SUHU DAN PEMUAIAN: 2012

Wednesday, August 29, 2012

2. Penyusutan

Menyusut adalah berkurangnya ukuran benda (padat, cair dan gas) yang disebabkan karena adanya penurunan suhu atau suhu rendah. Penyusutan adalah kebalikan dari pemuaian. Contoh peristiwa pemuaian benda dalam kehidupan sehari-hari :

a. Penyusutan pada benda padat.

Bagaimana dengan keadaan kabel telpon pada pagi hari jika dibandingkan dengan siang hari. Kabel telpon pada siang hari mengendur dan pada padi hari esoknya akan mengencang, hal itu karena pada sore hari dan malam harinya ada penurunan suhu. Jadi mengencangnya kabel telpon pada pagi hari jika dibandingkan dengan siang hari adalah karena penyusutan. Bagaimana keadaan daun jendela rumah ketika kita buka pada musim penghujan ? Dan bagaimana keadannya jika kita membukanya pada musim kemarau? Mana yang lebih lancar dalam membukanya ? mengapa demikian ?

b. Penyusutan pada benda cair.
Penyusutan benda cair hanya berupa ukuran dan bentuk tetapi volumenya tetap. Contohnya adalah Ketika agar-agar buatan ibu masih bersuhu tinggi (berbentuk cair) dalam wadah penuh, tetapi setelah adanya penurunan suhu maka ukurannya sedikit berkurang, tetapi volumenya tetap. Penyusutan tersebut karena merapatnya partikel zat cair.

c. Penyusutan pada benda gas
Pernahkan kamu menyimpan sepada yang bannya telah dipompa pada teras rumah yang terbuat dari keramik dalam beberapa hari ?
Ban sepada tersebut akan berkurang tekanannya karena udara dalam ban menyusut.
Berilah contoh yang lain !

pengaruh suhu terhadap benda dlm kegiatan sehari-hari

Suhu tinggi maupun rendah akan berpengaruh terhadap perubahan benda, baik dalam ukurannya, bentuknya maupun wujudnya. Jadi, ukuran, bentuk dan wujud benda dipengaruhi oleh suhu, baik suhu panas atau suhu dingin. Dari berbagai sumber asa generasiku mencoba mengurai tentang pengaruh suhu terhadap benda dalam kegiatan sehari-hari, diantaranya :

1. Pemuaian

Setiap benda (padat, cair dan gas) akan memuai jika dipanaskan. Memuai adalah bertambahnya ukuran benda. Contoh peristiwa pemuaian yang terjadi dalam peristiwa sehari - hari :

a. Pemuaian pada benda padat

Sambungan pada rel kereta dibuat renggang. Hal ini dibuat dengan tujuan bahwa renggangan tersebut sebagai tempat ruang muai. Karena jika sambungan dibuat rapat maka ketika terjadi pemuaian akibat terik matahari rel akan melengkung. Lalu apa yang terjadi dengan kabel telpon pada siang hari yang terik ? Coba bandingkan keadaan kabel tersebut pada pagi hari dan tengah hari, mengapa demikian ?

b. Pemuaian pada benda cair

Masih ingatkah kamu dengan termometer. Ya, betul, alat pengukur suhu yang berisi air raksa. Air raksa dalam wadah termometer akan memuai jika terkena suhu tubuh. Akibat pemuaian air raksa tersebut maka akan mendorong angka pencatat termometer. Bagaimana dengan isi parfum dalam botol, mengapa tidak diisi penuh, apa tujuannya ?

c. Pemuaian pada benda gas

Ban sepeda yang telah dipompa jika dibiarkan secara terus-menerus terkena terik matahari akan meletus. Meletusnya ban sepeda tersebut dikarenakan udara (gas) yang ada dalam ban terus bertambah akibat pemuaian, karena tidak dapat tertampung maka ban akan meletus. Lalu bagaimana dengan balon ? silahkan lakukan percobaan !

contoh soal pemuaian 2

Sebatang besi pada suhu 30° C panjangnya 100 cm, dipanaskan hingga suhunya 90° C.Berapakah pertambahan
panjang besi jika koefisien muai panjang besi 0,000012/ °C?
Penyelesaian:

Diketahui
t1 = 30 C, L1 = 100 cm, t2= 90° C
cx=0,0000121°C

Ditanya
Jawab : L2 = L1 {1 + a.. At)
AL = L2 - L1= 100{1 +0,000012x(90-30)} = 100,072- 100= 100 {1 + 0000012 x 60}0,072 cm
= 1000{1 +0,00072}
= 100,072 cm

Jadi pertambahan
panjangnya adalah 0,072
cm

contoh soal pemuaian

Panjang sebatang alumunium pada suhu 0°C adalah 100 cm. Berapa panjang pada suhu 100° C,
bila angka muai panjangnya 0,000026/°C?
Periyelesaian:
Diketahui 0° C, L0.= 100cm
ti = 100°, = 0,000026/°C

