Pemuaian Zat Padat, Cair dan Gas

45,596 views

Published on

MATERI FISIKA UNTUK SISWA SMP KELAS VII DALAM BENTUK PDF. SUDAH SAYA SUSUN RUNTUT, MENARIK DAN DETAIL. SEMOGA BERMAMFAAT UNTUK KALIAN, SISWA-SIWA SMP. KUNJUNGI SAYA PADA http://aguspurnomosite.blogspot.com

Published in: Education
4 Comments
9 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
45,596
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
7
Actions
Shares
0
Downloads
1,012
Comments
4
Likes
9
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Pemuaian Zat Padat, Cair dan Gas

  1. 1. PEMUAIANSetiap zat pada umumnya akan mengalami pemuaian jika dipanaskan. Karena wujud zat ada 3 macam, macam pemuaianpada zatpun juga dibedakan menjadi 3 macam, yaitu :  Pemuaian Zat Padat  Pemuaian Zat Cair  Pemuaian Zat Gas PEMUAIAN ZAT PADATZat Padat dapat mengalami 3 jenis pemuaian, yaitu :  Pemuaian panjang zat padat  Pemuaian luas zat padat  Pemuaian volume zat padat DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 1
  2. 2. PEMUAIANA. Pemuaian Panjang Zat Padat Terjadi pada zat padat yang mempunyai bentuk memanjang seperti paku, kawat, batang besi dan sebagainya. Alat untuk menyelidiki berbagai macam pemuaian panjang zat padat disebut Alat Musschenbroek. Dari hasil percobaan diperoleh : L = Lo.. t t = t2 – t1 Lt = Lo + L Lt = Lo [1 + .t ] Keterangan : Lo = panjang mula-mula benda ( m atau cm ) Lt = panjang akhir benda ( m atau cm ) L = pertambahan panjang benda ( m atau cm ) t = perubahan suhu benda ( C ) t1 = suhu mula-mula benda ( C ) t2 = suhu akhir benda ( C )  = koefesiem muai panjang benda ( /C ) Koefesiem muai panjang zat padat adalah bilangan yang menyatakan besarnya pemuaian panjang benda setiap satuan panjang suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1C. Koefesiem muai panjang zat padat nilainya ditentukan oleh jenis zat padat tersebut, dan nilainya berbeda satu sama lainnya. Tabel beberapa nilai koefesien muai panjang beberapa zat Padat Nilai  No Nama Zat (dalam ( /C ) 1 Aluminium 0,000024 2 Tembaga 0,000017 3 Besi 0,000012 4 Baja 0,000011 5 Timah 0,000030 6 Kuningan 0,000018 7 Perak 0,000020 CONTOH SOAL 1. Sebatang aluminium yang panjangnya 200 cm dipanaskan dari 20C menjadi 220C. Tentukan : a. Pertambahan panjang baja b. Panjang baja sekarang Diket : Lo = 200 cm t1 = 20C t2 = 220C α = 0,000024/C Ditanya : L = …? Lt = …? Jawab : t = t2 - t1 = 220 – 20 = 200C L = Lo.. t = 200.0,000024.200 = 0,96 cm Lt = Lo + L = 200 + 0,96 = 200,96 cm 2. Pada suhu 12C sebatang logam panjangnya 72 cm dan setelah dipanaskan sampai pada suhu 77C panjangnya menjadi 72,06 cm. Tentukan : a. Koefesien muai panjang logam DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 2
  3. 3. PEMUAIAN b. Panjang logam pada suhu 162C Diket : Lo = 72 cm t1 = 12C t2 = 77C Lt = 72,06 cm Ditanya : α= …? Lt = …? (t3 = 162C) Jawab : t = t2 - t1 = 77 – 12 = 65C L = Lt – Lo = 72,06 – 72 = 0,06 cm L = Lo.. t = C L = Lo.. t = 72.0,000013.(162 – 12) = 0,14 cm Lt = Lo + L = 72 + 0,14 = 72,14 cm CONTOH SOAL1. Sebatang baja yang panjangnya 60 cm dipanaskan dari 0C menjadi 120C. Tentukan : a. Pertambahan panjang baja b. Panjang baja sekarang2. Sebatang aluminium yang panjangnya 200 cm dipanaskan dari 20C menjadi 220C. Tentukan : a. Pertambahan panjang baja b. Panjang baja sekarang3. Pada suhu 12C sebatang besi panjangnya 72 cm dan setelah dipanaskan sampai pada suhu 77C panjangnya menjadi 72,06 cm. Tentukan : a. Koefesien muai panjang besi b. Panjang besi pada suhu 162C4. Sebatang penggaris besi yang mula-mula panjangnya 200 cm bersuhu 20C, kemudian dipanaskan. Ternyata