Akibat Perubahan Suhu
1. Pemuaian
Zat Padat
Pada umumnya, benda atau zat padat akan
memuai atau mengembang jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Pemuaian
dan penyusutan itu terjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan
tebal benda tersebut. Pada suhu yang tinggi, atom dan molekul penyusun logam
tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga logam tersebut akan
memuai ke segala arah.
a. Pemuaian Panjang
benda yang panjang mula-mula lo setelah dipanaskan panjang bertambah sepanjang Δl sehingga panjangnnya menjadi lt = lo
+ Δl
Rumus Pemuaian
Panjang
b.
Pemuaian
Luas
c.
Pemuaian
Volume
Beberapa
hal yang perlu diperhatikan sehubungan dengan pemuaian dan penyusutan bahan
karena perubahan suhu, antara lain:
1)
Sambungan rel kereta api atau jembatan harus
diberi celah sebagai ruang pemuaian ketika suhu udara meningkat.
2)
Pemasangan kabel listrik dibuat agak kendor,
agar tidak putus ketika menyusut karena penurunan suhu pada musim dingin
Sifat
Logam
1.
logam yang memiliki koefisien muai panjang
lebih besar, lebih cepat memuai ketika dipanaskan dan lebih cepat menyusut jika
didinginkan
2.
logam yang memiliki koefisien muai panjang
lebih kecil, lambat memuai ketika dipanaskan dan lambat menyusut jika didinginkan
Pemanfaatan
pemuaian pada keping bimetal :
Dua
buah logam yang memiliki yang memiliki nilai koefisien muai panjang berbeda di
keeling menjadi satu, sehingga akan membengkok ketika suhunya naik atau suhunya
turun. Keping bimetal dimanfaatkan pada thermostat.
1.
jika dipanaskan akan melengkung ke arah logam
yang memiliki koefisien muai panjang yang lebih kecil
2.
jika didinginkan akan melengkung ke arahlogam
yang memiliki koefisien muai panjang lebih besar
2. Pemuaian
Zat Cair dan Gas
Apabila
dinaikkan suhunya atau dipanaskan zat cair akan memuai, bahkan dengan kenaikan
suhu yang sama pemuaian zat cair akan lebih besar daripada zat padat. Pemuaian
pada zat cair menyangkut dimensi volume. Besarnya nilai pemuaian pada beberapa
jenis zat cair berbeda-beda.
Sifat pemuaian
zat cair, yang lebih besar dibandingkan dengan pemuaian zat padat menjadi dasar
dari cara bekerjanya thermometer raksa dan thermometer alcohol. Sifat pemuaian
zat cair juga perlu diperhatikan dalam kehidupan sehari-hari. Pada saat udara
panas, mobil atau sepeda motor yang diparkirkan di lapangan terbuka dengan
tangki yang penuh dengan bahan bakar dapat meluap.
Jika kita
melihat produk yang berwujud cair di dalam kemasan botol, seperti sirup, kecap,
minyak goreng, bahkan bensin eceran pasti tidak pernah penuh. Hal ini bukan
berarti si penjual berbuat curang, tetapi sengaja memberi ruang pemuaian agar
tidak tumpah.
Pemuaian pada
air akan mengalami keanehan. Perubahan air pada saat dipanaskan sampai suhu
4°C, permukaan air menurun yang berarti volumenya mengecil, sedangkan massa
jenisnya terbesar. Peristiwa keanehan air pada suhu 4°C disebut anomali air. Peristiwa anomali air dapat
kita amati pada grafik berikut ini.
Dengan adanya anomali air ini sangat
bermanfaat sekali bagi kehidupan di perairan yang tertutup salju pada musim
dingin.
Ketika kita
sedang memarkirkan sepeda atau motor di tempat yang panas, tiba-tiba ban
meletus. Peristiwa tersebut dikarenakan gas di dalam ban sepeda memuai ketika
dipanaskan. Pemuaian gas selain dipengaruhi oleh kenaikan suhu juga dipengaruhi
oleh tekanan gas, yang akan kalian pelajari selengkapnya pada tingkat
pendidikan lebih lanjut.
Contoh soal
1. Rel kereta api terbuat dari baja yang
panjangnya tepat 40 000 m pada suhu 20°C. Berapa panjang rel kereta api
tersebut pada hari panas yang suhunya mencapai 40°C? (koefisien muai baja =
1,1x10-5)
Penyelesaian :
Diketahui : l0 =
40.000 m
α = 11x10-6
Δt = 40°C - 20°C = 20°C
Ditanya : lt = ?
Jawab :
lt = l0 ( 1 +α. Δt )
=
40.000 (1 + 1,1x10-5 x 20)
=
40.000 (1 + 2,2x10-4)
=
40.000 (1 + 0,000 22)
=
40.000 + 8,8
=
40.008,8 m
Jadi panjang rel kereta api pada suhu 40°C adalah 40.008,8 m
2. Pada suhu 20°C, batang besi memiliki
panjang 250 cm. Batang besi tersebut dipanaskan sehingga panjangnya menjadi
250,075 cm. Apabila koefisien muai panjang besi 0,000012/°C, berapakah suhu
besi setelah dipanaskan?
SOAL LATIHAN
1. Sepotong besi yang panjangnya 200 cm ketika suhunya
20°C dipanaskan sehingga suhunya menjadi 220°C
(koefisien muai panjang besi = 0,000012/°C). Setelah pemanasan panjang potongan
besi tersebut adalah . . . .
A.
