Pemuaian Panjang Zat Padat

Tentunya kau pernah menyaksikan tukang kayu pada ketika menciptakan daun jendela atau bingkai jendela. Pada bingkai jendela terdapat celah yang dibentuk untuk menempatkan kaca. Mengapa celah beling dibentuk lebih besar atau tidak pas seukuran kaca? Contoh lain lagi, apabila kau melewati lintasan kereta api, kenapa besi baja yang dipakai untuk rel kereta api pun harus dipasang renggang menyerupai gambar di bawah ini?

Rel kereta api dibentuk renggang

Untuk menjawab beberapa pertanyaan di atas, Anda harus paham dengan konsep muai panjang pada zat padat. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh para jago didapatkan bahwa perubahan panjang ΔL pada semua zat padat, dengan pendekatan yang sangat baik, berbanding lurus dengan perubahan suhu ΔT. Perubahan panjang suatu zat padat sebanding dengan panjang awal L₀. Sedangkan denah gambar perubahan panjang zat padat akhir pemuaian menyerupai gambar di bawah ini. 

Perubahan pajang zat padat akhir perubahan suhu

Besarnya perubahan panjang akhir pemuaian pada zat padat sanggup dituliskan dalam suatu persamaan berikut.

ΔL = α.L₀.ΔT

Di mana α ialah koefisien muai linier (koefisien muai panjang) zat padat dan mempunyai satuan /°C. Panjang simpulan benda sesudah dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu sanggup dituliskan sebagai berikut:

L = L₀ + ΔL

atau

L = L₀ + α.L₀.ΔT

atau

L = L₀(1 + αΔT)

dengan:

L = panjang simpulan benda sesudah pemanasan (m)

L₀ = panjang benda mula-mula (m)

α = koefisien muai panjang (/°C)

ΔT = perubahan suhu (°C)

Jika perubahan suhu ΔT = T – T0 bernilai negatif, maka ΔL = L – L0 juga negatif, berarti panjang benda memendek (menyusut). Nilai koefisien muai panjang (α) untuk aneka macam zat pada suhu 20 °C sanggup dilihat pada tabel di bawah ini.

Koefesien muai panjang beberapa zat padat

Nah sesudah membaca dan memahami konsep muai panjang pada zat padat, maka Anda sudah sanggup menjawab pertanyaan di atas. Di mana beling yang dipasang pada jendela, di buat celah atau beling dipasang agak renggang. Hal ini bertujuan untuk menjaga keamanan beling supaya tidak pecah, ketika mengalami pemuaian pada siang hari atau pada ekspresi dominan kemarau lantaran suhu udara atau lingkungan akan naik. Begitu juga pada rel kereta api dipasang sedikit renggang atau berongga untuk mencegah terjadinya kecelakaan kereta api yang disebabkan oleh relnya melengkung akhir pemuaian dari pemanasan di siang hari. Untuk memantapkan pemahaman Anda perihal pemuaian panjang zat padat, silahkan perhatikan dan pahami pola soal di bawah ini.

Contoh Soal 1

Pada suhu 20°C, panjang kawat besi ialah 20 m. Berapakah panjang kawat besi tersebut pada suhu 100°C kalau koefesien muai panjang besi 1,1 × 10^-5/°C?

Penyelesaian:

To = 20°C

T = 100°C

Lo = 20 m

α = 1,1 × 10^-5/°C

ΔT = T – To

ΔT = 100°C – 20°C

ΔT = 80°C

ΔL = α.L₀.ΔT

ΔL = 1,1 × 10^-5/°C. 20 m. 80°C

ΔL = 1760 × 10^-5 m

ΔL = 0,01760 m

L = Lo + ΔL

L = 20 m + 0,01760 m

L = 20,01760 m

Contoh Soal 2

Sebatang logam dengan panjang 1 meter dipanaskan dari 25°C hingga 50°C sehingga bertambah panjang 2 mm. Berapa pertambahan panjang batang logam tersebut kalau panjangnya 80 cm dipanaskan dari 30°C hingga 80°C.

Penyelesaian:

Diketahui:

L₀₁ = 1 m

ΔT₁ = 50°C – 25°C = 25°C

ΔL = 2 mm = 2 × 10^-3 m

L₀₂ = 80 cm = 0,8 m

ΔT₂ = 80°C – 30°C = 50°C

Ditanyakan: ΔL₂ = ?

Jawab:

ΔL₁ = α.L₀₁.ΔT₁

2 × 10^-3 m = α. 1 m. 25°C

α = (2 × 10^-3)/25°C

α = 0,08 × 10^-3/°C

α = 8 × 10^-5/°C

ΔL₂ = α.L₀₂.ΔT₂

ΔL₂ = 8 × 10^-5/°C. 0,8 m. 50°C

ΔL₂ = 320 × 10^-5 m

ΔL₂ = 3,20 × 10^-3 m

ΔL₂ = 3,2 mm

Contoh Soal 3

Sebuah kawat logam dipanaskan dari suhu 295 K hingga 335 K dan panjangnya mencapai 380,38 cm. Jika α = 25 × 10^-6/°C, tentukan panjang kawat mula-mula.

Penyelesaian:

T₀ = 295 K = 22°C

T = 335 K = 62°C

L = 380,38 m = 3,8038 m

α = 25 × 10^-6/°C

ΔT = T – T₀

ΔT = 62°C – 22°C

ΔT = 40°C

L = L₀(1 + αΔT)

3,8038 m = L₀(1 + 25 × 10^-6/°C . 40°C)

3,8038 m = L₀(1 + 0,001)

3,8038 m = L₀(1,001)

L₀ = 3,8038 m /1,001

L₀ = 3,8 m

Nah demikian materi perihal pemuaian pada zat padat, kalau ada permasalahan atau hambatan dalam memahami materi ini, silahkan tanyakan pada kolom kometar. Kita niscaya bisa.

Sumber http://mafia.mafiaol.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: