🧧 Besarnya Pemuaian Panjang Sebuah Batang Adalah

Sebuahbejana memiliki volume 1 liter pada suhu 25oC. Jika koefisien muai panjang bejana 2 × 10-5/oC, maka tentukan volume bejana 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) Pemuaianpanjang adalah bertambahnya panjang benda karena suatu peningkatan suhu. Seperti dijelaskan diatas pada kasus ini perubahan luas dan volume bisa diabaikan hingga hanya terjadinya pada benda yang panjang tapi tipis Rumus: Keterangan rumus : L = Panjang akhir benda (m) L0 = panjang mula-mula (m) α = koefisien muai panjang ( /0C ) Jikasebuah batang mempunyai panjang mula-mula lo, koefisien muai panjang (α), suhu mula-mula T1, lalu dipanaskan sehingga panjangnya menjadi lt dan suhunya menjadi T2, maka akan berlaku persamaan sebagai berikut. lt = lo + ∆l Karena ∆l = l1α×∆T, maka persamaan (1) menjadi seperti berikut. lt = lo(1 + α × ∆T) Keterangan: Sebuahbenda yang mempunyai panjang L1 pada suhu T1 mengalami pemuaian panjang sebesar delta L jika dinaikan sebesar delta T. Ini dapat dirumuskan dengan L2 = L1 + Delta L Delta L = L1 . α . Delta T L2 = L1 (1 + α . Delta T) Keterangan : L1 = panjang batang awal (m) L2 = Panjang batang setelah pemanasan (m) Delta L = Selisih panjang batang L2 - L1 Berikutadalah beberapa rumus pemuaian: Rumus pemuaian panjang ∆L = L0 α ∆T L = L0 (1 + α ∆T) Dimana L = panjang akhir (m) L0 = panjang mula mula (m) ∆L = perubahan panjang (m) α = koefisien muai panjang (/ 0 C) ∆T = perubahan suhu ( 0 C) Daftar muai panjang suatu benda Rumus pemuaian luas ∆A = A0 β ∆T A = A0 (1 + α ∆T) Dimana A = luas akhir (m2) Besarnyapemuaian panjang sebuah batang adalah 1) sebanding dengan panjang batang semula 2) sebanding dengan kenaikan suhu 3) tidak ditentukan oleh jenis bendanya Pernyataan di atas yang benar adalah a. 1, 2, dan 3 b. 1 dan 2 c. 1 dan 3 d. 3 saja e. 2 dan 3 Kitadapat menuliskan persamaan koefisien muai panjang sebagai berikut. Persamaan (1) dapat juga ditulis sebagai berikut. Keterangan: α = koefisien muai panjang (/oC atau /K) l = panjang benda setelah dipanaskan (m) l0 = panjang benda mula-mula (m) T = suhu setelah dipanaskan (oC atau K) T0 = suhu awal (oC atau K) ContohSoal Pemuaian Panjang: 1 . Besi panjangnya 1 meter, mula-mula suhunya 20°C dipanaskan hingga suhunya mencapai 120°C. Apabila koefisien muai panjangnya 11 x 10pangkat-6/°C. Hitunglah: a. Pertambahan panjangnya. b. Panjang setelah dipanaskan Diketahui: Lo = 1 m Δt = 1200 - 200 = 100°C a = 11 x 10 -6/°C Ditanya: a. ΔL b. Lt Jawab: a. besarnyapemuaian panjang sebuah batang adalah 1) SEBANDING DENGAN PANJANG BATANG SEMULA 2)SEBANDING DENGAN KENAIKAN SUHU 3)TIDAK DITENTUKAN OLEH JENIS BENDANYA PERNYATAAN DIATAS YANG BENAR ADALAH 1 Lihat jawaban Iklan davidsantoso2000 Δl = α x lo x ΔT A8aJddo. Pemuaian adalah peristiwa bertambah besarnya ukuran suatu benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada benda padat tersebut. Kenaikan suhu yang terjadi, menyebabkan benda itu mendapat tambahan energi berupa kalor yang menyebabkan molekul-molekul pada benda tersebut bergerak lebih cepat. Pemuaian dapat terjadi dalam tiga kondisi, yaitu pemuaian panjang hanya dialami zat padat, pemuaian luas hanya dialami zat padat dan pemuaian volume dialami zat padat, cair dan gas. Nah, pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang kumpulan contoh soal dan pembahasan tentang pemuaian panjang, luas dan volume. Namun sebelum itu, kita ringkas dahulu rumus-rumusnya, yaitu sebagai berikut. Rumus Pemuaian Panjang Suatu benda yang mula-mula memiliki panjang L0 kemudian dipanaskan hingga terjadi perubahan suhu sebesar T, maka panjang akhir benda L setelah pemanasan dirumuskan sebagai berikut. L = L01 + αT ….…… Pers. 1 Keterangan L = panjang benda saat dipanaskan m L0 = panjang benda mula-mula m α = koefisien muai linear/panjang /oC T = perubahan suhu oC Rumus Pemuaian Luas Suatu benda yang mula-mula memiliki luas A0 kemudian dipanaskan hingga terjadi perubahan suhu sebesar T, maka luas akhir benda A setelah pemanasan dirumuskan sebagai berikut. A = A01 + βT ….…… Pers. 2 Keterangan A = luas benda saat dipanaskan m2 A0 = luas benda mula-mula m2 β = 2α = koefisien muai luas /oC T = perubahan suhu oC Rumus Pemuaian Volume Suatu benda yang mula-mula memiliki volume V0 kemudian dipanaskan hingga terjadi perubahan suhu sebesar T, maka volume akhir benda V setelah pemanasan dirumuskan sebagai berikut. V = V01 + γT ….…… Pers. 3 Keterangan V = luas benda saat dipanaskan m3 V0 = luas benda mula-mula m3 γ = 3α = koefisien muai volume /oC T = perubahan suhu oC Pemuaian Volume pada Gas Berdasarkan proses pemanasannya, pemuaian volume yang dialami zat gas dibedakan dalam tiga jenis kondisi, yaitu sebagai berikut. 1. Pemuaian Volume pada Tekanan Tetap Isobarik Pada tekanan tetap, volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas itu. Pernyataan itu disebut Hukum Gay-Lussac. Secara matematik dapat dinyatakan V ~ T Atau secara lengkap dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut. V = tetap atau V1 = V2 … Pers. 4 T T1 T2 2. Pemuaian Tekanan Gas pada Volume Tetap Isokhorik Pada volume tetap tekanan gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Pernyataan itu disebut juga dengan hukum Gay-Lussac. Secara matematik dapat dinyatakan sebagai berikut. P ~ T Atau secara lengkap dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut. P = tetap atau P1 = P2 … Pers. 5 T T1 T2 3. Pemuaian Volume Gas pada Suhu Tetap Isotermis pada suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Pernyataan itu disebut hukum Boyle. Salah satu penerapan hukum Boyle yaitu pada pompa sepeda. Dari hukum Boyle tersebut, diperoleh PV = tetap atau P1V1 = P2V2 ………. Pers. 6 Jika pada proses pemuaian gas terjadi dengan tekanan berubah, volum berubah dan suhu berubah maka dapat diselesaikan dengan persamaan hukum Boyle - Gay Lussac, dimana PV = tetap atau P1V1 = P2V2 … Pers. 7 T T1 T2 Contoh Soal dan Pembahasan 1. Sebuah benda yang terbuat dari baja memiliki panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50°C? Penyelesaian Diketahui L0 = 1000 cm T = 50 °C α = 12 × 10-6 °C-1 lihat di tabel koefisien muai panjang Ditanyakan L = ...? Jawab L = L01 + αT L = L0 + L0αT L – L0 = L0αT L = L0αT L = 1000 × 12 × 10-6 × 50 L = 0,6 cm Jadi, pertambahan panjang benda tersebut sebesar 0,6 cm. 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 = A01 + β × T A = 101 + 0,000024 × 60 A = 101 + 0,00144 A = 10 × 1,00144 A = 10,0144 m2 Jadi, luas pelat besi setelah dipanaskan adalah 10,0144 m2. 