1. Semua zat memuai ketika dipanaskan kecuali air dan bismuth yang menyusut. 2. Pemuaian dapat diukur dengan alat yang mengukur perubahan panjang, volume, atau tekanan bahan tersebut. 3. Koefisien pemuaian menunjukkan besarnya perubahan panjang, volume, atau tekanan untuk setiap kenaikan suhu 10°C.

1. Standar Kompetensi :3. Memahami wujud zat dan perubahannyaKompetensi Dasar : 3.3Melakukan percobaan yang berkaitan dengan pemuaian dalam kehidupan sehari-hariPEMUAIAN<br />Pemuaian benda padat<br />37585658255Hampir semua zat memuai kalau dipanaskan, kecuali bismuth dan air yang menyusut ketika dipanaskan. Pemuaian berbagai jenis zat padat diselidiki dengan alat Musschenbreok <br />Beberapa batang logam yang panjangnya sama dijepit di A, sedangkan ujung lainnya bersandar bebas pada B puncak batang menyinggung sebuah tuas D yang dilengkapi jarum E. Jika batang dipanasi dengan api yang dinyalakan di C, jarum akan bergerak ke atas sepanjang skala. Batang tersebut bertambah panjang.<br />Pertambahan panjang batang logam disebut muai panjang. Berdasarkan percobaan dengan menggunakan alat Muschenbroek di dapatkan bahwa muai panjang:<br />sebanding dengan kenaikan suhu<br />sebanding dengan panjang batang semula<br />bergantung pada jenis logam<br />Koefisien muai panjang<br />Koefisien muai panjang ialah bilangan yang menyatakan pertambahan panjang suatu batang logam setiap satuan panjang zat bila suhunya bertambah 10C. Misal, mempunyai sebatang besi yang panjangnya 100 cm pada suhu 00C. Kemudian, batang dipanaskan secara merata sampai suhu 00C sehingga panjangnya menjadi 100,12 cm. Jadi, batang panjang bertambah 0,12 cm.<br />Untuk setiap 1 cm, pertambahan panjang batang adalah 0,0012 cm. dengan demikian, jika panjang batang itu 1 cm dan dipanasi dari 10C, panjangnya bertambah sebesar 0,000012 cm. Berarti, koefisien muai panjang besi adalah 0,000012 tiap 0C <br />Koefisiem muai panjang ( ) dirumuskan sebagai <br />Dengan ∆l = selisih panjang batang (cm)<br /> ∆t = selisih suhu (0C) <br /> L0 = panjang batang mula-mula (cm)<br />Oleh karena selisih panjang batang ∆l = l – l0 dan selisih ∆t = t – t0, maka persamaan di atas menjadi<br />Dengan l = panjang batang akhir (cm)<br /> l0 = panjang batang mula-mula (cm)<br /> t = suhu akhir (0C )<br /> t0 = suhu mula-mula (0C)<br />satuan ∆l merupakan satuan panjang dan satuan l0∆t merupakan panjang × satuan suhu berarti satuan koefisien mulai panjang ialah:<br />=satuan panjang1<br /> atau / 0C<br />satuan panjang × satuan suhu satuan suhu<br />Panjang batang setelah dipanaskan adalah <br />Untuk lebih memahami pemuaian panjang, kita dapat melakukan Percobaan berikut:<br />Pasanglah sebatang logam pada penyangga seperti Gambar disamping!Panaskan batang logam tersebutPerhatikan, apakah buat masih bias diputar dengan kuat? Mejngapa demikian?Kemudian, dinginkan batang logam dengan air. Apa yang terjadi?PERCOBAAN<br />405765064135<br />Contoh soal:<br />Panjang sebatang besi pada suhu 200C ialah 65 cm. Bila koefisien muai panjang besi 0,000012/0C, Berapakah panjangnya pada suhu 800C? <br />Penyelesaian:<br />l = l0 (1 + ∆t)<br /> = 65 (1 + 0,000012 × 60) cm<br /> = 65 (1 + 0,00072) = 65,0468<br />Panjang sebatang kuningan pada suhu 200C ialah 50 cm. Berapakah panjangnya pada suhu 1000C ? Koefisien muai panjang kuningan 0,000019/0 C?<br />l = l0 (1 + ∆t)<br /> = 50 (1 + 0,000019 × 80)<br /> = 50 × 1,00152 = 50,076 cm<br />545782510160Pemuaian benda cair<br />Zat cair tidak mengalami muai panjang, sebab bentuknya tidak tetap. Zat cair umumnya mengalami pertambahan volume. Pertambahan volume zat cair jika dipanasi disebut muai ruang. Pemuaian zat cair dapat diselidiki dengan dilatometer, yaitu sebuah labu kaca yang mempunyai pipa kecil dilengkapi skala <br />Mula-mula dilatometer diisi dengan sejenis zat cair, misalnya alcohol sampai garis 0. kemudian, labu berisi alkohol tesebut dicelup ke dalam bak yang berisi air panas. Permukaan alkohol mula-mula turun sedikit, kemudian naik dengan cepat melampaui kedudukannya semula. Hal ini disebabkan pemuaian zat cair lebih besar daripada pemuaian kaca.<br />Pemuaian Gas<br />Semua gas memuai kalau dipanaskan. Akan tetapi, gas tidak mengalami muai panjang. Gas hanya mengalami muai volume, sebab bentuk dan volumenya mudah berubah. Pemuaian gas jauh lebih besar daripada pemuaian benda padat dan cair. Gas dapat dipanasi dengan cara sebagai berikut.<br />Tekanan tetap<br />Pemanasan gas pada tekanan tetap dilakukan dengan cara berikut. Sebuah bola kaca A mempunyai pipa sempit B. Di dalam pipa terdapat setetes raksa C. Jika bola kaca dipanasi sedikit, maka raksa akan bergerak ke kanan. Pada pemanasa ini tekanan gas selalu tetap (sama dengan tekanan udara luar), tetapi volumenya berubah.<br />375285038735Koefisien Muai Gas<br />Koefisien Muai Gas adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan volume gas untuk setiap satuan volume bila suhunya bertambah 10C pada tekanan tetap. Misalkan muai gas kita sebut γ . Volume gas akhir adalah: <br /> V = V0 (1 + γ ∆t)<br />Dengan V0 = volume gas mula-mula dan ∆t = suhu gas<br />Vt = V0 [1 + 182/273]Gay-Lussac mendapatkan bahwa semua gas mempunyai koefisien muai yang sama, yaitu. Oleh karena itu , rumus pemuaian gas dapat ditulis sebagai<br /> <br />Dengan V = Volume gas akhir, V0 = Volume gas mula-mula, dan t = suhu <br />54140102540Volume tetap<br />Pemanasan gas pada volume tetap dilakukan dengann cara berikut. Di dalam silinder terdapat gas yang ditutup oleh pengisap yang dapat bergerak bebas. Ketika dipanasi, gas akan mengembang dan mendorong pengisap.<br />Agar tidak berpindah tempat, pengisap harus ditahan dengan suatu tekanan. Akibatnya, gas untuk bias memuai sementara tekanannya bertambah besar. Jadi, selama pemanasan ini volume gas selalu tetap, sedangkan tekanannya berubah. <br />Koefisien tekanan gas<br />Koefisien tekanan gas ialah bilangan yang menunjukkan pertambahan tekanan gas untuk setiap satuan tekanan bila suhunya bertambah 10C pada volume tetap. Misalkan koefisien tekanan gas kita sebut v. Tekanan gas akhir adalah<br />Dengan P0 = tekanan gas mula-mula ∆t = selisih suhu gas<br />P = P0 [1 + 182/273]Gay-Lussac menemukan bahwa semua gas mempunyai koefisien tekanan yang sama, yaitu . Oleh karena itu , rumus pemuaian gas dapat ditulis sebagai<br /> <br />Dengan t = suhu gas<br />46431200Tekanan dan volume berubah<br />Sebuah bola kaca yang berisi udara dihubungkan dengan moneter terbuka. Kemudian, bola kaca dipanasi sedikit. Permukaan zat cair dalam kaki manometer A akan turun, sebaliknya permukaan zat cair dalam kaki B akan naik. Dalam pemanasan ini, volume maupun tekanan gas berubah. <br />Koefisien muai volume<br />Koefisien muai volume (ruang) ialah bilangan yang menyatakan perubahan volume zat untuk setiap satuan volume bila suhunya bertambah 10C. Koefisien muai ruang (γ) dirumuskan sebagai berikut:<br />Satuan Vt - V0 merupakan suatu volume, sedangkan satuan V0∆t merupakan satuan volume × satuan suhu. Jadi satuan koefisien muai ruang ialah<br /> Satuan Volume 1Satuan Volume X satuan suhu satuan suhu = atau /0C<br />seperti pada pemuaian panjang, persamaan untuk pemuaian ruang dapat dinyatakan sebagai <br />V = V0 (1 + Δt), dimana = 3<br />Dengan V = Volume air (cm3)<br /> V0 = Volume awal (cm3)<br />γ = Koefisien muai volume (/0C)<br />∆t = Selisih suhu (0C)<br />Persamaan di atas dapat digunakan untuk menyatakan pemuaian volume benda padat dan benda cair.