Rumus pemuaian panjang, luas, volume dan contoh soal – Metropro

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

Pemuaian benda dipengaruhi oleh ukuran benda awal, jenis benda dan perubahan suhu.

Ekspansi 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 bila benda berupa kawat lurus yang panjang, sehingga tebalnya dapat diabaikan. Dalam pemuaian luas terjadi pada pelat tipis yang ketebalannya dapat diabaikan, sehingga tampak hanya terjadi pertambahan luas. Oleh karena itu dikenal tiga jenis pemuaian pada zat padat, yaitu:

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

Perpanjangan 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:

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

Faktor pertambahan panjang:

1. Kenaikan suhu ∆T, semakin besar kenaikan suhu, semakin besar 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 lebar seperti lembaran logam.

Rumus

Deskripsi rumus:
A = luas akhir benda (m)
A0 = luas awal (m)
A = 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:

Deskripsi rumus:
V = volume akhir benda (m)
V0 = volume awal (m)
A = 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 ekspansi longitudinal α untuk berbagai padatan disediakan dalam tabel.

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 memaksa merkuri masuk ke dalam pipa-U.

Pemuaian gas adalah pemuaian volume yang diformulasikan

V = Vo(1 + γ Δt)

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

Jenis pengalaman ekspansi dalam 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/pengayaan)

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. Pemuaian gas pada volume tetap (isokorik/pengayaan)

Pemuaian suatu gas pada volume tetap menggunakan hukum Boyle-Gay Lussac, yang berarti bahwa jika volume gas dalam ruang tertutup dijaga tetap, tekanan gas sebanding dengan suhu absolutnya.

Rumus

P1/T1 = P2/T2

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

Contoh ekstensi

• Jalur kereta api, jika diperhatikan hubungan antar jalur kereta api, jaraknya jauh. Jarak ini bekerja pada siang hari saat cuaca hangat dan rel melebar sehingga rel tidak bengkok.
• Memukau atau memukau, memukau adalah proses penyambungan dua lembaran logam. Kedua lembaran logam yang disatukan kemudian dilubangi, lubang-lubang tersebut kemudian dimasukkan dan dilengkapi dengan paku keling yang dipanaskan. Saat paku keling mendingin, ukurannya menyusut, sehingga kedua lembaran logam terhubung dengan kuat.
• Ban mobil dan motor. saat menggembungkan, kondisi ban jangan terlalu penuh/keras, karena udara di dalam ban akan mengembang saat panas, sehingga bisa meledak atau pecah ban mobil/motor
• Proses pemasangan kaca pada jendela, kusen jendela biasanya memberikan celah. Artinya jika kaca mengembang di siang hari, kaca tidak akan pecah.
• Pemuaian Pada balon udara, balon udara dapat terbang dan naik tinggi karena menggunakan prinsip pemuaian. Gas dalam balon dipanaskan hingga mengembang. Udara panas akan naik dengan cepat untuk mencari udara yang lebih sejuk dan itulah yang membuat balon udara panas beterbangan.
• Pemasangan kabel telepon dan listrik, perhatikan sekeliling rumah dan anda akan menemukan bahwa kabel listrik yang dipasang oleh PLN terlihat longgar. Kabel bekerja pada siang hari saat kabel memanjang dan malam hari saat kabel menyusut agar kabel tidak putus.
• Penggunaan teknologi bimetal. misalnya pada termometer bimetal dan juga pada setrika listrik.

Contoh pertanyaan 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:
Diketahui adalah:
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

Sekian pembahasan artikel kali ini, semoga bermanfaat

Baca juga: