Pemuaian Zat Padat, Cair, dan Gas
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda yang diakibatkan oleh kenaikan suhu pada zat tersebut. Pemuaian terdapat tiga jenis, yaitu pemuaian zat padat, pemuaian zat cair, dan pemuaian zat gas.
Pemuaian Zat Padat
Jika zat padat dipanaskan sehingga suhunya naik, maka molekul-molekul zat padat bergetar lebih cepat, tetapi gaya tarik menariknya makin kecil, sehingga jarak antara molekul-molekul zat padat yang bergetar semakin berjauhan. Keadaan yang demikian dikatakan benda itu memuai.
Namun, jika zat padat mengalami penurunan suhun, maka gerak molekul-molekulnya semakin lambat dan gaya tarik menariknya makin kuat, sehingga molekul-molekul makin dekat satu sama lain. Hal ini berarti volume zat tersebut mengalami penyusutan atau mengecil.
Pada pemuaian zat padat terjadi:
A. Muai panjang atau muai linier (jika berbentuk batang)
Contoh: kabel listrik yang mengalami muai panjang, akibat terkena sinar matahari pada siang hari, sehingga suhu kabel meningkat.
Berikut adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung pertambahan panjang benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu:
Untuk menghitung panjang akhir setelah pemanasan, persamaan yang digunakan, yaitu:
B. Muai luas atau muai bidang (jika berbentuk bidang)
Contoh: kaca pada jendela yang memuai, akibat terkena sinar matahari pada siang hari, sehingga kaca mengalami kenaikan suhu.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung pertambahan luas benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu, yaitu:
Untuk menghitung luas akhir setelah pemanasan, persamaan yang digunakan, yaitu:
C. Muai volume atau ruang (jika berbentuk balok, kubus, atau bola)
Contoh: benda yang mempunyai bentuk balok, kubus, atau bola. Ketika mengalami kenaikan suhu sehingga memuai volumenya.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung pertambahan volume benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu adalah:
Untuk menghitung volume akhir setelah pemanasan, maka persamaan yang digunakan adalah
Pemuaian zat padat berbeda-beda menurut jenisnya. Perbedaan pemuaian zat padat terletak pada besarnya koefisien panjang. Koefisien muai panjang adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang setiap satuan panjang zat, jika suhunya dinaikan 1 °C atau 1 °K.
Di bawah ini adalah tabel koefisien muai panjang dari beberapa jenis bahan:
Dari tablel di atas kita ambil contoh tembaga memiliki koefisien muai panjang 0,000017 / °C atau bisa juga ditulis 17x10-6 / °C. Artinya, tembaga yang penjangnya 2 meter jika dinaikan suhunya 1 °C, panjangnya akan bertambah 0,000017 meter, sehingga panjangnya menjadi 2,000017 meter.
Baca Juga: Massa Jenis ZatPemuaian Zat Cair
Pemuaian zat cair sama dengan pemuaian volume atau ruang. Karena sesuai dengan sifat zat cair yang selalu menyesuaikan dengan wadahnya. Zat cair akan memuai jika dipanaskan atau suhunya dinaikan. Namun, pemuaian zat cair lebih besar dari pada zat padat, pemuaian zat cair berbeda-beda tergantung dari setiap jenisnya.
Di bawah ini adalah contoh koefisien muai volume dari beberapa zat cair.
Dalam kehidupan sehari-hari, pemanfaatan dari pemuaian zat cair ini dapat kita lihat pada termometer raksa dan termometer alkohol. Keduanya memiliki prinsip kerja yang sama, ketika suhu naik zat cairnya akan memuai, dari situ dapat kita amati hasilnya.
Untuk menghitung pemuaian zat cair, dapat kita gunakan persamaan pemuaian volume.
A. Anomali air
Adalah sifat kekecualian air. Air ini berbeda dengan zat lainnya. Jika zat lain dipanaskan, maka zat tersebut akan memuai. Namun, berbeda dengan air. Karena air mempunyai sifat yang khas, yaitu jika dipanaskan dari suhu 0°C sampai dengan suhu 4°C volume air akan menyusut.
Kemudian, setelah lebih dari 4°C volume air akan memuai. Hal ini disebabkan karena molekul H2O dalam bentuk padat (es) penuh dengan rongga, sedangkan dalam bentuk cair (air) lebih rapat.
Oleh karena itu, ketika dipanaskan molekul H2O (es) akan merapat lebih dahulu. Akibatnya, volumenya menyusut dan itu juga yang membuat es bisa mengapung di air.
Pemuaian Zat Gas
Sama seperti zat lainnya, zat gas juga mengalami pemuaian. Jika dipanaskan atau suhu dinaikan, pemuaian yang terjadi pada zat gas adalah muai volume.
Koefisien muai volume (𝛾) pada semua zat gas adalah sama.
Untuk menghitung muai zat gas menggunakan cara yang sama untuk menghitung muai volume.
Pemuaian yang terjadi pada zat gas terdapat 3 jenis, yaitu:
1. Pemuaian pada suhu tetap (Isotermal)
Pada pemuaian isotermal hukum yang berlaku adalah hukum Boyle.
2. Pemuaian pada tekanan tetap (Isobarik)
Pada pemuaian isobarik hukum yang berlaku adalah hukum Gay Lussac.
3. Pemuaian pada volume tetap (Isokhorik)
Pada pemuaian isokhorik hukum yang berlaku adalah hukum Boyle—Gay Lussac
