Pemuaian

SERIEBOOKGURUMUDA

PemuaianEdisiKedua

UntukSMAkelasX(TelahdisesuaikandenganKTSP) LisensiDokumen: Copyright20082009GuruMuda.Com Seluruh dokumen di GuruMuda.Com dapat digunakan dan disebarkan secara bebasuntuktujuanbukankomersial(nonprofit),dengansyarattidakmenghapus atau merubah atribut penulis dan pernyataan copyright yang disertakan dalam setiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecuali mendapatkanijinterlebihdahuludariGuruMuda.Com. Penulis Alexandersanlohat (san) AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 1

SERIEBOOKGURUMUDA ContactPerson Andabisamenghubungisayamelaluibeberapajalurdibawah: Blog:http://www.gurumuda.com Email:[email protected] TestimonialdanSaran Apapunpendapatandamengenaitulisansaya,silahkanmemberikantestimonialatausarankonstruktif demipengembanganebookinimenjadilebihbaik.Testimonialatausaranyangbersifatmembangun dariandabisadikirimkeemailberikut: [email protected] Terimakasihataspartisipasianda AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 2

SERIEBOOKGURUMUDA MateriPembelajaran TujuanPembelajaran : KompetensiDasar: Menganalisispengaruhkalorterhadapsuatuzat Indikator: Menganalisispengaruhperubahansuhubendaterhadapukuranbenda(pemuaian) Tujuan pembelajaran di atas merupakan tuntutan dari Depdiknas RI dalam KTSP. Jadi dirimu harus mencapaiKompetensidasardanIndikatortersebut.Kalautidakbisa,ntardapatnilaimerah:)aliastidak lulus.Nah,kaliiniGurumudamembimbingdirimuuntukbisamencapaitujuanpembelajarandiatas. SelamatBelajar AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 3 Pemuaian :

SERIEBOOKGURUMUDA

PengetahuanPrasyaratSebelum mempelajari pokok bahasan Pemuaian, terlebih dahulu pelajari pokok bahasan Kalor dan Perubahan wujud. Beberapa konsep dasar, seperti suhu, kalor dkk telah dijelaskan dalam pokok bahasanKalordanPerubahanwujud.Pahamiterlebihdahulukonsepkonsepdasartersebut,biardirimu tidakkebingungandenganpenjelasangurumudadalampokokbahasaniniDownloadsajadihalaman ebookgratis,gurumuda.com Pengantar Pernahnaikkeretaapikah?Kalauinginnaikkeretaapilagi,jangancumalirikceweataucowocakep:) Sekali2perhatikanjugabentukrel(reltuhjalanrayanyakeretaapihe2).Disetiapsambunganrel pastiadacelahnyakenapaya,haruspakecelahsegala.Atausiinsinyurlagingantuk kaliwaktubikin tuh rel. Kalau dirimu belum pernah lihat rel, mungkin pernah lihat jembatan ? Maksud gurumuda jembatanyangstrukturnyapakaibesi,bukanjembatankayu...Miripseperticelahdirel,biasanyabesi yangadadibagianpinggirjembatan(dipermukaanjalan)jugaadacelahnya.Apalagiya,selainreldan jembatanoh,yanginikasusnyamirip.Ataprumahmupakaigentengatauseng?kalauataprumahmu pakai seng, kadang kalau lagi panas sengnya bisa bunyi sendiri serius kalau tidak percaya, bongkar sajaataprumahmu,terusgantipakaisengpiss. Anehya,relkeretaapikokharusadacelahsegala.Besiataubajadijembatanjugasamalebihanehlagi ataprumahyangpakeseng.Kalaulagikepanasanataukedinginan,sengbisangomongsendiri.Kenapa ya Dirimu bingungkah ? biasa aja tuh yee, dalam hati pasti penasaran juga. Gampang kok jelasinnyametbelajarya.bacasajasampaiselesai,nantidirimuakantahujawabannya

PEMUAIANSebagian besar benda biasanya akanmemuai ketika kepanasan atau menyusut jika kedinginan ;) Atap sengbisaribut2disianghariyangpanaskarenaadanyapemuaian.Jikakepanasan,relkeretaapijuga bisamemuai.Karenanyasambunganrelharusadacelahnya.Jikatidakadacelah,kemungkinanbesarrel (biasanya terbuat dari besi/baja) bisa bengkok apabila rel tersebut memuai. Demikian juga besi atau bajapadajembatan.Botolairyangpenuhterisiairdantertutuprapatjugabisahancurleburkalaubotol tersebutdipanaskan.Masihbanyakcontohlain.Sisanyadipikirkansendiriya Btw,besarnyapemuaiansangatbergantungpadasifatbendatersebut.Walaupunpanasyangdirasakan sama, pemuaian yang dialami setiap benda berbedabeda. Mengenai hal ini akan gurumuda jelaskan kemudian.

AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009

4

SERIEBOOKGURUMUDA Pada umumnya, pemuaian benda bisa dikelompokkan menjadi 2 jenis, yakni pemuaian panjang dan pemuaianvolume.Kitapelajaripemuaianpanjangterlebihdahulu.Setelahitubarukitabahaspemuaian volume.

PemuaianPanjangJika terjadi perubahan suhu, kebanyakan benda padat biasanya mengalami pemuaian panjang. Pemuaian panjang di sini bisa berarti panjang benda bertambah atau panjang benda berkurang. Biasanyapanjangbendabertambahketikasuhumeningkat,sebaliknyapanjangbendaberkurang(benda memendek)ketikasuhumenurun.Oya,dirimujanganmembayangkanbahwapemuaianpanjanghanya bisa terjadi pada benda2 seperti kawat, beton dkk setiap benda padat, apapun itu pasti mengalami pemuaian panjang, meskipun tidak semua bagian benda itu mengalami pemuaian panjang. Contoh misalnyakitatinjausebuahmobilyanglagidiparkirdipinggirjalan.Ketikasimobilkepanasan,lempeng besibisabertambahtebalataupanjangsisinyabisabertambah.Ataprumahyangterbuatdarisengjuga bisa mengalami pemuaian panjang. Dalam hal ini, ketika seng kepanasan, tepi seng bisa bertambah lebar.Sengjugabisabertambahtebal.Halyangsamajugaterjadipadarelkeretaapidanbesi/bajapada jembatan. Karenakebanyakanbendapadatbisamemuaiketikaterjadiperubahansuhu,makakitajugaperlutahu bagaimana pengaruh perubahan suhu terhadap besarnya pemuaian. Hal ini sangat membantu kita dalam merancang suatu peralatan, bangunan, kendaraan dll. Contohnya celah pada rel kereta api Biasanyarelkeretaapidibuatdaribesi/baja.Parainsinyursudahmemperhitungkanlebarcelahantara setiaprel.Padasianghariyangpanas,relakanmemuaisejauhsekiancentimeterketikadigesek2oleh kereta api, rel pasti kepanasan juga. Besarnya pemuaian rel kira2 berapa. Pada malam hari yang dingin,relmengerutsejauhberapacentimeter....Berdasarkanhasilperhitungantersebut,parainsinyur memutuskan kira2 panjang celah antara rel berapa, sehingga kalau lagi kepanasan, rel tidak saling berciuman.Inicumasalahsatucontohsaja.Btw,untukmengetahuihubunganantaraperubahansuhu denganpemuaianpanjang,kitamembutuhkanrumusrumuslagi,rumuslagiguampangkok.Pahami sajajalanceritanya Untuk membantu kita menurunkan persamaan yang menyatakan hubungan antara perubahan suhu dengan besarnya pemuaian panjang, alangkah baiknya jika kita tinjau sebuah benda padat. Tujuannya biar penjelasan menjadi lebih mudah dan dirimu juga bisa cepat nyambung dengan penjelasan dari gurumuda.Ok,tancapgas. Tataplahgambardibawahdenganpenuhkelembutan.


