Masalah Keingintahuan