penggaris besi tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,060 cm. Tentukan sampai suhu berapakah penggaris besi tersebut dipanaskan?5. Sebatang kuningan yang mula-mula panjangnya 300 cm bersuhu tertentu, kemudian dipanaskan sampai bersuhu 200C. Ternyata batang kuningan tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,18 cm. Tentukan suhu awal kuningan tersebut sebelum dipanaskan?6. Dua batang logam yang terbuat dari tembaga panjangnya masing-masing 150 cm dan 400 cm pada suhu yang sama dipanaskan bersama-sama, sehingga mengalami pemuaian. Ternyata panjang batang pertama menjadi 150, 8 cm, tentukan panjang batang kedua!7. Dua penggaris dari besi dan alumunium panjangnya sama sama 250 cm, mula-mula keduanya bersuhu 25C. Jika keduanya mengalami pemuaian saat dipanaskan, tentukan selisih panjang akhir keduanya setelah dipanaskan sampai suhu keduanya menjadi 275C?8. Dua penggaris dari baja dan tembaga panjangnya sama sama 200 cm, mula-mula keduanya bersuhu 20C. Jika keduanya mengalami pemuaian saat dipanaskan, tentukan selisih panjang akhir keduanya setelah dipanaskan sampai suhu keduanya menjadi 320C? DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 3
  4. 4. PEMUAIANB. Pemuaian Luas Zat Padat Dari hasil percobaan diperoleh : A = Ao. . t = Ao. 2. t  = 2. t = t2 – t1 At = Ao + A At = Ao [1 + .t ] Keterangan : Ao = luas mula-mula benda ( m2 atau cm2 ) At = luas akhir benda ( m2 atau cm2 ) A = pertambahan luas benda ( m2 atau cm2 ) t = perubahan suhu benda ( C ) t1 = suhu mula-mula benda ( C ) t2 = suhu akhir benda ( C )  = koefesiem muai luas benda ( /C ) Koefesiem muai luas zat padat adalah bilangan yang menyatakan besarnya pemuaian luas benda setiap satuan luas suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1C. CONTOH SOAL 2 1. Pada suhu 0C luas sekeping logam 50 cm . Hitung pemuaiannya bila dipanaskan sampai suhu 200C. Koefesien muai panjang logam 0,000010/C! 2. Sekeping lempengan baja yang luasnya 200 cm2 dipanaskan dari suhu 0C menjadi 100C. Hitunglah : a. Pertambahan luas lempengan baja tersebut b. Luas akhir baja tersebut 3. Pada suhu 30C sekeping logam luasnya 100 cm2. Setelah dipanaskan pada suhu 230C, luasnya menjadi 100,48 cm2. Hitunglah koefesien muai luas dan panjang logam tersebut! 4. Dua batang besi dan alumunium luasnya sama sama 250 cm2, mula-mula keduanya bersuhu 25C. Jika keduanya mengalami pemuaian saat dipanaskan, tentukan selisih luas akhir keduanya setelah dipanaskan sampai suhu keduanya menjadi 225C? DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 4
  5. 5. PEMUAIANc. Pemuaian Volume Zat Padat Dari hasil percobaan diperoleh : V = vo.. t = vo.3. t  = 3. t = t2 – t1 Vt = Vo + V Vt = Vo [1 + .t ] Keterangan : Vo = volume mula-mula benda ( m3 atau cm3 ) Vt = volume akhir benda ( m3 atau cm3 ) V = pertambahan volume benda ( m3 atau cm3 ) t = perubahan suhu benda ( C ) t1 = suhu mula-mula benda ( C ) t2 = suhu akhir benda ( C )  = koefesiem muai volume benda ( /C ) Koefesiem muai volume zat padat adalah bilangan yang menyatakan besarnya pemuaian volume benda setiap satuan volume suatu benda ketika suhunya dinaikkan sebesar 1C. LATIHAN SOAL 1. Sebuah botol dari kaca pada suhu 15C volumenya 50 cm3. Tentukan pertambahan volumenya jika dipanaskan sampai suhu 35C. koefesien muai panjang kaca 0,000009/C. 2. Sebuah bejana dari aluminium pada suhu 10C volumenya 1000 cm3, dipanaskan sampai suhu 110C. Tentukan : a. Pertambahan volumenya b. Volume akhirnya 3. Sebuah bejana dari baja pada suhu 20C volumenya 200 cm3, dipanaskan sampai suhu 220C. Tentukan : a. Pertambahan volumenya b. Volume akhirnya 4. Sebuah botol gelas volumenya pada suhu 0C tepat 50 cm3 diisi air raksa pada suhu yang sama. Kemudian dipanaskan bersama-sama sampai suhu 100C. Bila koefesien muai panjang botol 0,00008/C dan koefesien muai ruang air raksa 0,000182/C. Hitunglah volume air raksa yang tumpah! DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 5
