MATERI IPA 7 BAB V : SUHU DAN PERUBAHANYA - PEMUAIAN - Media Pembelajaran Online Guru Spensaka

Selamat pagi siswa siswi spensaka yang soleh dan solehah. Pada pagi ini Jumat, 23 Oktober 2020 kita masih membahas BAB V – SUHU DAN PERUBAHANYA. Untuk pagi ni kita akan belajar Sub Bab V yaitu PEMUAIAN.Pelajari dengna seksama dan simpan link nya untuk bekal Ulangan Harian , Bab V hari Senin,26 Oktober 2020. Buka juga Buku paket untuk melengkapi materi ini.

BAB V – SUHU DAN PERUBAHANYA

B. SUHU DAN PEMUAIAN

Pernahkan kalian memperhatikan kaca jendela dirumah? Bingkai jendela kaca harus diberi cela agar supaya saat kaca memuai disiang hari yang panas maka kaca tersebut tidak akan pecah. Bagaimana proses pemuaian dapat terjadi? Apakah manfaat atau kerugian dari pemuaian ini dalam kehidupan sehari-hari. Mari kita pelajari lebih lanjut.

Pengertian Pemuaian

Pemuaian

Pada umumnya setiap zat jika dipanaskan akan memuai. Besarnya pemuaian tergantung pada jenis benda dan kenaikan suhu

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor.

Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas.

1. PEMUAIAN ZAT PADAT

Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai volumenya sama dengan 1/273.

Salah satu alat yang digunakan untuk menyelidiki mulai panjang zat padat adalah musschenbroek.

a. Pemuaian panjang

adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil yang panjang sekali.

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu

1. panjang awal benda,

2. koefisien muai panjang dan

3. besar perubahan suhu.

Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.

Semakin besar pertambahan panjang benda setelah dipanaskan menunjukkan semakin besar pula koefisien muai panjangnya.

Muai Panjang dapat kita amati pada benda padat yang berbentuk batang. Agar kalian dapat memahami lebih lanjut tentang muai Panjang kalian dapat melihat pada percobaan musschen broek.

Alat untuk mengukur muai zat padat disebut musschen broek

Pada muai panjang berlaku persamaan:

pers muai panjang

ΔL = perubahan panjang = L – L0 (m)

Δt = perubahan suhu = t – t0 (°C)

Lo = panjang mula-mula (m)

Lt = panjang akhir (m)

α = koefisien muai panjang (/°C)

Contoh soal :

Perhatikan gambar dan tabel berikut!

gb soal moeschenbrok

Berdasarkan ilustrasi percobaan dan data koefisien muai panjang logam, yang menunjukkan batang baja, tembaga, dan aluminium yang benar secara berurutan adalah ….

A. P, Q, R

B. Q, P, R

C. Q, R, P

D. R, Q, P

Pembahasan:

Semakin besar pertambahan panjang benda setelah dipanaskan menunjukkan semakin besar pula koefisien muai panjangnya. Sehingga , kondisi yang sesuai untuk ilustrasi di atas adalah sebagai berikut.

Jadi, yang menunjukkan batang baja, tembaga, dan aluminium yang benar secara berurutan adalah Q, P, R.

Jawaban: B

b. Muai Luas

adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis.

Seandainya kaca dipasang dengan kencang, maka saat memuai kaca akan mendesak kusen yang menjepitnya. Akibatnya kaca bisa pecah. Nah peristiwa ini merupakan salah satu contoh pemuaian luas.

Seperti halnya pada pemuian panjang faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. Pada perguruan tinggi nanti akan dibahas bagaimana perumusan sehingga diperoleh bahwa koefisien muai luas sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

Pemuaian luas dapat terjadi apabila benda padat yang memuai berbentyuk kepingan persegi (plat)berbeda dengan muai Panjang yang hanya memperhitungkan muai panjangnya akan tetapi pada pemuaian luas muai lebar juga ikut diperhitungkan.