3. Sebuah bejana memiliki volume 1 liter pada suhu 25oC. Jika koefisien muai panjang bejana 2 × 10-5/oC, maka tentukan volume bejana 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 = V01 + γ × T V = 11 + 6 × 10-5 × 50 V = 11 + 3 × 10-3 V = 11 + 0,003 V = 1 × 1,003 V = 1,003 liter Jadi, volume bejana setelah dipanaskan adalah 1,003 liter. 4. Pada suhu 20oC, panjang kawat besi adalah 20 m. Berapakah panjang kawat besi tersebut pada suhu 100oC jika koefisien muai panjang besi 1,1 × 10-5/oC? Penyelesaian Diketahui T0 = 20oC T = 100oC L0 = 20 m α = 1,1 × 10-5 C-1 Ditanyakan L = …? Jawab L = L0 [1 + αT – T0] L = 20[1 + 1,1 × 10-5100 – 20] L = 20[1 + 1,1 × 10-580] L = 201 + 8,8 × 10-4 L = 201 + 0,00088 L = 201,00088 L = 20,0176 m Jadi, panjang kawat besi tersebut pada suhu 100oC adalah 20,0176 m. 5. Sekeping aluminium dengan panjang 40 cm dan lebar 30 cm dipanaskan dari 40oC sampai 140oC. Jika koefisien muai panjang aluminium tersebut α adalah 2,5 × 10-5 oC, tentuan luas keping aluminium setelah dipanaskan. Penyelesaian Diketahui A0 = 40 cm × 30 cm = cm2 β = 2α = 22,5 × 10-5 oC = 5 × 10-5 oC T = 140oC – 40oC = 100oC Ditanyakan A = …? Jawab A = A01 + βT A = + 5 × 10-5 × 100 A = + 5 × 10-3 A = + 0,005 A = A = 1206 cm2 Jadi, luas penampang aluminium setelah dipanaskan adalah 1206 cm2. 6. Sebuah besi bervolume 1 m3 dipanaskan dari 0oC sampai Jika massa besi pada suhu 0oC adalah kg dan koefisien muai panjangnya 1,1 ×10-5/oC, hitunglah massa jenis besi pada suhu Penyelesaian Diketahui V0 = 1 m3 γ = 3α = 31,1 × 10-5 = 3,3 × 10-5/oC ρ = kg/m3 T = 1000oC – 0oC = 1000oC Ditanyakan massa jenis besi setelah dipanaskan Jawab □ Volume besi setelah dipanaskan adalah V = V01 + γT V = 1[1 + 3,3 × 10-51000] V = 11 + 3,3 × 10-2 V = 11 + 0,033 V = 11,033 V = 1,033 m3 □ Setelah dipanaskan, volume benda berubah tetapi massanya tetap. Jadi, massa jenis besi menjadi kg/m3. 7. Sebuah kuningan memiliki panjang 1 m. Apabila koefisien muai panjang kuningan adalah 19 × 10-6/K, tentukan pertambahan panjang kuningan tersebut jika temperaturnya naik dari 10oC sampai 40oC? Penyelesaian Diketahui L0 = 1 m T = 40oC – 10oC = 30oC = 303 K α = 19 × 10-6/K Ditanyakan L = …? Jawab L = L0αT L = 1 × 19 × 10-6 × 303 L = 5,76 × 10-3 L = 0,00576 m Jadi, pertambahan panjang kuningan setelah temperaturnya naik menjadi 4oC adalah 5,76 mm. 8. Sebuah batang aluminium memiliki luas 100 cm2. Jika batang aluminium tersebut dipanaskan mulai dari 0oC sampai 30oC, berapakah perubahan luasnya setelah terjadi pemuaian? Diketahui α = 24 × 10–6/K. Penyelesaian Diketahui A0 = 100 cm2 = 1 m2 ΔT = 30oC – 0oC = 30oC = 303 K β = 2α = 48 × 10–6/K Ditanyakan A = …? Jawab ΔA = A0βΔT ΔA = 1 m2 × 48 × 10–6/K × 303 K ΔA = 0,0145 m2 Jadi, perubahan luas bidang aluminium setelah pemuaian adalah 145 cm2. 