5

SERIEBOOKGURUMUDA

Padasaatsuhubenda=To(bendamasihdingin),panjangbenda=Lo.Padasaatsuhubenda=T(benda kepanasan), panjang benda = L. Sambil perhatikan gambar ya Berdasarkan hasil pengamatan dan percobaan,perubahanpanjangbendasebandingdenganperubahansuhu.Jikasuhusemakinmeningkat, panjangbendajugasemakinbertambah.Sebaliknyaketikasuhumenurun,panjangbendajugaikut2an berkurang. Perubahan panjang suatu benda juga sebanding dengan panjang benda mulamula (Lo). Maksudnya kalau besar perubahan suhu sama, benda yang panjangnya 10 meter, misalnya, akan bertambah panjang 2x lipat dibandingkan dengan benda yang panjangnya hanya 5 meter. Jadi semakin panjang benda, semakin besar pemuaian benda tersebut. Sebaliknya, semakin pendek suatu benda, semakin kecilpemuaianyangdialamibendatersebut. Untuk membantu kita meramalkan perubahan panjang suatu benda akibat adanya perubahan suhu, alangkahbaiknyajikakitamenurunkanpersamaanpemuaianpanjang. Pertama, perubahan panjang benda (delta L) sebanding dengan perubahan suhu (delta T). Secara matematisbisaditulissepertiini:

L T Kedua, perubahan panjang benda (delta L) sebanding dengan panjang benda mulamula (Lo). Secara matematisbisaditulissepertiini:

L Lo

6


SERIEBOOKGURUMUDA Ketiga, perubahan panjang untuk setiap benda ternyata berbedabeda. Walaupun besar perubahan suhusama,pemuaianyangdialamibesitidaksamadengankaca.Demikianjugadenganbendayanglain. Jadipemuaianpanjangternyatabergantungpadakoofisienmuaipanjangsetiapbenda.Koofisienmuai panjanguntuksetiapbendadiperolehmelaluipercobaan(tuhadatabelkoofisienmuaipanjangbendadi bawah). Semakin besar koofisien muai panjang, semakin besar pertambahan panjang. Sebaliknya semakinkecilkoofisienmuaipanjang,semakinkecilpertambahanpanjang.Kitabisamengatakanbahwa perubahan panjang benda sebanding dengan koofisien muai panjang. Secara matematis bisa ditulis seperti:

L

Ketigaperbandingandiatasbisadituliskembalimenjadisepertidibawah:

L Lo T

L = Lo T Persamaan1Persamaan 1 bisa digunakan untuk menentukan perubahan panjang suatu benda akibat adanya perubahansuhu.Nilaikoofisienmuaipanjanguntukbendapadatbisadilihatpadatabeldibawah. Sekarangkitaoprekpersamaan1untukmemperolehpersamaankoofisienmuaipanjang.

L = Lo T

=

L Persamaan2 Lo T

Persamaan2bisadigunakanuntukmenentukankoofisienmuaipanjangsuatubenda. Keterangan:

L =Perubahanpanjang

=Koofisienmuaipanjang(satuan =K1atau(Co)1Lo=Panjangmulamula

T (T1To)=Perubahansuhu(suhuakhirsuhuawal) AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 7

SERIEBOOKGURUMUDA Panjang total sebuah benda setelah mengalami pemuaian atau penyusutan, bisa kita peroleh dengan menjumlahkanpanjangbendamulamula(Lo)danperubahanpanjangbenda(deltaL).