Ditanya : L1
Jawab L1 = Lo (1 + c At)= 100{1 ÷0,000026(100-0)}
= 100{1 +0,000026x100}
= 100 {1,0026}= 100,26cm

Jadi, panjang sebatang alumunium = 100,26 cm Jika suhu mula-mula tidaksama dengan 0° C (t bukan sama dengan 0° C)

contoh soal suhu 2

Air tidak dipakai untuk mengisi termometer. Hal ini karena ...
a. volume air tetap
b. tidak memuai ketika dipanaskan
c. memiliki pemuaian yang kecil
d. air membasahi dinding

pembahasan :
alasan mengapa air tidak digunakan untuk mengisi tabung termometer antara lain :
- air membasahi dinding
- tidak berwarna
- jangkauan suhu air terbatas (0 - 100) derajat C
- perubahan volume air sangat kecil ketika suhunya dinaikkan
- merupakan penghantar panas yang sangat jelek

jawaban : d

rumus pemuaian

Pemuaian panas adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor). Pemuaian tiap-tiap benda akan berbeda, tergantung pada suhu di sekitar dan koefisien muai atau daya muai dari benda tersebut. Perubahan panjang akibat panas ini, sebagai contoh, akan mengikuti:

$\frac{}{} L_{t} = L_{0} + L_{0}\alpha \Delta t$

di mana

$\frac{}{}L_{t}$ adalah panjang pada suhu t,

$\frac{}{}L_{0}$ adalah panjang pada suhu awal,

$\frac{}{}\alpha$ adalah koefisien muai panjang, dan

$\frac{}{} \Delta t$ adalah besarnya perubahan suhu.

Suatu benda akan mengalami muai panjang apabila benda itu hanya memiliki (dominan dengan) ukuran panjangnya saja. Muai luas terjadi pada benda apabila benda itu memiliki ukuran panjang & lebar, sedangkan muai volum terjadi apabila benda itu memiliki ukuran panjang, lebar, & tinggi.

$\frac{}{} A_{t} = A_{0} + A_{0}\beta \Delta t$

di mana

$\frac{}{}A_{t}$ adalah luas (Area) pada suhu t,

$\frac{}{}A_{0}$ adalah luas pada suhu awal,

$\frac{}{}\beta$ ( 2 kali alpha ) adalah koefisien muai luas, dan

$\frac{}{} \Delta t$ adalah besarnya perubahan suhu.

Dan untuk perubahan volum:

$\frac{}{} V_{t} = V_{0} + V_{0}\gamma \Delta t$

di mana

$\frac{}{}V_{t}$ adalah V(olum) pada suhu t,

$\frac{}{}V_{0}$ adalah volum pada suhu awal,

$\frac{}{}\gamma$ ( 3 kali alpha ) adalah koefisien muai volum, dan

$\frac{}{} \Delta t$ adalah besarnya perubahan suhu.

Gejala pemuaian dalam kehidupan manusia

Ternyata dalam sistem pemuaian, kehidupan manusia terkena dampak dari gejala pemuaian juga. Pemuaian pada benda-benda memiliki pengaruh yang berbeda-beda. Ada yang dampaknya baik bagi manusia, namun ada pula yang tidak baik. Berikut ini adalah beberapa contoh dari gejala pemuaian dalam kehidupan manusia seperti berikut ini.

1. Pemuaian pada sambungan rel kereta api
Pemasangan sambungan rel kereta api dibuat dengan renggang, mengapa..? karena agar terdapat ruang untuk pemuaian rel di siang hari. Hal ini dilakukan untuk mencegah agar rel kereta tidak melengkung ketika memuai karena dapat membahayakan perjalanan kereta api.

2. Sambungan jembatan baja dan konstruksi baja bangunan
Di antara sambungan baja pada jembatan dan konstruksi bangunan selalu dibuat celah, kenapa..? karena celah itu dipergunakan untuk memberikan ruang bagi pemuaian di siang hari.

3. Kabel telepon atau listrik
Kabel telepon atau listrik yang dipasang di antara dua tiang selalu dibuat kendor , mengapa…? Karena untuk mencegah agar kabel tidak putus ketika terjadi penyusutan di malam hari karena turunnya suhu.

4. Pemuaian kaca jendela
Ukuran bingkai jendela selalu dibuat sedikit lebih besar daripada ukuran kaca, mengapa.. Hal Ini terjadi dimaksudkan untuk memberi ruang bagi pemuaian kaca di siang hari. Jika tidak ada ruang untuk pemuaian maka, kaca bisa pecah saat terjadi pemuaian.

Manfaat pemuaian

Dari kehidupan sehari-hari kita, kita dapat menemukan beberapa contoh dari manfaat pemuaian tersebut Berikut ini adalah Beberapa manfaat pemuaian yang ada dalam kehidupan sehari-hari kita sebagai berikut.

1. Pemasangan roda baja
Ban baja yang berdiameter lebih kecil dari pelek roda ketika ingin dipasang harus dimuaikan lebih duluuntuk mempermudah.

2. Pengelingan
Pengelingan adalah proses penyambungan dua plat logam menggunakan palu khusus. Pengelingan sering dilakukan pada pembuatan jembatan, pabrik otomotif, pembuatan badan kapal laut, mobil, dan pesawat terbang.

3. Membuka tutup botol logam
Botol kaca yang memiliki tutup logam sering kali sukar untuk dibuka. Untuk membukanya, tutup botol dipanaskan terlebih dahulu dengan api. Ketika dipanaskan, tutup botol logam akan memuai lebih cepat daripada botol kaca sehingga tutup akan longgar dan mudah dibuka.

4. Keping bimetal
Keping bimetal adalah dua keping logam berbeda yang dikeling menjadi satu. Ketika dipanaskan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih kecil, karena logam yang berbeda akan memiliki nilai koefisien muai yang berbeda pula. Saat di dinginkan, keping akan melengkung ke arah logam yang memiliki koefisien muai lebih besar.

jenis-jenis pemuaian

1. Pemuaian pada zat padat.

Dalam Pemuaian pada zat padat terbagi menjadi 3 jenis, yaitu
a.   Pemuaian panjang
b.   Pemuaian luas
c.   Pemuaian volume

2. Pemuaian pada zat cair

Ternyata Pada zat cair, hanya terjadi pemuaian volume. Khusus untuk air, pemuaian tidak berlaku pada suhu 0°C sampai dengan 4°C mengapa? karena pada selang suhu tersebut volume air mengalami penyusutan. Nah karena itulah Fenomena keanehan atau keajaiban sifat air itu dinamakan anomali air.

3. Pemuaian pada zat gas

Seperti halnya zat cair,zat gas pun juga hanya mengalami pemuaian volume.

Pemuaian

Pemuaian itu adalah suatu gejala penambahan ukuran pada sebuah benda/zat akibat kenaikan suhu. Menurut objeknya pemuaian itu dibagi, menjadi tiga macam jenis, yaitu pemuaian pada zat padat, pemuaian pada zat cair, dan pemuaian pada zat gas.

Rumus skala pada termometer

a. Mencari R dari C : R = 4/5x C
b. Mencari R dari F : R = (F – 32) x 4/9
c. Mancari F dari R : F = (R x 9/4) + 32
d. Mencari F dari C : F = (C x 9/5) + 32
e. Mencari C dari R : C =5/4x R
f. Mencari C dari F : C = (F – 32) x 5/9
g. Mencari C dari K : C = K - 273
h. Mencari K dari C : K = 273 + C

Cara menetapkan titik tetap bawah dan titik tetap atas thermometer

a. Titik tetap bawah (0C ) diambil dari suhu es yang sedang mencair pada tekanan 1 atm.
b. Titik tetap atas (100C) diambil dari suhu air yang sedang mendidih pada tekanan 1 atm.

c. Antara titik bawah dan titik atas dibagi menjadi seratus bagian, tiap bagiannya
disebutnya satu derajat.
Perhatikan pembagian derajat suhu dari ke-4 macam skala thermometer:
Jadi perbandingan Skala Reamur, Celcius, dan Fahrenheit, yaitu:
R : C : F(+32) = 80 : 100 : 180 (+32)
= 4 : 5 : 9(+32)

Zat yang mengisi termometer

Thermometer sebagai alat ukur suhu, diisi oleh suatu zat. Zat yang mengisi thermometer
diantaranya:
a. Raksa, adapun keunggulan raksa sebagai pengisi thermometer, diantaranya:
1) Cepat menerima panas
2) Dapat mengukur suhu rendah -39C dan mendidih pada suhu 357C.
3) Mudah dilihat, karena mengkilat
4) Tidak membasahi dinding kaca thermometer
5) Pemuaiannya teratur

b. Alcohol, memiliki keunggulan untuk mengukur suhu yang sangat dingin (suhu
rendah), karena alcohol membeku pada suhu yang rendah sekali
Satuan suhu dalam SI dan MKS adalah Kelvin. Ada 4 macamtermometer menurut
skalanya, yaitu:
a. Thermometer celcius
b. Thermometer reamur
c. Thermometer fahrenheit
d. Thermometer kelvin
Titik tetap bawah thermometer adalah titik derajat suhu yang terendah pada suatu
thermometer. Titik tetap atas thermometer adalah titik derajat suhu yang tertinggi pada
suatu thermometer.

Suhu

Suhu merupakan sesuatu untuk menyatakan derajat panas dinginnya suatu benda. Suhu
rendah berarti dingin atau sejuk. Suhu tinggi berati panas.
Untuk mengetahui panas dan dinginnya suatu benda dapat menggunakan perasaan tangan
kita dan dapat pula dengan menggunakan alat ukurnya yaitu temometer.
Mengukur panas dan dingin suatu benda dengan tangan dan perasaan tidak dapat
mengukur suhu secara tepat. Sedangkan dengan menggunakan thermometer, pengukuran
akan lebih tepat berapa suhu suatu benda