9. Sebuah bola yang memiliki volume 50 m3 jika dipanaskan hingga mencapai temperatur 50oC. Jika pada kondisi awal, kondisi tersebut memiliki temperatur 0oC, tentukanlah volume akhir bola tersebut setelah terjadi pemuaian diketahui α = 17 × 10-6/K. Penyelesaian Diketahui V0 = 50 m3 T = 50oC – 0oC = 50oC = 323 K γ = 3α = 317 × 10-6/K = 51 × 10-6/K Ditanyakan V = …? Jawab V = γV0T V = 51 × 10-650323 V = × 10-6 V =0,82 m3 Pertambahan volume adalah selisih volume akhir dengan volume mula-mula. Maka volume akhirnya adalah sebagai berikut. V = V – V0 V = V + V0 V = 0,82 m3 + 50 m3 V = 50,82 m3 Jadi, volume akhir bola setelah pemuaian adalah 50,82 m3. 10. Sebatang besi yang panjangnya 80 cm, dipanasi sampai 50oC ternyata bertambah panjang 5 mm, maka berapa pertambahan panjang besi tersebut jika panjangnya 50 cm dipanasi sampai 60oC? Penyelesaian Diketahui L01 = 80 cm L02 = 50 cm T1 = 50oC T2 = 60oC L1 = 5 mm Ditanyakan L2 = …? Jawab Karena jenis bahan sama besi, maka α1 = α2 4000L2 = 5 × 3000 4000L2 = 15000 L2 = 15000/4000 L2 = 3,75 mm 11. Sebuah bejana tembaga dengan volume 100 cm3 diisi penuh dengan air pada suhu 30oC. Kemudian keduanya dipanasi hingga suhunya 100oC. Jika αtembaga = 1,8 × 10-5/oC dan γ air = 4,4 × 10-4/oC. Berapa volume air yang tumpah saat itu? Penyelesaian Diketahui V0 tembaga = V0 air = 100 cm3 T = 100oC – 30oC = 70oC α tembaga = 1,8 × 10-5/oC γ tembaga = 3α = 3 × 1,8 × 10-5 = 5,4 × 10-5/oC γ air = 4,4 × 10-4/oC Ditanyakan V air yang tumpah = …? Jawab Untuk tembaga Vt = V01 + γT Vt = 1001 + 5,4 × 10-5 × 70 Vt = 1001 + 3,78 × 10-3 Vt = 1001 + 0,00378 Vt = 1001,00378 Vt = 100,378 cm3 Untuk air Vt = V01 + γT Vt = 1001 + 4,4 × 10-4 × 70 Vt = 1001 + 3,08 × 10-2 Vt = 1001 + 0,0308 Vt = 1001,0308 Vt = 103,08 cm3 Jadi, volume air yang tumpah adalah sebagai berikut. V air tumpah = Vt air – Vt tembaga V air tumpah = 103,08 – 100,378 V air tumpah = 2,702 cm3 12. Gas dalam ruang tertutup mempunyai tekanan 1 cmHg. Jika kemudian gas tersebut ditekan pada suhu tetap sehingga volum gas menjadi 1/4 volum mula-mula, berapa tekanan gas yang terjadi? Penyelesaian Diketahui P1 = 1 atm V2 = 1/4 V1 Ditanyakan P2 = …? Jawab P1V1 = P2V2 1V1 = P21/4V1 V1 = 1/4V1P2 P2 = 4 atm 13. Pada suhu 0oC suatu logam mempunyai panjang 75 cm. Setelah dipanasi hingga shu 100oC, panjangnya menjadi 75,09 cm. Berapakah koefisien muai panjang logam tersebut? Penyelesaian Diketahui L = 75,09 cm = 0,7509 m L0 = 75 cm = 0,75 m T = 100oC T0 = 0oC Ditanyakan α = …? Jawab Untuk mencari koefisien muai panjang logam tersebut, kita gunakan persamaan berikut. α = 0,7509 – 0,75 0,75100 – 0 α = 1,2 × 10-5/oC Jadi, koefisien muai panjang tembaga tersebut adalah 1,2 × 10-5/oC. 14. 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 – 5oC = 95oC Ditanyakan A = …? Jawab Untuk mencari pertambahan luas plat, kita dapat menggunakan persamaan berikut. A = βA0T 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. 15. Volume air raksa pada suhu 0oC adalah 8,84 cm3. Jika koefisien muai volume air raksa adalah 1,8 × 10-4/oC, berapakah volume air raksa setelah suhunya dinaikkan menjadi 100oC? Penyelesaian Diketahui V0 = 8,84 cm3 γ = 1,8 × 10-4/oC T = 100 – 0 = 100oC Ditanyakan V = …? Jawab Untuk mencari V, kita dapat menggunakan rumus V = V01 + γT V = 8,84[1 + 1,8 × 10-4100] V = 8,841 + 1,8 × 10-2 V = 8,841 + 0,018 V = 8,841,018 V = 8,99 cm3 Jadi, volume air raksa setelah dipanaskan menjadi 8,99 cm3. 16. Sebatang pipa besi pada suhu 20oC mempunyai panjang 200 cm. Apabila pipa besi tersebut dipanasi hingga 100oC dan koefisien muai panjangnya 1,2 × 10-5/oC, hitunglah pertambahan panjang pipa besi tersebut. Penyelesaian Diketahui T0 = 20oC T = 100oC L0 = 200 cm = 2 m α = 1,2 × 10-5/oC Ditanyakan L = …? Jawab Untuk mencari pertambahan panjang besi yaitu sebagai berikut. L= αL0T L = 1,2 × 10-5 × 2 × 100 – 200 L = 1,92 × 10-3 m Jadi, pertambahan panjang pipa besi tersebut adalah 1,92 mm. 17. Sebatang besi dengan panjang 4 m dan lebar 20 cm bersuhu 20oC. Jika besi tersebut dipanaskan hingga mencapai 40oC, berapakah luas kaca setelah dipanaskan? α = 12 × 10-6 /oC Penyelesaian Diketahui A0 = 4 × 0,2 = 0,8 m2 ΔT = 40 – 20oC = 20oC α = 12 × 10-6 /oC → β = 24 × 10-6 /oC Ditanya A = ... ? Jawab ΔA = βA0ΔT ΔA = 24 × 10-60,820 ΔA = 384 × 10-6 m2 ΔA = 0,384 × 10-3 m2 Luas besi setelah dipanaskan adalah sebagai berikut. A =A0 + ΔA A = 0,8 + 0,384 × 10-3 A = 800 × 10-3 + 0,384 × 10-3 A = 800,384 × 10-3 m2 A = 0,800384 m2 Dengan demikian, luas batang besi setelah dipanaskan adalah 0,800384 m2. 18. Volume gas pada suhu 27oC adalah 300 cm3. Berapakah volume gas jika suhunya diturunkan menjadi 15oC pada tekanan sama? Penyelesaian V0 = 300 cm3 T0 = 27oC T = 15oC Ditanyakan V saat 15oC Jawab Untuk mencari volume pada suhu 15oC, kita dapat menggunakan persamaan berikut. V = 300 1 + 1 15 – 27 273 V = 300[1 + -0,044] V = 3000,956 V = 286,8 cm3 Jadi, volume gas saat bersuhu 15oC adalah 286,8 cm3. 19. Suatu gas volumenya 0,5 m3 perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap hingga volumenya menjadi 2 m3. Jika energi yang dikeluarkan gas tersebut 3 × 105 joule dan suhu semula sebesar 150 K. Hitunglah a Tekanan gas tersebut b Suhu akhir gas tersebut Penyelesaian Diketahui V1 = 0,5 m3 V2 = 2 m3 W = 3 × 105 joule T1 = 150 K Ditanyakan P dan T2 Jawab a kita tahu bahwa usaha/energi adalah gaya dikali perpindahannya, sedangkan tekanan adalah gaya persatuan luas penampang. W = Fs Karena P = F/A, maa F = PA sehingga W = PAs As menghasilkan perubahan volume sehingga W = PV P = W/V P = 3 × 105/2 – 0,5 P = 3 × 105/1,5 P = 2 × 105 N/m2 b untuk panas pada tekanan tetap V/T = konstan V1/T1 = V2/T2 T2 = V2T1/V1 T2 = 2 × 150/0,5 T2 = 300/0,5 T2 = 600 K 20. Tentukan dimensi dari konstanta gas R Jawab PV = NRT R = [M][L]-1[T]-2[L]3 [N][θ] R = [M][L]2[T]-2[N]-1[θ]-1 Koefisien muai panjang α adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang benda tiap satu satuan panjang saat terjadi kenaikan suhu 1 oC, dirumuskan dengan α = ΔL / L0 . ΔT, di mana ΔL adalah pertambahan panjang benda m, L0 adalah panjang semula m, dan ΔT adalah perubahan suhu oC. Apa kabar adik-adik? Semoga kalian selalu dalam keadaan sehat. Materi fisika kita kali ini akan membahas tentang salah satu variabel yang terkait dengan pemuaian panjang, yaitu koefisien muai panjang. Di materi sebelumnya, kita telah menuntaskan garis besar pembahasan tentang pemuaian. Di mana, dijelaskan bahwa salah satu faktor yang mempengaruhi pemuaian adalah perubahan suhu. Akan tetapi, besarnya pemuaian tidak hanya bergantung pada perubahan suhu, namun dipengaruhi juga oleh 2 faktor lainnya, yakni ukuran awal benda dan koefisien muai. Khusus untuk pemuaian panjang, artinya dipengaruhi oleh panjang awal benda dan koefisien