  6. 6. PEMUAIAN Pemuaian Zat Cair Zat Cair hanya dapat mengalami pemuaian volume atau ruang saja, sehingga rumus-rumus yang digunakan sama seperti pemuaian volume zat padat di atas. Tetapi perlu diingat, zat cair hanya mempunyai koefesiem muai volume saja, tidak mempunya koefesien muai panjang. Dari hasil percobaan diperoleh : V = vo.. t Vt = Vo + V t = t2 – t1 Vt = Vo [1 + .t ] Keterangan : Vo = volume mula-mula benda ( m3 atau cm3 ) Vt = volume akhir benda ( m3 atau cm3 ) V = pertambahan volume benda ( m3 atau cm3 ) t = perubahan suhu benda ( C ) t1 = suhu mula-mula benda ( C ) t2 = suhu akhir benda ( C )  = koefesiem muai volume benda ( /C )Pemuaian Air Pemuaian air merupakan pemuaian volume/ruang. Sifat-sifat khusus pemuaian air :  Volume air terkecil pada suhu 4C  Air bila dipanaskan dari suhu 4C volumenya akan memuai (bertambah besar)  Air bila didinginkan dari suhu 4C volumenya akan memuai (bertambah besar) Sifat pemuaian air yang menyimpang dari sifat zat umumnya disebut dengan ANOMALI AIR. Grafik Anomali Air Volume Air 0C 4C DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 6
  7. 7. PEMUAIAN Pemuaian Zat GasZat Gas hanya dapat mengalami pemuaian volume atau ruang saja, sehingga rumus-rumus yang digunakan sama sepertipemuaian volume zat padat di atas. Tetapi perlu diingat, zat cair hanya mempunyai koefesiem muai volume saja, tidakmempunya koefesien muai panjang. Diman koefesien muai untuk semua gas sama yaitu sebesar /C Pemuaian gas dibedakan tiga macam, yaitu: a. pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal), b. pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar), dan c. pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik). 1. Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal) Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas di dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap. Dirumuskan sebagai: Keterangan: P = tekanan gas (atm) V = volume gas (L) 2. Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar) Pemuaian gas pada tekanan tetap berlaku hukum Gay Lussac, yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai: Keterangan: V = volume (L) T = suhu (K) 3. Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik) Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Hukum Boyle-Gay Lussac DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 7
  8. 8. PEMUAIAN dirumuskan sebagai Dengan menggabungkan hukum boyle dan hukum Gay Lussac diperoleh persamaan Keterangan: P = tekanan (atm) V = volume (L) T = suhu (K) Dari hasil percobaan diperoleh : V = vo.. t Vt = Vo + V t = t2 – t1 Vt = Vo [1 + .t ] Keterangan : Vo = volume mula-mula benda ( m3 atau cm3 ) Vt = volume akhir benda ( m3 atau cm3 ) V = pertambahan volume benda ( m3 atau cm3 ) t = perubahan suhu benda ( C ) t1 = suhu mula-mula benda ( C ) t2 = suhu akhir benda ( C )  = koefesiem muai volume benda ( /C )Penerapan Konsep Pemuaian Zat dalam Kehidupan Sehari-HariPrinsip pemuaian zat banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini adalah beberapa contoh penerapannya:1. Pemasangan Kaca JendelaPemasangan kaca jendela memperhatikan juga ruang muai bagi kaca sebab koefisien muai kaca lebih besar daripadakoefisien muai kayu tempat kaca tersebut dipasang. Hal