Pada muai luas berlaku rumus :

ΔA = At – A0 = perubahan luas (m2)

Δt = t – t0 = perubahan suhu (°C)

A0 = luas mula-mula (m2)

At = luas akhir (m2)

β = 2 α = koefisien muai luas (/°C)

Contoh soal :

1. Sebuah plat yang terbuat dari aluminium dengan luas mula-mula 40 cm2 mempunyai suhu 5oC. Apabila plat tersebut dipanaskan hingga 100oC, berapakah pertambahan luas aluminium tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

α = 2,4 × 10-5 /oC

β = 2α = 4,8 × 10-5 /oC

A0 = 40 cm2 = 0,004 m2

T0 = 5oC

T = 100oC

∆T = (100 – 5)oC = 95oC

Ditanyakan: ∆A = …?

Jawab:

Untuk mencari pertambahan luas plat, kita dapat menggunakan persamaan berikut.

β = ∆A

A0∆T

∆A = βA0∆T

∆A = (4,8 × 10-5) × (4 × 10-3) × 95

∆A = 1,82 × 10-5 m2

Jadi, pertambahan luas plat aluminium tersebut adalah 1,82 × 10-5 m2.

2. Pada suhu 30oC sebuah pelat besi luasnya 10 m2. Apabila suhunya dinaikkan menjadi 90oC dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/oC, maka tentukan luas pelat besi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

A0 = 10 m2

T0 = 30oC

T = 90oC

∆T = T – T0 = 90 – 30 = 60oC

α = 0,000012/oC

β = 2α = 2 × 0,000012/oC = 0,000024/oC

Ditanyakan: A = …?

Jawab:

A = A0(1 + β∆T)

A = 10(1 + 0,000024 × 60)

A = 10(1 + 0,00144)

A = 10 × 1,00144

A = 10,0144 m2

Jadi, luas pelat besi setelah dipanaskan adalah 10,0144 m2.

c. Pemuaian volume

adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang. Sebagaimana yang telah dijelskan diatas bahwa khusus gas koefisien muai volumenya sama dengan 1/273

Pada muai volume berlaku rumus:

ΔV = Vt – V0 = perubahan volume (m2)

Δt = t – t0 = perubahan suhu (°C)

V0 = Volume mula-mula (m2)

Vt = Volume akhir (m2)

ϒ = 3 α = koefisien muai luas (/°C)

1. Pemuaian Zat Cair

Pemuaian zat cair tidak berlaku untuk air pada suhu 0 °C – 4 °C karena pemanasan air pada kisaran suhu tersebut tidak terjadi pemuaian tetapi terjadi penyusutan. Peristiwa ini disebut Anomali (kelainan) air. Yang digambarkan pada grafik di bawah ini

0 °C – 4 °C = volume air menyusut

4 °C = volume air terkecil

.> 4°C = Volume air naik

Contoh soal:

1. Sebuah ember mempunyai volume 1 liter pada suhu 25oC. Jika koefisien muai panjang ember 2 × 10-5/oC, maka tentukan volume ember pada suhu 75oC!

Penyelesaian:

Diketahui:

γ = 3α = 3 × 2 × 10-5/oC = 6 × 10-5/oC

∆T = 75oC – 25oC = 50oC

V0 = 1 L

Ditanyakan: V = …?

Jawab:

V = V0(1 + γ × ∆T)

V = 1(1 + 6 × 10-5 × 50)

V = 1(1 + 3 × 10-3)

V = 1(1 + 0,003)

V = 1 × 1,003

V = 1,003 liter

Jadi, volume ember sesudah dipanaskan ialah 1,003 liter.

2. Sebuah besi bervolume 1 m3 dipanaskan dari 0oC hingga 1.000oC. Jika massa besi pada suhu 0oC ialah 7.200 kg dan koefisien muai panjangnya 1,1 ×10-5/oC, hitunglah massa jenis besi pada suhu 1.000oC.

Penyelesaian:

Diketahui:

V0 = 1 m3

γ = 3α = 3(1,1 × 10-5) = 3,3 × 10-5/oC

ρ = 7.200 kg/m3

∆T = 1000oC – 0oC = 1000oC

Ditanyakan: massa jenis besi sesudah dipanaskan

Jawab:

□ Volume besi sesudah dipanaskan adalah:

V = V0(1 + γ∆T)

V = 1[1 + (3,3 × 10-5)(1000)]

V = 1(1 + 3,3 × 10-2)

V = 1(1 + 0,033)

V = 1(1,033)

V = 1,033 m3

□ Setelah dipanaskan, volume benda berubah tetapi massanya tetap.