muai panjang benda. Lantas, apa sih hakikat koefisien muai panjang itu? Bagaimana cara menentukannya? Semuanya akan kita bahas dalam materi ini lengkap dengan rumus, contoh soal, dan jawabannya. Daftar Isi 1Pengertian Koefisien Muai Panjang 2Simbol dan Satuan Koefisien Muai Panjang 3Tabel Koefisien Muai Panjang 4Rumus Koefisien Muai Panjang 5Contoh Soal Koefisien Muai Panjang 6Kesimpulan Baiklah, kita mulai saja pembahasannya... Pengertian Koefisien Muai Panjang Apa yang dimaksud dengan koefisien muai panjang? Dalam ilmu fisika, koefisien muai panjang adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang benda tiap satu satuan panjang saat terjadi kenaikan suhu 1 oC, disebut juga dengan koefisien muai linier. Berdasarkan definisi di atas, kita bisa tahu bahwa koefisien muai panjang itu terdiri dari bilangan atau angka. Besar angkanya bisa berbeda-beda untuk setiap benda. Mengapa berbeda-beda? Sebab, koefisien muai panjang zat padat itu bergantung pada jenis benda atau jenis bahan. Dengan kata lain, koefisien muai panjang merupakan salah satu karakteristik khusus suatu bahan dalam merespon terjadinya kenaikan suhu. Karena itu pula, masing-masing jenis bahan bisa memiliki nilai koefisien muai panjang yang berbeda. Sebagai contoh, nilai koefisien muai panjang bahan tembaga berbeda dengan nilai koefisien muai panjang besi atau baja. Simbol dan Satuan Koefisien Muai Panjang Koefisien muai panjang disimbolkan atau dilambangkan dengan huruf Yunani α, dibaca "alfa". Sementara itu, satuannya menurut Sistem Satuan Internasional SI adalah /oC. Tabel Koefisien Muai Panjang Berikut ini adalah tabel nilai koefisien muai panjang dari berbagai jenis bahan Jenis Bahan Koefisien Muai Panjang /oC Kaca pyrex 0,000003 Platina 0,0000089 Kaca 0,000009 Baja 0,000011 Besi 0,000012 Tembaga 0,0000167 Kuningan 0,000019 Aluminium 0,000025 Seng 0,000026 Rumus Koefisien Muai Panjang Koefisien muai panjang adalah perbandingan pertambahan panjang benda dari panjangnya semula setiap kenaikan suhu sebesar satu satuan suhu, dirumuskan α = ΔL/L0 . ΔT di mana, ΔL = Lt - L0 dan ΔT = T - T0 Keterangan α = koefisien muai panjang /oC ΔL = pertambahan panjang benda m ΔT = perubahan suhu oC Lt = panjang benda setelah dipanaskan m L0 = panjang benda mula-mula m T = suhu benda setelah dipanaskan oC T0 = suhu benda mula-mula oC Contoh Soal Koefisien Muai Panjang Berikut ini adalah beberapa contoh soal mencari nilai koefisien muai panjang beserta jawabannya Contoh Soal 1 Sebuah kawat sepanjang 50 cm dengan suhu mula-mula 20 oC. Ternyata, setelah dipanaskan sampai suhu 120 oC panjangnya menjadi 50,075 cm. Berapakah koefisien muai panjang kawat tersebut? Jawaban Diketahui L0 = 50 cm T0 = 20 oC T = 120 oC Lt = 50,075 cm ΔL = 50,075 - 50 = 0,075 cm ΔT = 120 - 20 = 100 oC Ditanyakan α....? Penyelesaian α = ΔL / L0 . ΔT = 0,075/50 . 100 = 0,075/ = 0,000015 /oC Jadi, besar koefisien muai panjang kawat tersebut adalah 0,000015 /oC. Contoh Soal 2 Batang tembaga panjangnya 2 meter dinaikkan suhunya sampai 50 oC membuat panjang tembaga sekarang menjadi 2,00017 meter. Berapakah koefisien muai panjang tembaga? Jawaban Diketahui L0 = 2 m ΔT = 50 oC Lt = 2,00017 m ΔL = 2,00017 - 2 = 0,00017 Ditanyakan α....? Penyelesaian α = ΔL / L0 . ΔT = 0,00017/2 . 