L = Lo + L L = Lo T L = Lo + Lo T

L = Lo (1 + T ) Persamaan3Keterangan:

L=panjangbendasetelahmemuaiataumenyusut Lo=Panjangbendamulamula

L =LLo=Perubahanpanjang

=Koofisienmuaipanjang(satuan =K1atau(Co)1T =TTo=PerubahansuhuTo=suhuawal T=suhuakhir Catatan: Apabila perubahan suhu (TTo) bernilai negatif, maka perubahan panjang (LLo) juga bernilai negatif. Dalam hal ini panjang benda berkurang. Sebaliknya jika perubahan suhu (TTo) bernilai positif, maka perubahanpanjang(LLo)jugabernilaipositif.Dalamhalinibendabertambahpanjang.... Berikut ini data koofisien muai panjang benda padat, pada suhu 20 oC. Bentuk zat cair dan zat gas berubah2sehinggakeduajeniszatinitidakbisamengalamipemuaianpanjang.Koofisienmuaipanjang benda padat bergantung juga pada suhu alias temperatur. Pada suhu yang berbeda, koofisien muai panjang benda padat juga berbeda2. Btw, jika perbedaan suhu tidak terlalu besar maka perbedaan koofisienmuaipanjangjugatidakterlalubesar,karenanyabisadiabaikan.


8

SERIEBOOKGURUMUDA BendaPadat Timahhitam Aluminium Kuningan Tembaga BesiatauBaja BetondanBata Kaca(Biasa) Grafit Kaca(Pyrex) Marmer Intan Invar(Paduanbesinikel) Kwarsa Tambahan: Kalau dirimu bingung satuan koofisien muai panjang tuh asalnya dari mana, pahami penjelasan gurumuda berikut ini. Kita bisa menurunkan satuan koofisien muai panjang menggunakan persamaan koofisienmuaipanjang(Persamaan2) Koofisienmuaipanjang (K1atau(Co)1) 29x106 24x106 19x106 17x106 12x106 Mendekati12x106 9x106 7,9x106 3x106 1,43,5x106 1,2x106 0,9x106 0,4x106

= = = =

L Lo T PerubahanPanjang ( PanjangBendaMula 2)( PerubahanSuhu ) BesaranPanjang ( BesaranPanjang )( BesaranSuhu ) meter (meter )( K )

=

1 K

= ( K ) 1


9

SERIEBOOKGURUMUDA Kita gunakan satuan Sistem Internasional. Ingat ya, interval atau jarak antara setiap skala pada skala Kelvin dan skala Celcius tuh sama. Karenanya, selain menggunakan K1 sebagai satuan koofisien muai panjang, kita juga bisa menggunakan (Co)1. Sama saja.... Oya, hubungan antara skala Kelvin dan Skala Celcius bisa dibaca di postingan Termometer dan Skala Suhu (di bagian akhir postingan). Sudah gurumudamuatdiblogini..... Contohsoal1: Sebuahbesipanjangnya=10meter.Berapakahpertambahanpanjangbesijikasuhuberubahdari40oC menjadi60oC? Panduanjawaban: Panjangbesimulamula(Lo)=10meter Suhuawal(To)=40oC Suhuakhir(T)=60oC Perubahansuhu=TTo=60oC40oC=20Co Koofisienmuaipanjangbesi=12x106(Co)1(lihattabeldiatas) Sekarangkitatentukanbesarpertambahanpanjangbesi:

L = Lo T L = (12x106(Co)1)(10m)(20Co)

L = 2400x106mL = 24x104mGuampang. Contohsoal2: Pada suhu 40 oC, panjang sebuah kawat tembaga = 100 meter. Jika suhu meningkat menjadi 60 oC, kawattersebutmemuai(bertambahpanjang).Berapakahpanjangtotalkawattersebutsetelahmemuai ? Panduanjawaban: AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 10

SERIEBOOKGURUMUDA Panjangkawattembagamulamula(Lo)=100meter Suhuawal(To)=40oC Suhuakhir(T)=60oC Perubahansuhu=TTo=60oC40oC=20Co Koofisienmuaipanjangtembaga=17x106(Co)1(lihattabeldiatas) Ingat ya, yang ditanyakan adalah panjang total kawat (panjang mula2 + pertambahan panjang). Kita punya2pilihan. Pertama, langsung menggunakan persamaan panjang total (persamaan 3) untuk menghitung panjang totalkawat,atau Kedua, menghitung terlebih dahulu pertambahan panjang kawat (persamaan 2). Setelah memperoleh pertambahanpanjangkawat,barukitajumlahkandenganpanjangkawatmulamula. Banyakjalanmenujuroma,banyakcaramengopreksoal.Gurumudapakaipersamaan2carasaja,biar dirimu paham.. btw, dirimu jangan hafal tuh persamaan ya pahami saja cara penurunannya, terus sering2latihansoalbiarotomatisdiingat.Ok,tancapgas. Cara1:

L = Lo (1 + T ) L = 100m 1 + (17 x10 6 (C o ) 1 )(20C o ) L = 100m 1 + 340 x10 6 L = 100m 1 + 0,34 x10 3

(

)

(

)

(

)

L = 100m + 34 x10 3 m L = 100m + 0,034m L = 100,034m Cara2:

L = Lo + L L = 100m + L AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 11

SERIEBOOKGURUMUDA Kitahitungpertambahanpanjangkawatdulu.

L = Lo T L = (17 x10 6 (C o ) 1 )(100m)(20C o )

(

)

L = 34000 x10 6 m L = 34 x10 3 m L = 0,034m Sekarangkitahitungpanjangtotalkawat

L = 100m + 0,034m L = 100,034m Wah,ternyatahasilnyasama......Panjangtotalkawattembaga=100,034meter Catatan: Jika kita menyebut besar suhu maka kita menggunakan derajat celcius (oC). Sebaliknya, kalau kita menyebutselisihatauperubahansuhumakakitamenggunakanCelciusDerajat(Co). Contoh: Mulamula, suhu kawat tembaga = 30 oC. Setelah dipanaskan, suhu kawat tembaga menjadi 60 oC. Perubahansuhukawattembaga=60 oC30 oC=30Co(30Celciusderajat).Biarpaham,perhatikanlagi contohsoaldiatasataudibawah.... Contohsoal3: Pada suhu 60 oC, panjang sebuah kawat besi = 100 meter. Berapakah panjang besi tersebut jika suhu berkurangmenjadi40oC? PanduanJawaban: Panjangbesimulamula(Lo)=100meter Suhuawal(To)=60oC Suhuakhir(T)=40oC AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 12

SERIEBOOKGURUMUDA Perubahansuhu=TTo=40oC60oC=20Co Koofisienmuaipanjangbesi=12x106(Co)1(lihattabeldiatas) GurumudapakaicarapanjangsajaOk,tancapgasPanjangkawatbesi=panjangmula2+perubahan panjangkawat

L = Lo + L L = 100m + L Kitahitungpertambahanpanjangkawatdulu.

L = Lo T L = (12 x10 6 (C o ) 1 )(100m)(20C o ) L = 24000 x10 6 m L = 24 x10 3 m L = 0,024m Sekarangkitahitungpanjangtotalkawat

(

)

L = 100m 0,024m L = 99,976m L = 99,98m Ternyatapanjangkawatbesiberkurang.Kawatbesimemendekkarenasuhunyamenurun. AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 13

SERIEBOOKGURUMUDA

PemuaianVolumeSebelumnyakitasudahmempelajaripemuaianpanjang.Kaliinikitaakanmembahaspemuaianvolume. Kalau pemuaian panjang kebanyakan dialami oleh benda padat, maka pemuaian volume dialami oleh semua benda/zat, baik padat, cair maupun gas biar tidak kelamaan, kita langsung menurunkan persamaan yang menyatakan hubungan antara perubahan suhu dengan besarnya pemuaian volume yang dialami benda. Btw, dirimu ngerti volume khan ? volume kubus, volume balok dkk. ingat lagi pelajaranSDdanSMP.Lanjutya Persamaanpemuaianvolumemiripdenganpersamaanpemuaianpanjang.CumabedatipisGurumuda tulisrumuspemuaianpanjangduluya.

L = Lo T Persamaan1

=

L Persamaan2 Lo T

L = Lo (1 + T ) Persamaan3

Sekarang mari kita oprek persamaan pemuaian panjang menjadi persamaan pemuaian volume. Gantikan lambang panjang (L) pada persamaan di atas dengan lambang volume (V). Koofisien muai panjangdigantidengankoofisienmuaivolume.