ρ = m

ρ = 7200 kg

1,033 m3

ρ = 6.969,99 kg/m3

Jadi, massa jenis besi menjadi 6.969,99 kg/m3.

2. Pemuaian Zat Gas

gb pemuaiaan gas

kotak rumus vol gas

Vt, Pt = volume dan tekanan akhir

Vo, Po = volume dan tekanan awal

Δt = suhu gas (K)

Alat untuk mengukur pemuaian gas: dilatometer

B. Pemanfaatan Pemuaian

Prinsip pemuaian dimanfaatkan pada: Keping bimetal

Keping bimetal adalah dua jenis logam yang mempunyai angka muai berbeda yang dikelilingi menjadi satu.

Karena koefisien muainya berbeda, maka jika dipanaskan akan melengkung ke arah logam yang angka muainya kecil. Keping bimetal digunakan pada alat:

1. Saklar otomatis pada alarm

2. Thermostat bimetal

3. Pengelingan plat logam

4. Pemasangan roda lokomotif

5. Pemasangan kaca jendela, rel kereta api

6. Pemasangan bingkai besi pada roda pedati

C. Cara Hewan Menjaga Kestabilan Suhu Tubuh

Hewan memiliki cara sendiri-sendiri untuk menjaga kestabilan suhu tubuhnya. Hewan yang hidup di daerah dingin pada umumnya berbulu tebal. Bulu yang tebal tersebut menjaga tubuh tetap hangat.

Unta memiliki punuk yang berfungsi untuk menyimpan air, sehingga tahan untuk tidak minum selama berhari-hari dan menjaga agar suhu tubuh tidak panas

D. Cara Manusia Menjaga Kestabilan Suhu Tubuh

Suhu tubuh manusia dijaga konstan dalam rentang antara 37 – 38 °C. Otak akan mengatur suhu tubuh manusia tetap konstan. Saat suhu lingkungan tinggi, panas dari lingkungan akan menaikkan suhu tubuh. Jika suhu tubuh sudah naik melewati batas normal, otak memerintahkan pembuluh darah dan pori-pori kulit untuk melebar. Pelebaran ini menyebabkan penguapan air dari tubuh dalam bentuk keringat sehingga suhu tubuh menjadi normal.

Beberapa contoh pemuaian suhu diberikan:

• Ekspansi yang terjadi pada ban karet

• Lembaran seng akan mengembang jika terkena sinar matahari

• Pengukur panjang oleh pita (menghasilkan kesalahan pengukuran)

• Sistem perpipaan

• Retak wadah marmer saat memasukkan cairan panas

• Kabel saluran listrik

• Peningkatan volume saat membekukan air di dalam botol

• Lantai parket dinaikkan dengan pemanas

• Aspal jalan, yang bisa retak

• Pekerjaan bertambah saat membuka pintu yang basah

• Pupil mata, yang jika terkena luminositas berbeda, akan melebar atau berkontraksi

• Pemuaian yang dialami minyak oleh panas

• Pekerjaan bertambah membuka pintu logam yang terkena sinar matahari

• Jendela berbingkai logam membutuhkan spacer karet

• Pemuaian gelembung saat botol soda dibuka

• Sambungan ekspansi di rel kereta api

• Retaknya ubin, pada kesempatan tertentu

• Proses yang mempengaruhi merkuri dalam termometer

• Kemungkinan tumbler kaca meledak jika ditaruh air yang sangat panas di dalamnya

• Penyakit yang disebabkan jantung membesar.

Demikianlah untuk pembahasan materi Suhu dan Pemuaian, pelajari baik-baik , cari sumber buku /paket untuk memperjelas pemahaman. Ingat untuk hari senin, 26 Oktober 2020 ULANGAN HARIAN BAB SUHU, TERMOMETER DAN PEMUAIAN. Selamat belajar semoga sukses

Tetap semangat belajar dari rumah dan gunakan kuota sehemat mungkin hanya untuk belajar.