50 = 0,00017/100 = 0,0000017 /oC Jadi, besar koefisien muai panjang tembaga adalah 0,0000017 /oC. Kesimpulan Koefisien muai panjang adalah perbandingan pertambahan panjang benda dari panjangnya semula setiap kenaikan suhu sebesar satu satuan suhu, dirumuskan α = ΔL/L0 . ΔT. Gimana adik-adik, udah paham kan materi koefisien muai panjang di atas? Jangan lupa lagi yah. Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat. Kita telah membahas pengaruh kalor terhadap perubahan suhu dan wujud zat. Saat benda dipanaskan, gerakan molekul-molekul dalam benda akan semakin cepat. Akibatnya, pergeseran molekul semakin besar, sehingga terjadi peristiwa yang disebut Pemuaian. Suatu zat, baik padat, cair, dan gas akan memuai apabila dipanaskan. Pemuaian suatu zat bergantung pada beberapa faktor, yaitu ukuran awal benda, kenaikan suhu, dan jenis benda. Sementara itu, suatu zat/benda dapat mengalami pelbagai jenis pemuaian. Pemuaian zat/benda itu meliputi pemuaian panjang, luas, maupun pemuaian ruang volume. Banyak peralatan yang menerapkan konsep pemuaian dalam mekanisme kerjanya. Misalnya saja, termometer bimetal, lampu sen mobil, atau juga plat pada setrika listrik. Kesemuanya bekerja berdasarkan pemuaian antara dua keping logam yang berbeda koefisien muainya. Apabila zat padat dipanaskan, ia akan memuai ke segala arah. Pemuaian ini akan mempengaruhi panjang, luas, maupun volume dari zat tersebut. Nah, pada kesempatan kali ini kita akan mempelajari pengertian muai panjang, rumus koefisien muai panjang, beserta contoh soal dan pembahasannya lengkap. Untuk itu, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini. Pengertian Pemuaian Panjang dan Rumusnya Pernahkah kalian melihat sambungan rel kereta api? Sambungan rel kereta api dibuat agak longgar, tidak rapat. Ini bertujuan untuk mengantisipasi adanya pemuaian panjang. Pemuaian panjang hanya terjadi pada benda padat dan tidak terjadi pada benda cair ataupun gas. Jika sebuah kawat logam dipanaskan, dapat dipastikan akan mengalami pemuaian panjang. Nah, peristiwa ini merupakan contoh pemuaian panjang atau pemuaian linear. Muai panjang didefinisikan sebagai pertambahan panjang benda yang panjangnya satu satuan panjang m dengan kenaikan suhu satu satuan suhu. Sementara itu, bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang benda yang memuai per panjang mula-mula per kenaikan suhu disebut koefisien muai panjang α. Kita dapat menuliskan persamaan koefisien muai panjang sebagai berikut. α = l …………..…. Pers. 1 l0T Persamaan 1 dapat juga ditulis sebagai berikut. α = l – l0 ………. Pers. 2 l0T – T0 Keterangan α = koefisien muai panjang /oC atau /K l = panjang benda setelah dipanaskan m l0 = panjang benda mula-mula m T = suhu setelah dipanaskan oC atau K T0 = suhu awal oC atau K Skema pemuaian panjang pada suatu benda diilustrasikan pada gambar berikut ini. Berdasarkan persamaan 2 di atas, panjang suatu benda/zat setelah dipanaskan dapat dihitung dengan persamaan berikut. l = l01 + αT ………… Pers. 3 Koefisien muai panjang pada beberapa bahan yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari dapat kalian lihat pada tabel berikut ini. Tabel Koefisien