<br />Contoh Soal:<br />Berapakah volume minyak tanah pada suhu 600C bila volumenya pada suhu 300C ialah 100 Liter? Koefisien muai ruang minyak tanah 0,0009/0C.<br />Penyelesaian:<br />V = V0 (1 + γ∆t)<br /> = 100 (1 + 0,0009 × 30)<br /> = 100 × 1,027 = 102,7 liter <br />Berapakah volume kubus tembaga pada suhu 1000C bila volumenya tetap 00C I dm3 koefisien muai panjang tembaga 0,000017/0 C.<br />Penyelesaian:<br />V = V0 (1 + γ∆t)<br /> = V0 (1 + 3 x (100-20))<br /> = 1[1 + 3 × 0,000017 × 80] = 1,00408 dm3 <br />Sebanyak 20 Liter yang tekanannya 3 atm dan suhunya 00C. Berapakah tekanan akhirnya?<br />Penyelesaian:<br />P =P0 1 + = P0 1 + <br /> = 3 atm X = 5 atm<br />Pemuaian Benda Kosong<br />370586081280Benda kosong memuai seolah-olah rongganya berisi zat yang sejenis dengan benda itu. Dengan demikian, benda itu seakan-akan pejal. Hal ini dapat dinyatakan dengan percobaan ‘s Gravesande. Gelang A dan bola B terbuat dari tembaga. Ketika suhunya sama, bola B masuk dengan tepat kedalam gelang A.<br />Akan tetapi, jika bola B saja yang dipanasi sedangkan gelangnya tidak, maka bola B tidak bisa masuk ke dalam gelang A. sebab yang memuai hanya bola, sedangkan gelangnya tidak memuai. Setelah beberapa lama berada di atas gelang, bola akan masuk lagi ke dalam gelang karena gelang ikut memuai. Jadi, memuainya rongga gelang sama dengan memuainya bola.<br />Contoh Soal:<br />Sebuah tangki besi dapat memuat 200 liter minyak pada suhu 200C. berapa liter minyak keluar apabila seluruhnya dipanasi sampai suhu 500C? Koefisien muai ruang minyak 0,0012/0C dan koefisien muai panjang besi 0,000012/C.<br />Penyelesaian:<br />Volume minyak:<br />V = V0 ( 1 + t )<br /> = 200 ( 1 + 0,0012 X 30 ) = 207,2 liter<br />Volume tangki besi:<br />V= V0 ( 1 + 3T )<br />= 200( 1 + 3 x 0,000012 x 30 ) = 200,216 liter<br />Volume minyak yang keluar:<br />V = 2007,2 liter – 200,216 liter = 6,984 liter<br />Anomali Air<br />414655041275Air mempunyai sifat yang aneh, yaitu menyusut bila dipanaskan dari suhu 00C sampai 40C. Volume air pada suhu 40C merupakan yang terkecil sehingga massa jenisnya terbesar. Sifat air yang menyimpang dari sifat umum ini disebut anomali air.<br />Percobaan Hope dapat menunjukkan bahwa massa jenis air yang terbesar terjadi pada suhu 40C. sebuah bejana mula-mula diisi sebagian dari air yang suhunya 180C. Kemudian, diatas air diapungkan butir-butir es. Oleh karena itu, suhu air di bawah es turun, volumenya berkurang, dan massa jenisnya bertambah sehingga air yang telah didinginkan akan turun ke dasar bejana. Ketika tercapai keseimbangan, thermometer B di dasar bejana menunjukkan suhu 4 0C dan thermometer A di permukaan air menunjukkan suhu 00C.<br />Hukum Gay-Lussac<br />Perhatikan kembali rumus Gay-Lussac<br />Persamaan ini dapat diuraikan sehingga menjadi<br />Oleh karena V0 dan 273 konstan, berarti<br />Perbandingan volume dengan suhu gas dapat juga ditulis<br />Dengan T = (273 + T)K. Besaran V1 dan T1 menyatakan volume dan suhu mula-mula, sedangkan V2 dan T2 menyatakan volume dan suhu akhir.<br />Dengan cara yang sama dapat juga diperoleh<br />Atau<br />P1 dan T1 menyatakan tekanan dan suhu mula-mula, sedangkan P2 dan T2 menyatakan tekanan dan suhu akhir.