V = Vo T Persamaan1

=

V Persamaan2 Vo T

V = Vo (1 + T ) Persamaan3

Biarpaham,bandingkan3persamaaninidengan3persamaandiatas.... Keterangan:

Vo = VolumeawalV = Volumeakhir

V = V Vo = Perubahanvolume To = SuhuawalAlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 14

SERIEBOOKGURUMUDA

T = SuhuakhirT = T To = Perubahansuhu

= Koofisienmuaivolume.Satuan =(Co)1 Contohsoal: Tangkisepedamotorseorangtemanterbuatdaribesi.Tangkitersebutberukuran5liter.Ketikasepeda motornyakehausan,temantersebutmengisibensinsampaipenuh.Mumpungmasihpunyaduit,tanggal muda lagi.... karena penasaran dengan seorang cewe cakep yang lagi mangkal di sebuah konter HP, maka teman tersebut memarkir motornya dipinggir jalan dan dengan semangat 45 ia menghampiri si cewe. Ketika mengisi bensin, suhu udara di sekitar pom bensin = 20 oC. Karena sepeda motor butut tersebutdijemurdipinggirjalan,makatangkibensinkepanasan.Jikasuhutangkiyanglagikepanasan= 50oC,duittemangurumudatekorberaparupiah?anggapsaja1literbensin=Rp.5000 Panduanjawaban: Malasah....bantudunk.... AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 15

SERIEBOOKGURUMUDA Benda Timahhitam Aluminium Kuningan Tembaga BesiatauBaja BetondanBata Kaca(Biasa) Grafit Kaca(Pyrex) Marmer Intan Invar(Paduanbesinikel) Kwarsa Karbondisulfida Ethylalkohol Bensin Etanol Gliserin Air AirRaksa Udara Koofisienmuaivolume (K1atau(Co)1) 87x106 75x106 56x106 51x106 36x106 Mendekati36x106 27x106 23,7x106 9x106 410x106 3,6x106 2,7x106 1x106 1150x106 1100x106 950x106 750x106 500x106 210x106 180x106 3400x106

Padat

Cair

Gas Catatan:

Persamaanpemuaianvolumeyangtelahkitaturunkandiatashanyaberlakuketikaperubahanvolume benda (baik padat, cair maupun gas) lebih kecil dari panjang benda mula2 atau volume benda mula2. Apabila perubahan volume suatu benda lebih besar dari volume benda mula2 maka persamaan pemuaian volume tidak memberikan hasil yang tepat. Btw, biasanya perubahan volume yang dialami olehbendapadattidakterlalubesar.Karenanyabendapadattidakterlalubermasalah....Yangmenjadi persoalanadalahzatcairdanzatgas.Perhatikantabeldiatas...koofisienvolumezatcairlumayanbesar. Apalagikoofisienzatgas,lebihbesarlagi....Koofisienvolumeuntukzatgasjugasangatsensitivterhadap perubahansuhu.Karenanya,mengenaizatgasakankitaopreklebihlanjutpadapembahasanmengenai TeoriKinetikGas(tunggutahundepan.MaterikelasXIB) AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 16