Muai Panjang Berbagai Zat Bahan α K-1 Aluminium 2,4 × 10-5 Baja murni 1,0 × 10-5 Besi 1,2 × 10-5 Emas 1,4 × 10-5 Tembaga 1,7 × 10-5 Kuningan 2,1 × 10-5 Seng 3,0 × 10-5 Perak 1,0 × 10-5 Contoh Soal dan Pembahasan Untuk membantu kalian dalam menggunaan persamaan pemuaian panjang di atas, perhatikan beberapa contoh soal dan pembahasannya berikut ini. 1. Pada suhu 0oC suatu logam mempunyai panjang 75 cm. Setelah dipanasi hingga shu 100oC, panjangnya menjadi 75,09 cm. Berapakah koefisien muai panjang logam tersebut? Penyelesaian Diketahui l = 75,09 cm = 0,7509 m l0 = 75 cm = 0,75 m T = 100oC T0 = 0oC Ditanyakan α = …? Jawab Untuk mencari koefisien muai panjang logam tersebut, gunakan persamaan 2, yaitu sebagai berikut. α = 0,7509 – 0,75 0,75100 – 0 α = 1,2 × 10-5/oC Jadi, koefisien muai panjang tembaga tersebut adalah 1,2 × 10-5/oC. 2. Sebatang pipa besi pada suhu 20oC mempunyai panjang 200 cm. Apabila pipa besi tersebut dipanasi hingga 100oC dan koefisien muai panjangnya 1,2 × 10-5/oC, hitunglah pertambahan panjang pipa besi tersebut. Penyelesaian Diketahui T0 = 20oC T = 100oC l0 = 200 cm = 2 m α = 1,2 × 10-5/oC Ditanyakan l = …? Jawab Untuk mencari pertambahan panjang besi, gunakan persamaan 1, yaitu sebagai berikut. l = α l0T l = 1,2 × 10-5 × 2 × 100 – 200 l = 1,92 × 10-3 m Jadi, pertambahan panjang pipa besi tersebut adalah 1,92 mm. 3. Sebuah benda yang terbuat dari baja memiliki panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50°C? Penyelesaian Diketahui l0 = 1000 cm T = 50 °C α = 1,0 × 10-5 °C-1 lihat di tabel koefisien muai panjang Ditanyakan l = ...? Jawab l = l01 + αT l = l0 + l0αT l – l0 = l0 + l0αT – l0 l = l0αT l = 1000 × 12 × 10-6 × 50 l = 60 cm Jadi, pertambahan panjang benda tersebut sebesar 60 cm. 4. Pada suhu 20oC, panjang kawat besi adalah 20 m. Berapakah panjang kawat besi tersebut pada suhu 100oC jika koefisien muai panjang besi 1,1 × 10-5/oC? Penyelesaian Diketahui T0 = 20oC T = 100oC l0 = 20 m α = 1,1 × 10-5/oC Ditanyakan l = …? Jawab Untuk menghitung panjang kawat besi setelah dipanaskan, kita gunakan persamaan 3, yaitu sebagai berikut. l = l01 + αT l = 20[1 + {1,1 × 10-5100 – 20}] l = 20[1 + 1,1 × 10-5 × 80] l = 201 + 8,8 × 10-4 l = 201 + 0,00088 l = 201,00088 l = 20,0176 m Jadi, panjang kawat besi tersebut pada suhu 100oC adalah 20,0176 m. 5. Sebuah kuningan memiliki panjang 1 m. Apabila koefisien muai panjang kuningan adalah 19 × 10-6/K, tentukan pertambahan panjang kuningan tersebut jika temperaturnya naik dari 10oC sampai 40oC? Penyelesaian Diketahui l0 = 1 m T = 40oC – 10oC = 30oC = 303 K α = 19 × 10-6/K Ditanyakan l = …? Jawab l = l0αT l = 1 × 19 × 10-6 × 303 l = 5,76 × 10-3 l = 0,00576 m Jadi, pertambahan panjang kuningan setelah temperaturnya naik menjadi 4oC adalah 5,76 mm. 6. Sebatang besi yang panjangnya 80 cm, dipanasi sampai 50oC ternyata bertambah panjang 5 mm, maka berapa pertambahan panjang besi tersebut jika panjangnya 50 cm dipanasi sampai 60oC? Penyelesaian Diketahui l01 = 80 cm l02 = 50 cm T1 = 50oC T2 = 60oC l1 = 5 mm Ditanyakan l2 = …? Jawab Karena jenis bahan sama besi, maka α1 = α2 4000l2 = 5 × 3000 4000l2 = 15000 l2 = 15000/4000 l2 = 3,75 mm

besarnya pemuaian panjang sebuah batang adalah