Materi IPA Kelas VII SMP Kurikulum 2013

1. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
9
FISIKA KELAS VIII
WawanEkoPramujo, ST
BAB II
PEMUAIAN
Pernahkah Kamu melihat celah antara sambungan dua rel kereta api
? Mengapa dibuat demikian ?Mengapa tidak dirapatkan saja ? Celah
itu memang diperlukan, agar rel tetap lurus. Celah tersebut pada
siang hari sempit tetapi pada malam hari menjadi lebar. Hal itu
disebabkan rel dari baja pada siang hari terkena panas matahari
mengalami pemuaian. Pada BAB ini Kamu akan mempelajari
pemuaian pada zat. Tidak sekedar zat padat saja melainkan pada zat
cair dan zatgas.
Pembelajaran ini bertujuan agar Anda dapat :
 Menyelidiki proses pemuaian zat padat, cair dan gas.
 Merencanakan percobaan sederhana untuk menunjukkan pemuaian zat
cair dan padat.
 Melakukan penyelidikan terhadap perbedaan muai volume berbagai
jenis zat cair
 Menunjukkan prinsip pemuaian dalam teknologi misalnya bimetal
untuk termostat, pengelingan, pemasangan bingkaibesi pada roda, dan
pemasangan kaca jendela.


2. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
10
Pengertian Pemuaian
Pada umumnya setiap benda baik itu berupa padat, cair atau gas jika dipanaskan akan mengalami penambahan
ukuran panjang, luas ataupun volumenya. Penambahan ukuran benda karena penambahan suhu sering disebut
sebagai pemuaian benda. Besarnya pemuaian benda sangat bergantung pada :
a. Ukuran benda semula
b. Kenaikan suhu
c. Jenis benda
A. PemuaianZat Padat, Cair dan Gas
1. Pemuaian Zat Padat
Muai Panjang
Pernahkah kalian mengamati kabel jaringan listrik pada pagi hari dan pada siang hari ? kabel jaringan
akan tampak kencang pada pagi hari dan tampak kendor pada siang hari. Kabel tampak kendor karena
panjang logam penyusun kabel bertambah panjang akibat terkena panas sinar matahari. Dengan
demikian dapat dikatakan bahwa kabel mengalami pemuaiankarena terkena panas sinar matahari.
Pemuaian panjang tiap zat padat berbeda-beda tergantung pada sifat termal zat padat tersebut. untuk
menyelidiki muai panjang suatu zat padat lakukanlah percobaan berikut ini !
Kegiatan 2.1
Tujuan :Menyelidiki muai panjang zat padat menggunakan Muschenbroek
1. Sediakan Muschenbroek lengkap dengan pembakar bunsennya.
2. Catatlah jenis logam yang akan diamati.
3. Nyalakan pembakar Bunsen dan aturlah supaya semua batang logam mendapat
panas yang merata.
4. Setelah satu menit, amatilah jarum penenjuk yang didorong oleh setiap jenis
logam.
5. Samakah panjang pemuaian setiap logam ?
6. Tulislah hasil pengamatanmu, logam manakah yang menunjukkan pemuaian
paling besar ?
Pada kegiatan 2.1 dapat kita amati bahwa panjang logam akan bertambah panjang
setelah logam dipanaskan. Pertambahan panjang logam itu kemudian dinyatakan
dengan ∆L. Besarnya panjang logam setelah dipanaskan sebesar
L = L0 + ∆L
Besarnya panjang zat padat untuk setiap kenaikan 10 C pada zat sepanjang 1m disebut
koefisien muai panjang (α).
Hubungan antara panjang benda, suhu, dan koefisien muai panjang dinyatakan
dengan persamaan

3. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
11
L = L0 (1+ α Δt)
Dengan,
L : Panjang akhir (m)
L0 : Panjang mula-mula (m)
α : Koefisien muai panjang (0 C/m)
Δt : kenaikan suhu (m)
Muai luas
Jika yang dipanaskanadalah suatu lempeng atau plat tipis maka plat tersebut akan
mengalami pemuaian pada panjang dan lebarnya. Dengan demikian lempeng akan
mengalami pemuaian luas atau pemuaian bidang
Pertambahan luas zat padat untuk setiap kenaikan 10 C pada zat seluas 1m2 disebut
koevisien muai luas (β). Besarnya β dapat dinyatakan dalam
 2
Hubungan antara luas benda, suhu, dan koefisien muai luas suatu zat adalah
A = A0 (1+ β Δt)
Dengan
A : luas akhir (m2 )
A0 : luas mula-mula (m2 )
β : koefisien muai luas zat ( 0 C/m2 )
Δt : kenaikan suhu ( 0 C)
Pemuaian luas dapat kita amati pada jendela kaca rumah, pada saat udara dingin kaca
menyusut karena koefisien muai kaca lebih besar dari pada koefisien muai kayu. Dan
jika suhu memanas maka kaca akan memuai lebih besar dari pada kayu kusen
sehingga kaca akan terlihat terpasang dengan sangat rapat pada kusen kayu.
P0
Pt
Lt Lt

4. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
12
Muai volume
Jika suatu balok mula-mula memiliki panjang P0 , lebar L0 , dan tinggi h0 dipanaskan
hingga suhunya bertambah ΔT, maka berdasarkan pada pemikiran muai panjang dan
luas diperoleh harga volume balok tersebut sebesar:
V = V0 (1+ γ Δt)
γ = 3α atau γ =
2
3

dengan
V : volume akhir (m3 )
V0 : volume mula-mula (m3 )
γ : koefisien muai volume (0 C/m3 )
Δt : kenaikan suhu (0 C)
Untuk mengamati muai volume suatu zat padat maka lakukanlah kegiatan berikut
Kegiatan 2.2.
Mengamati muai volume zat padat
1. Siapkan sebuah bola logam dan bingkainya (lihat gambar), serta pembakar
Bunsennya.
2. Sebelum dibakar bola dapat dimasukkan ke dalam bingkainya. Panaskan bola
tersebut selama beberapa saat.
3. Masukkan bola logam tersebut pada bingkainya. Dapatkah bola masuk kedalam
bingkai ? Mengapa ?.
2. Pemuaian Zat Cair
Pada zat cair kita tidak mengenal muai panjang ataupun muai luas, tetapi hanya
dikenal muai ruang atau muai volume saja. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada
zat cair itu maka semakin besar muai volumenya. Pemuaian zat cair untuk masing-
masing jenis zat cair berbeda-bedaakibatnya walaupun mula-mula volume zat cair
sama tetapi setelah dipanaskan volumenya menjadi berbeda-beda. Pemuaian volume
zat cair terkait dengan pemuaian tekanan karena peningkatan suhu. Titik pertemuan
antara wujud cair, padat dan gas disebut titik tripel.

5. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
13
Gambar 2.1 Grafik P – t air
Khusus untuk air pada kenaikan suhu dari 00 C sampai 40 C volumennya
tidak bertambah akan tetapi justru menyusut, pengecualian ini disebut dengan
anomali air sehingga pada suhu 40 C air mempunyai volume terendah. Hubungan
suhu dan volume air dapat digambarkan pada grafik di bawah ini
Volume (V)
0 4 Suhu (t)C
Gambar 2.2 Grafik V – t air
Pada suhu 4 C air menenpati posisi terkecil sehingga pada suhu itu air memiliki
massa jenis terbesar. Jadi air bila suhunya dinaikkan dari 0 C – 4 C akan
menyusut, dan bila suhunya dinaikkan dari 4 C ke atas akan memuai. Biasanya pada
setiap benda bila suhunya bertambah pasti mengalami pemuaian. Peristiwa yang
Plasma
Gas
Uap
Cair
Padat
ttripel tkritis
Ptripel
Pkritis
Suhu (t)
Titik
Kritis
Titik
Tripel
Tekanan (p)

6. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
14
terjadi pada air itu disebut anomali air. Hal senada juga terjadi pada bismuth pada
suhu-suhu yang berbeda.
Untuk menyelidiki pemuaian berbagai macam zat cair lakukanlah percobaan berikut
ini
Kegiatan 2.3.
Tujuan: Menyelidiki pemuaian berbagai macam zat cair
1. Siapkan empat buah labu erlen meiyer berpipa kecil, isi masing-masing labu
dengan air, eter, bensin, dan alkohol dengan volume yang sama.
2. Siapkan wadah yang agak besar dan isilah dengan air.
3. Masukkan labu tersebut pada wadah berisi air kemudian panaskan wadah
tersebut.
4. Setelah beberapa saat amatilah tinggi permukaan zat cair pada labu.
5. Apakah yang kalian amati ? samakah tinggi masing-masing zat cair tersebut?
3. Pemuaian Gas
Sama halnya dengan zat cair dalam gas kita tidak mengenal pemuaian panjanh
ataupun pemuaian luas. Gas akan mengalami pemuaian volume jika suhunya
dinaikkan dan akan mengalami penyusutan jika suhunya diturunkan. Dari hasil
percobaan didapatkan harga koefisien muai ruang yang sama untuk semua jenis gas
yaitu sebesar
273
1
 C-1
Sehingga volume akhir gas pada tekanan tetap adalah sebagai berikut.
V = V0 (1+ γ Δt)
V = V0 (1+
273
1
Δt)
Pemuaian tekanan akhir gas pada volume tetap adalah sebagai berikut.
p = p0 (1+
273
1
Δt)
Pemuaian gas dalam ruang tertutup dapat dibahas dengan menggunakan hukum
Boyle –Gay Lussac sebegai berikut.
Persamaan gas ideal pV = nRT
T
pV
= nR

7. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
15
T
pV
= konstan
Jadi
1
11
T
Vp
=
2
22
T
Vp
Dimana T adalah suhu mutlak Kelvin dan R adalah konstanta gas umum = 8314
joule/Kilomol. K atau 0,082 atm L/mol K
B. PemuaianZat Pada Kehidupan Sehari-hari
Gambar 2.3 Kaca jendela diberi ruang untuk pemuaian
1. Pemasangan kaca jendela
Dalam pemasangan kaca jendela perlu diperhatikan ruang muai bagi kaca sebab
koefisien muai kaca lebih besar daripada koefisien muai kayu tempat kaca
tersebut dipasang.
Gambar 2.4. Celah pada sambungan rel kereta api
2. Pemasangan sambungan rel kereta api
Penyambungan rel kereta api harus menyediakan celah antara satu batang rel
dengan batang rel lain. Jika suhu meningkat, maka batang rel akan memuai
hingga akan bertambah panjang. Dengan diberikannya ruang muai antar rel maka
tidak akan terjadi desakan antar rel yang akan mengakibatkan rel menjadi
bengkok.

8. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
16
Gambar 2.5 Bingkai besi pada roda pedati dipanaskan dulu sebelum
dipasang pada roda kayu
3. Pemasangan bingkai besi pada roda pedati
Pada keadaan normal bingkai roda pedati dibuat sedikit lebih kecil daripada
tempatnya sehingga tidak dimungkinkan untuk dipasang secara langsung pada
tempatnya. Untuk memasang bingkai tersebut terlebih dahulu besi harus
dipanaskan hingga memuai dan ukurannya pun akan menjadi lebih besar daripada
tempatnya sehingga memudahkan untuk dilakukan pemasangan bingkai tersebut.
ketika suhu mendingin, ukuran bingkai kembali mengecil dan terpasang kuat
pada tempatnya.
4. Pemasangan jaringan listrik dan telepon
Pada pemasangan kabel jaringan listrik atau telepon maka kabel harus dipasang
dengan kendur dari tiang satu ke tiang lainnya sehingga saat udara dingin
pannjang kabel akan sedikit berkurang dan mengencang. Jika kabel tidak
dipasang kendur maka saat terjadi peyusutan kabel akan terputus.
5. keping bimetal
Keping bimetal adalah dua buah keping logam yang memiliki koefisien muai
panjang berbeda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka
terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang keping bimetal akan sama
dan kedua keping dam posisi lurus. Jika suhu naik kedia keping akan mengalami
pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda. Akibatnya keping bimetal
akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang
kecil. Keping bimetal dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan misalnya
pada termometer bimetal, termostat bimetal pada setrika listrik, saklar alarm
bimetal, sekring listrik bimetal.
Gambar 2.6 Setrika listrik menggunakan bimetal yang dapat mematikan
arus jika panas melebihi batas.

9. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
17
Pemanfaatan pemuaian zat yang tidak sama koefisien muainya dapat berguna
bagi industri otomotif misalnya pada bimetal yang dipasang sebagai saklar
otomatis, pada lampu reting kendaraan dan lain-lain.
RINGKASAN
 Hubungan antara panjang benda, suhu, dan koefisien muai panjang
dinyatakan dengan persamaan
L = L0 (1+ α Δt)
 Hubungan antara luas benda, suhu, dan koefisien muai luas suatu
zat adalah
A = A0 (1+ β Δt)  2
 Hubungan antara volume benda, suhu, dan koefisien muai ruang
suatu zat adalah
V = V0 (1+ γ Δt)
γ = 3α atau γ =
2
3

 Sehingga volume akhir pemuaian gas pada tekanan teta adalah
sebagai berikut.
V = V0 (1+ γ Δt)
V = V0 (1+
273
1
Δt)
 Pemuaian tekanan akhir gas pada volume tetap adalah sebagai
berikut.
p = p0 (1+
273
1
Δt)
 Pemuaian gas dalam ruang tertutup dapat dibahas dengan
menggunakan hukum Boyle –Gay Lussac sebegai berikut.
pV = nRT
T
pV
= nR
T
pV
= konstan
1
11
T
Vp
=
2
22
T
Vp
 Pemuaian Zat Pada Kehidupan Sehari-hari, misalnya
 Pemasangan kaca jendela

10. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
18
 Pemasangan sambungan rel kereta api
 Pemasangan bingkai besi pada roda pedati
 Pemasangan jaringan listrik dan telepon.
 keping bimetal
UJI KOMPETENSI BAB II
SOAL ESSAY
1. Sebatang besi panjangnya 100cm pada suhu 10 oC , setelah dipanasi sampai 110 oC panjangnya menjadi 100,05
cm. Suatu logam jenis lain yang koefisien muai panjangnya 3 kali koefisien muai panjang besi panjangnya
awalnya 120 cm pada suhu 0 oC. Tentukan panjang logam tersebut jika dipanasi sampai 40 oC.
2. Sebuah Jendela kaca pada malam hari luasnya menyusut 0, 80 cm2. Koefisien muai panjang kaca 8 x 10-6 .
Tentukan suhu pada malam itu jika luas kaca pada suhu 36 oC 1000cm2 ..
3. Sebuah gelas kaca bervolume 500 cm3 penuh berisi alkohol pada suhu 0 oC Jika dipanasi sampai 50 oC, berapa
volume alkohol yang tumpah.(koefisien muai volume alkohol 0,00120/oC.dan koefisien muai volume gelas
0,000027/ oC)
4. Jelaskan prinsip pemuaian terjadi pada termostat dan pemasangan bingkai besi pada roda.
5. Apa yang dilakukan tukang kayu pada ukuran kaca yang akan ditempel di jendela ?
6. Sampai suhu berapa suatu gas yang suhunya 0 C volumenya 100 cm3 harus dipanaskan agar volumenya
menjadi 2 kali volume semula sedangkan tekanannya tetap ?
SOAL PILIHAN GANDA
1. Yang dimaksud dengan koefisien muai panjang adalah.....
a. Angka yang menunjukkan berkurang panjangnya tiap 1 cm zat bila suhunya naik sebesar 1oC
b. Angka yang menunjukkan bertambah panjangnya tiap 1 cm suatu zat bila suhunya suhunya naik sebesar 1oC
c. Angka yang menunjukkan bertambah panjangnya tiap 1 cm suatu zat bila suhunya turun sebesar 1oC
d. Angka yang menunjukkan berkurang panjangnya tiap 1 cm zat bila suhunya tetap pada 1oC
2. Perhatikan tabel berikut!
Jenis
benda
Koefisien muai
panjang
kuningan 0,000019/oC
tembaga 0,000017/oC
baja 0,000011/oC
kaca 0,000009/oC
Jika panjang benda mula-mula sama dan benda-benda tersebut dipanaskan pada suhu yang sama secara bersamaan,
maka pertambahan panjang yang terbesar adalah......

11. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
19
a. Kuningan b.tembaga c.baja d. kaca
3. Kuningan panjang mula-mula 100 cm dengan koefisien muai panjang 0,000019/ oC dipanaskan dari suhu 10 oC
sampai 110 oC akan bertambah panjang.....
a. 0,0038 cm c. 0,19 cm
b. 0,0019 cm d. 0,38 cm
4. Sebatang logam panjangnya 50,00 cm pada suhu 10 oC dan 50,05 cm pada suhu 110 oC. Maka koefisien muai
panjang baja itu adalah.....
a. 0,0005/ oC c. 0,00005/ oC
b. 0,0005/ oC d. 0,000005/ oC
5. Sebatang besi panjangnya 1 m pada suhu 10 oC dan koefisien muai panjang logam itu 0,000012/ oC. Maka pada
suhu 167 oC panjang logam itu menjadi....
a. 0,00068 m c. 10,068 m
b. 1,0684 m d. 11,0684 m
6. Alat berikut ini merupakan alat yang digunakan untuk menunjukan pemuaian pada zat cair adalah.....
a. higrometer
b. Dilatometer dimasukkan ke air
c. Dilatometer berisi air dipanaskan
d. Musschenborck
7. Zat cair akan lebih cepat memuai dari pada zat padat. Hal ini terjadi pada peristiwa.....
a. Ketika termometer dimasukan kedalam air mendidih skalanya bertambah..
b. Panci yang berisi penuh air akan tumpah ketika air mendidih
c. Panci lebih cepat panas dari pada air
d. Air lebih cepat panas dari pada panci.
8. Yang dimaksud dengan Koefisien muai volume adalah angka yang menunjukkan .....
a. Bertambahnya volume setiap 1 cm3 suatu zat bila suhunya turun sebesar 1 K
b. Bertambahnya volume setiap 1 cm3 suatu zat bila suhunya naik sebesar 1 oC
c. Berkurangnya volume setiap 1 cm3 suatu zat bila suhunya naik sebesar 1 oC
d. Berkurangnya volume setiap 2 cm3 suatu zat bila suhunya turun sebesar 1 oC
9. Pernyataan yang benar hubungan antara , β dan  adalah .....
a.  = 3 = 2 β c.  = 3 =
2
3
β
b.  =

3
=

2
d.  =
3

=
2

10. Koefisien muai panjang kuningan 0,000019/oC, maka koefisien muai volume kuningan tersebut adalah......
a. 0,000051/ oC
b. 0,000038/ oC
c. 0,0000095/ oC
d. 0,0000019/ oC
11. Penerapan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari dapat berupa seperti berikut, kecuali.....
a. Pemasangan sambungan rel kereta api
b. Pemasangan kaca jendela

12. SMP Hadi Wijaya Genteng SekolahStandarNasional(SSN)
20
c. Pengelingan
d. Pengeringan pakaian
12. Berikut ini gambar bimetal terbuat dari logam A dan B
Pernyataan yang tidak tepat dari gambar itu yaitu......
a. Koefisien muai panjang logam A lebih kecil logam B
b. Koefisien muai panjang logam B lebih kecil dari logam A
c. Bimetal akan melengkung ke arah logam B bila didinginkan
d. Koefisien muai volume logam B lebih kecil dari logam A
13. Alat berikut ini digunakan untuk mengetahui pemuaian pada zat padat adalah .....
a. barometer c. dilatometer
b. termoskope d. Musschenbrock
14. Apabila suatu benda diberi kalor, maka benda itu akan.....
a. Menyusut volumenya
b. Pasti berubah wujud
c. Pasti bertambah suhunya
d. Bisa berubah wujud atau bertambah suhunya
15.Sebuah tangki berisi alkohol sebanyak 1000 cm3 pada suhu 0 oC
dengan koefisien muai volume sebesar 0,00120/oC. Jika dipanaskan sampai 80 oC pada tekanan tetap, maka
volume gas menjadi....cm3
a. 96 b. 904 c. 1096 d. 1120
B
A
Sebelum dipanaskan
B
A
Sesudah dipanaskan