Hai squad, kita menghitung pemuaian benda tanpa menggunakan rumus. Yup, kita simak cerita Tuan Guru bersama dua muridnya, Icha dan Echa.

“Coba perhatikan, saya punya percobaan menarik nih,” kata Tuan Guru. “Percobaan apa, Pak,” jawab Echa dan Icha kor.

Pemuaian Panjang   

“Perhatikan ini sebatang besi saya jepit ujung-ujungnya secara kuat. Lalu saya panaskan di tengahnya. Lihat apa yang terjadi,” pinta Tuan Guru.

“Wih, besinya melengkung pak,” kata Icha. “Kenapa bisa begitu Pak,” tanya Echa.

“Karena besi kalau dipanaskan dapat memanjang,” jawab Tuan Guru.”Bagaimana bisa terjadi begitu,” tanya Icha, penasaran sambil garuk kepala.

Jadi pada saat besi dipanaskan, atom-atom besi bergetar lebih cepat dan lintasannya lebih panjang.

Tuan Guru menerangkan, lintasan yang lebih panjang ini membuat jarak antara atom besi makin jauh. “Hal inilah yang membuat besi bertambah panjang,” jelas Tuan Guru.

Setiap benda yang dipanaskan, berbeda-beda pertambahan panjangnya. Tuan Guru mencontohkan, besi sepanjang 1 meter, saat dipanaskan pada suhu 1°C (atau 1°K) akan bertambah panjang sebesar 0,012 mm.

Tapi kalau aluminium bertambah panjang sebesar 0,022 mm. Karakteristik pertambahan panjang benda ini dinyatakan dalam
besaran disebut koefisien muai panjang yang mempunyai satuan mm/m-K.

Jadi koefisien muai panjang besi 0,012 mm/m-°K, itu artinya besi sepanjang 1 meter akan bertambah panjang 0,012 mm jika dinaikkan 1°K atau 1°C.

Perhatikan contoh soal berikut ini, sepotong kuningan sepanjang 1 meter dipanaskan dari 25°C hingga 125°C. Berapa pertambahan panjang kuningan.

Koefisien muai panjang kuningan 0,019 mm/m-°K. Artinya batang kuningan sepanjang 1 m, akan bertambah panjang 0,019 mm, jika dinaikkan suhunya sebesar 1°K (atau 1°C).

Jika suhunya dinaikkan 100°C(dari 25°Cke 125°C), batang kuningan akan bertambah panjang 0,019x 100 = 1,9 mm. “Wah, lebih gampang Pak,” jawab Echa dan Icha.

Pemuaian Luas
Setiap benda tidak hanya mempunyai panjang saja, tetapi juga mempunyai luas jika dipanaskan. Benda tidak hanya bertambah panjang ke arah panjang saja, tetapi juga ke arah lebar dengan kata lain, luas benda akan bertambah besar ketika dipanaskan.

Karakteristik pertambahan luas benda ini dinyatakan dalam besaran yang mempunyai satuan mm2/m2-K.

Jadi kalau kita katakan koefisien muai luas besi 24 mm2/m2-K itu artinya batang besi seluas 1 m akan bertambah luasnya sebesar 24 mm2 jika suhunya dinaikkan 1°K atau 1°C.

Sebuah kaca jendela terbuat dari kaca dengan luas2 m2. Hitung luas kaca tersebut jika kaca bertambah panas 20°C akibat penyinaran matahari! Koefisien muai luas kaca =9 mm2/m2-°K.

Koefisieb muai luas 9 mm2/m2 °K, artinya kaca seluas 1 m2 akan bertambah luas sebesar 9 mm2, jika dipanaskan sebanyak 1°K (atau 1°C).

Jika dipanaskan dengan suhu 20°C, kaca seluas 1 m2 akan bertambah luas 9x 20= 180 mm2. Karena luas kaca 2 m2 maka kaca akan bertambah luas 2×180 = 360 mm2.

Pemualan Volume
Echa dan Icha coba perhatikan termometer ini. Apa yang terjadi saat termoter dipanaskan. “Wah, cairannya naik Pak. Kenapa bisa begitu,” jawab Icha.

Cairan, gas, dan padat akan memuai volomenya jika dipanaskan. Pemuaian zat padat lebih kecil dibandingkan pemuaian zat cairan. Cairan terlihat naik pada termometer ini.

“Pak, kenapa pemuaian volume zat padat lebih kecil
dibandingkan dengan pemuaian volume zat cair,” tanya Echa.

Pada zat padat, molekul lebih sulit bergerak dibandingkan dengan molekul zat cair. Saat dipanaskan, pergerakan molekul zat padat tidak terlalu jauh dibandingkan pergerakan zat cair.

Itulah sebabnya pemuaian volume zat padat lebih kecil dibandingkan dengan zat cair. Koefisien muai volume adalah bilangan yang menyatakan berapa pertambahan volume benda ketika dipanaskan dengan suhu 1 K, jika volume benda mula-mula 1 m3.

Satuan koefisien muai volume benda mm3/m3K atau cm3/m3K (dalam mengerjakan soal perhatikan baik-baik satuan dari koefisien muai volume ini).

Koefisien muai volume gelas 27.000 mm3 /m3K. Koefiesien muai volume air 210.000 mm3/m3 K. Hitung berapa volume air yang tumpah ketika 1 liter air yang berada dalam gelas bervolume 1 liter dipanaskan sebanyak 50°C.

Koefisien muai volume gelas 27.000 mm3/m3-K, artinya ketika 1 mm3 gelas dipanaskan sebanyak 1K, volume gelas bertambah 0,001 x 27.000 = 27 mm.

Saat 1 liter air atau 0.001 m3, gelas dipanaskan sebanyak 1°K, volume akan bertambah 0.001 x27.000 = 27 mm3.

Saat 1 liter gelas dipanaskan sebanyak 50°C (=50°K), volume gelas bertambah 50 x 27 = 1.350 mm3.

Pemuaian panas adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor).

Pemuaian panas itu perubahan benda yang terjadi karena panas. Pemuaian tiap-tiap benda akan berbeda, tergantung pada suhu di sekitar dan koefisien muai atau daya muai dari benda tersebut. (*)

Referensi
Fisika Gasing, Prof Yohanes Surya Phd.
Wikipedia.com
foto:uptlaboratorium.wordpress.com