ini penting sekali untuk menghindari terjadinya pembengkokanpada bingkai.2. Pemasangan Sambungan Rel Kereta ApiPenyambungan rel kereta api harus menyediakan celah antara satu batang rel dengan batang rel lain. Jika suhumeningkat, maka batang rel akan memuai hingga akan bertambah panjang. Dengan diberikannya ruang muai antar relmaka tidak akan terjadi desakan antar rel yang akan mengakibatkan rel menjadi bengkok.3. Pemasangan Bingkai Besi pada Roda PedatiBingkai roda pedati pada keadaan normal dibuat sedikit lebih kecil daripada tempatnya sehingga tidak dimungkinkanuntuk dipasang secara langsung pada tempatnya. Untuk memasang bingkai tersebut, terlebih dahulu besi harusdipanaskan hingga memuai dan ukurannya pun akan menjadi lebih besar daripada tempatnya sehingga memudahkanuntuk dilakukan pemasangan bingkai tersebut. Ketika suhu mendingin, ukuran bingkai kembali mengecil dan terpasangkuat pada tempatnya.4. Pemasangan Jaringan Listrik dan TeleponKabel jaringan listrik atau telepon dipasang kendur dari tiang satu ke tiang lainnya sehingga saat udara dingin panjangkabel akan sedikit berkurang dan mengencang. Jika kabel tidak dipasang kendur, maka saat terjadi penyusutan kabelakan terputus.5. Keping BimetalKeping bimetal adalah dua buah keping logam yang memiliki koefisien muai panjang berbeda yang dikeling menjadisatu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama dan DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 8
  9. 9. PEMUAIANkedua keping pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjangyang berbeda. Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjangyang kecil.Keping bimetal dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan misalnya pada termometer bimetal, termostat bimetalpada seterika listrik, saklar alarm bimetal, sekring listrik bimetal. Pemanfaatan pemuaian zat yang tidak sama koefisienmuainya dapat berguna bagi industri otomotif, misalnya pada bimetal yang dipasang sebagai saklar otomatis atau padalampu reting kendaraan. LATIHAN SOAL1. Sebuah botol gelas volumenya pada suhu 0C tepat 50 cm3 diisi air raksa pada suhu yang sama. Kemudian dipanaskan bersama-sama sampai suhu 100C. Bila koefesien muai panjang botol 0,00008/C dan koefesien muai ruang air raksa 0,000182/C. Hitunglah volume air raksa yang tumpah!2. Sebuah botol gelas volumenya pada suhu 20C tepat 400 cm3 diisi alkohol pada suhu yang sama. Kemudian dipanaskan bersama-sama sampai suhu 80C. Bila koefesien muai panjang botol 0,00008/C dan koefesien muai ruang alkohol 0,000250/C. Hitunglah volume air raksa yang tumpah!3. Sebutkan mamfaat peristiwa pemuaian dalam kehidupan sehari-hari!4. Sebuah Bimetal terbuat dari logam A dan logam B yang berbeda, dengan koefesien muai panjang logam B lebih besar dari koefesien muai panjang logam A. Kemanakah bimetal tersebut akan membengkok bila bimetal itu : a. dipanaskan b. didinginkan5. Suatu gas suhunya 27ºC dipanaskan pada tekanan tetap. Berapa suhu gas tersebut saat volume gas menjadi 3 kali volume semula?6. Gas di dalam ruang tertutup pada suhu 27ºC dan tekanan 2 atm memiliki volume 2,4 L. Berapa volume gas tersebut pada suhu 227ºC dan tekanan 3 atm?7. Sejumlah gas dengan volume 4 L pada tekanan 1,5 atm dan suhunya 27ºC. Kemudian gas tersebut dipanaskan hingga suhunya 47ºC dan volumenya 3,2 L. Berapakah tekanan gas setelah dipanaskan?8. Sejumlah gas dengan volume 2 ml pada tekanan 5 atm dan suhunya 127ºC. Kemudian gas tersebut dipanaskan hingga suhunya 527ºC dan volumenya 3,2 L. Berapakah tekanan gas setelah dipanaskan? DISUSUN OLEH Drs. AGUS PURNOMO KHUSUS SISWA SMPN 3 TAMAN 9

×