<br />43897556985Penggunaan Pemuaian<br />Keping Bimetal<br />Keping Bimetal ialah dua keping logam berbeda yang dikelilingi menjadi satu. Jika keeping bimetal dipanaskan, keeping tersebut akan membengkok ke arah logam yang koefisien muainya kecil. Sebaliknya, bila keping bimetal didinginkan, keeping tersebut akan membengkok ke arah logam yang koefisien muainya besar.<br />Keping bimetal bisa terbuat dari batang besi dan tembaga. Sebelum dipanasi, bimetal dalam keadaan lurus. Setelah dipanasi, bimetal akan melengkung ke arah batang besi, sebab koefisien muai akan menjadi lurus lagi. Kalau terus didinginkan akan melengkung ke arah batang tembaga<br />Ambillah sepotong bimetal dan panaskan di atas nyala api lilin. Apa yang terjadi?Dinginkan bimetal dengan air!Kemudian, letakkan bimetal selama 10 menit di bawah balok es!Apakah kesimpulanmu?PERCOBAAN<br />Termometer Bimetal<br />454025017145Termometer bimetal terbuat dari bimetal yang berbentuk lingkaran. Ujung A diikat pada kaki bimetal, sedangkan ujung B diikat pada sebuah jarum yang dapat berputar pada proses C <br />Koefisien muai logam sebelah luar lebih besar dari pada koefisien muai logam sebelah dalam. Jika suhunya naik, bimetal akan melengkung sehingga ujung B mendekati ujung A dan jarum akan berputar ke kanan. Sebaliknya, jika suhunya turun, bimetal akan sedikit lurus sehingga menggerakkan jarum ke kiri.<br />Termostat<br />510159062865Termostat digunakan untuk mempertahankan suhu ruangan supaya tetap. Termostat terdiri dari sebuah batang bimetal berbentuk lingkaran, seperti halnya pada thermometer bimental. Salah satu ujung bimetal dijepit, sedangkan ujung yang lain bebas. Ujung yang bebas diletakkan pada jarum yang dapat bergerak maju mundur antara kontak listrik A dan B<br />Bila suhu ruangan naik, bimetal bertambah melengkung dan jarum menyentuh kontak. Hal ini menyebabkan aliran listrik terputus sehingga panasnya berkurang. Bila suhunya turun bimetal akan lebih lurus dan jarum bergerak ke kanan sampai menyentuh kontak B. akibatnya aliran listrik terbuka lagi sehingga suhu ruangan naik, dan seterusnya. Dengan cara demikian suhu ruangan dapat dipertahankan<br />Sakelar otomatis<br />Bimetal dengan cara kerja seperti thermostat juga banyak dipakai sebagai sakelar otomatis. Sakelar otomatis berfungsi untuk menghubungkan, dan memutuskan aliran listrik secara otomatis bila telah mencapai suhu tertentu. Misalnya, pada alarm kebakaran. Ketika terjadi kebakaran bimetal naik sehingga melengkung dan menghubungkan arus listrik. Arus listrik ini akan menghidupkan alarm sehingga berbunyi.<br />Penggunaan konsep pemuaian yang lain misalnya pada thermometer raksa, paku keeling pemasangan ban dan besi roda pedati, pemasangan kaca jendela, dan rel kereta api. Pada pemasangan benda-benda tersebut harus ada celah yang cukup agar memuai ketika hari panas. Gelas yang koefisien muainya besar akan pecah kalau diberi air panas<br />LATIHAN 7<br />Jawab pertanyaan di bawah ini!<br />Mengapa rel kereta api dibuat renggang?<br />Jawab: <br />Berdasarkan peristiwa anomali air, jelaskan mengapa es terapung di atas permukaan air? (jika massa dalam keadaan mencair/membeku tidak berubah)<br />Jawab: <br />Sebutkan contoh dalam kehidupan sehari-hari alat yang menggunakan prinsip pemuaian?<br />Jawab: <br />Apakah yang kamu ketahui tentang:<br />Bimetal<br />Dilatometer<br />Jawab: <br />Dalam kehidupan sehari-hari zat padat jika dipanaskan panjangnya akan bertambah, sebutkan faktor yang menyebabkan pertambahan panjang tersebut?