0,48 cm
B.
4,8 cm
C.
248 cm
D.
200,48 cm.
2.
Perhatikan gambar sakelar otomatis dengan menggunakan bimetal berikut.
Sakelar bekerja untuk memutus arus pada saat
suhu tinggi. Pernyataan berikut yang benar untuk melaksanakan fungsi tersebut
adalah . . .
A.
Koefisien
muai panjang logam A lebih besar daripada B sehingga akan melengkung ke atas
pada saat dipanaskan
B.
Koefisien
muai panjang logam A lebih besar daripada B sehingga akan melengkung ke atas
pada saat dingin.
C.
Koefisien
muai panjang logam B lebih besar daripada A sehingga akan melengkung ke atas
pada saat dipanaskan.
D.
Koefisien
muai panjang logam B lebih besar daripada A sehingga akan melengkung ke atas
pada saat dingin.
3.
Perhatikan
gambar transmisi listrik jarak jauh berikut!
Pemasangan kabel listrik pada siang hari
dibuat kendor bertujuan agar ….
A.
pada
cuaca dingin, kabel listrik tidak putus.
B.
pada
keadaan panas kabel listrik dapat diputus
C.
tidak
menyusut, ketika dialiri arus listrik
D.
pada
siang hari kabel listrik cepat memuai
4. Pada suhu 30°C, panjang batang perunggu 50
cm. Batang perunggu tersebut dipanaskan hingga suhunya 140°C. Apabila panjang
batang perunggu menjadi 50,104 cm, koefisien muai panjang perunggu adalah … .
A. 1,9 x 10-7/°C
B. 1,9 x 10-6/°C
C. 1,9 x 10-5/°C.
D. 1,9 x 10-4/°C
5. Perhatikan gambar bimetal berikut!
Berdasarkan daftar koefisien muai logam berikut,
Logam
|
a ( /0C )
|
Kuningan
|
2,4 . 10−5
|
Besi
|
1,2 . 10−5
|
Baja
|
1,1 . 10−5
|
Alumunium
|
2,7 . 10−5
|
logam yang logis
untuk M dan N adalah….
A.
kuningan
dan besi
B.
besi
dan baja
C. kuningan dan aluminium.
D. aluminium dan baja
6.
Empat buah logam berikut memiliki panjang sama, yaitu:
1.
besi (α = 1,10 х 10-5 /°C)
2.
Baja (α = 1,20 х 10-5 /°C
3.
tembaga (α = 1,67 х 10-5 /°C)
4.
alumunium (α = 2,30 х 10-5 /°C)
Manakah yang paling tepat apabila kedua logam berikut dikeling
menjadi satu dan didinginkan?
7.
Perhatikan gambar berikut.
Agar kelereng dapat masuk ke dalam
botol, hal yang dapat dilakukan adalah ….
A.
memanaskan botol dan kelereng
B. memanaskan botol dan merendam
kelereng dalam air es.
C. memanaskan kelereng dan merendam
botol dalam air es
D. merendam botol dan kelereng dalam
air es
8. Seorang
teknisi akan membuat sebuah bimetal dengan 2 pelat logam yang berbeda. Tiga
logam yang dimiliki diketahui nilai koefisien muai panjang zat adalah sebagai
berikut
Besi = 0,000012/°C
Tembaga = 0,0000167/°C
Aluminium = 0,000025/°C
Fungsi bimetal adalah sebagai
sakelar panas otomatis dengan fungsi sebagai berikut.
paduan logam penyusun bimetal yang dibuat adalah sebagai berikut.
|
|
Loagam A
|
Logam B
|
|
(1)
|
Aluminium
|
Besi
|
|
(2)
|
Tembaga
|
Aluminium
|
|
(3)
|
Besi
|
Tembaga
|
|
(4)
|
Tembaga
|
Besi
|
Susunan bimetal yang tepat
ditunjukkan oleh nomor ….
A.
(1) dan (2)
B.
(1) dan (4)
C.
(2) dan (3).
D.
(3) dan (4)
9. Sebuah baja yang memiliki
panjang 1000 cm dengan suhu 30°C dipanaskan sehingga suhunya menjadi 80°C.
Diketahui koefisien muai panjang baja adalah 0,000012/°C. Pertambahan panjang
baja tersebut adalah ….
A.
0,006 cm.
B.
0,036 cm
C.
1.006 cm
D.
1.000,6 cm
10. Pada suhu 20°C, batang besi memiliki panjang 200 cm. Batang besi
tersebut dipanaskan sehingga panjangnya menjadi 200,048 cm. Apabila koefisien
muai panjang besi 0,000012/°C, , suhu besi setelah dipanaskan adalah … .
A.
5°C
B.
20°C
C.
25°C
D.
40°C.
11. Sebuah wadah terbuat dari alumunium volumenya
1.000 cm3, berisi air suhu 25 °C sampai penuh, dipanaskan higga suhunya 100 °C
. Apabila koefien muai alumunium 0,000025/ °C
dan koefien air 0,0004/ °C , apa yang terjadi jika dipanaskan?
A. Air
tumpah sebanyak 28,125 cm3
B. Air
tumpah sebanyak 29,125 cm3
C. Air
tidak tumpah, karena volum wadah menjadi lebih besar daripada volum air.
D. Air
tidak tumpah, karena baik wadah maupun air dipanaskan pada suhu yang sama.
.png)
0 Response to "Pemuaian, materi pelajaran IPA kelas 7 Kurikulum Merdeka"
Post a Comment