<br />Jawab: <br />Panjang sebatang aluminium pada suhu 200C adalah 1 meter. Berapa panjangnya pada suhu 1200C? Koefisien muai panjang aluminium 0,000024/0C.<br />Jawab: <br />Sebatang rel kereta api yang terbuat dari baja panjangnya 25 meter pada suhu 200C. Berapa milimeter pertambahan panjang rel bila suhunya naik menjadi 300C? Koefisien muai panjang baja 0,000012/0C.<br />Jawab: <br />Volume sebuah panci aluminium pada suhu 270C adalah 1 liter. Berapakah volume panci tersebut pada suhu 1000C? Koefisien muai panjang aluminium 0,000024/0C.<br />Jawab: <br />Bagaimanakah hubungan koefisien muai ruang zat padat dengan koefisien muai panjangnya?<br />Jawab: <br />Pada jembatan besar, salah satu ujungnya menyatu dengan pangkal jembatan, sedangkan pada ujung yang lain dipasang bantalan roda. Mengapa?<br />Jawab: <br />Pilihlah jawaban yang benar!<br />Suhu menyatakan ……<br />aliran panas dalam suatu bendac. banyaknya molekul dalam benda<br />energi yang dikandung suatu bendad. derajat panas suatu benda<br />Pernyataan berikut yang benar mengenai kelebihan raksa disbanding alkohol adalah….<br />peka terhadap perubahan suhuc. titik beku lebih rendah<br />titik didih lebih tinggid. tidak membasahi dinding kaca<br />Titik tetap bawah yang digunakan dalam penentuan angka termometer adalah…….<br />suhu es yang sedang mencair c. suhu air yang sedang menguap<br />suhu air yang paling rendahd. suhu air yang sedang mendidih<br />Jika suhu zat dinaikan, maka pada umumnya zat akan ……<br />memuaic. memuai dan menyusut<br />menyusutd. bergetar<br />Koefisien muai panjang suhu zat bergantung pada …….<br />panjang batang semulac. jenis zat<br />kenaikan suhud. volume zat<br />Sebatang besi panjangnya 20 cm pada suhu 150C. Bila koefisien muai panjang besi 0,000012/0C, maka panjangnya pada suhu 800C adalah ……..<br />20,0192 cmc. 20,0036 cm<br />20,0156 cmd. 20,0012 cm<br />Zat cair mengalami pemuaian ……..<br />tinggic. luas<br />panjangd. volume<br />Pernyataan berikut berkaitan dengan pemuaian gas, kecuali……<br />gas mengalami pemuaian volume<br />pemuaian gas dapat terjadi pada tekanan tetap<br />pemuaian menyebabkan volume gas mudah berubah<br />pemuaian gas lebih besar dari pada pemuaian zat padat<br />Air menyusut bila dipanaskan dari suhu 00C sampai 40C. Sifat air ini disebut ……<br />kondensasic. volume paling besar<br />penyusutan aird. massa paling kecil<br />Pada suhu 40C air memiliki …….<br />massa jenis paling besarc. volume paling besar<br />massa jenis paling kecild. massa paling besar<br />Bila sekiping bimetal dipanaskan, maka……..<br />tidak terjadi apa-apa dengan bimetal<br />bimetal memuai dan tetap lurus<br />melengkung kearah logam yang memiliki koefisien muai besar<br />melengkung kearah logam yang memiliki koefisien muai kecil<br />Bila dilatometer berisi air dipanaskan, maka…….<br />permukaan air turun sedikit, kemudian naik<br />permukaan air langsung naik<br />permukaan air tetap<br />permukaan air langsung turun<br />Sebuah mur sulit dilepaskan dari bautnya karena telah berkarat. Cara yang paling baik utuk melepaskannya adalah…….<br />mur dan baut didinginkanc. baut dipanaskan<br />mur dipanaskand. mur didinginkan<br />Dua keeping logam yang koefisien muainya berbeda dikeling menjadi satu disebut……….<br />Relaic. Bemetal<br />Thermostatd. Dilatometer<br />Alat untuk memutuskan dan menghubungkan aliran listrik secara otomatis disebut…….<br />Bimetalc. Saklar otomatis<br />Thermostatd. Relai<br />