SERIEBOOKGURUMUDA

AnomaliAirPernahminumtehbotol,cocacolabotol;)dkk?Cobaperhatikanbotolnya....bandingkandenganbotol birbintangataubotolanggurorangtua.Kenapaya,botolcocacolaataubotoltehkoklebihtebaldari botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Biasanya botol minuman dingin lebih tebal dari botol minumanpanas:)tuhtujuannyauntukapaya?bingungkah?hiks2.... Biardirimupaham,cobalakukanpercobaankecil2anberikutini.Siapkansebuahbotolbirbintangatau botolanggurorangtua.Kalautidakada,gunakansajabotollain,asalkanbotolnyatidaktebalaliastipis. Dirumahadakulkas?cobamasukanairkedalambotollalusimpanbotoldidalamkulkas.Tutuppintu kulkasdanbiarkansampaiairyangadadidalambotolmembeku....setelahitu,segerakaburdarirumah biartidakdiomelinayahatauibu;)Botolnyabisapecahkalauairmembeku...masasich?buktikansaja sendirikalautidakpercaya... Kalau orang mau bikin es batu, biasanya air dibungkus dalam plastik. Sebenarnya ada tujuannya juga, bukan asal bungkus dengan plastik. Plastik tuh elastis (mirip karet), sehingga ketika es batu mengembung, plastik pun ikut2an mengembung... Plastik menjadi lebih gemuk setelah air berubah menjadi es batu. Aneh khan ? seharusnya benda menyusut kalau suhunya berkurang... Air kok berperilakumenyimpangya AnomalialiaskeanehanAir Sepertiyangtelahgurumudajelaskandalampokokbahasanpemuaian,kebanyakanbendaakanmemuai (volume benda bertambah) jika suhunya bertambah dan benda menyusut (volume benda berkurang) ketikasuhunyaberkurang.Airmaubedasendiri...Keanehanairterjadiantarasuhu0oCsampai4oC. Antarasuhu0oCsampai4oCvolumeairberkurang(airmenyusut)seiringbertambahnyasuhu.Misalnya jika kita memanaskan air pada suhu 0 oC,semakin panas si air,semakin berkurang volumenya. Proses penyusutan akan terhenti ketika air mencapai suhu 4 oC. Di atas 4 oC, air menjadi benda yang normal lagi.Maksudnya,volumenyaakanbertambah(terjadipemuaian)seiringbertambahnyasuhu. Sebaliknya,airakanmemuai(volumeairbertambah)ketikamendingindari4 oCsampai0 oC.Misalnya air kita masukan ke dalam kulkas. Mulamula suhu air 30 oC. Ketika dikurung dalam kulkas, air mulai kedinginan(suhuairmenurun).Padasaatsuhuairmenurun,volumeairjugaberkurang(airmengalami penyusutan).Nah,ketikamencapaisuhu4oC,airakanmemuai(volumenyabertambah).Pemuaianakan terhentiketikasuhunyamencapai0oC.Volumeairjugasemakinbertambahketikaiamembekumenjadi es.Sangatberbedadenganbendalainyangmenyusut(volumebendaberkurang)ketikabendasemakin dingin. Ingat ya, massa jenis suatu benda akan bertambah ketika benda tersebut menyusut (volume benda berkurang). Sebaliknya, massa jenis benda akan berkurang ketika benda memuai (volume benda bertambah).Inipersamaannya:Massajenis=massa/volume.Massabendaselalutetap.Sedangkan AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 17

SERIEBOOKGURUMUDA volumenya bisa berubahubah, tergantung dari suhu. Ketika volume benda berkurang, massa jenisnya akan bertambah. Semakin kecil volume, semakin besar massa jenis benda. Sebaliknya, jika volume bendabertambah,massajenisbendaakanberkurang.Nah,siairkhancumabisamenyusut(volumeair berkurang)sampaisuhu4 oC.Karenanya,airmemilikimassajenispalingtinggipadasuhu4 oC.Sampai disini,aryuandersten?;) Perhatikangrafikdibawah.Grafikinimenyatakanhubunganantaravolumedansuhuair.

Jangan tanya gurumuda, mengapa air kok jadi aneh seperti itu. Anggap saja ini takdir :) Seandainya antara0oCsampai4oCairtidakberperilakumenyimpang,makhlukhidupyangtinggaldibawahairakan punahketikamusimdingintiba.Masasich? Ketika musimdingintiba,udaraakankedinginan (suhuudaramenurun). Karenapermukaanairdanau atauairsungaijugabersentuhandenganudara,makaairyangadadipermukaansungaiataudanaujuga ikut2an kedinginan. Karena suhu air menurun, maka volume air juga berkurang. Karena volume air berkurang,makamassajenisairbertambah.Airyangadadipermukaanmemilikimassajenisyanglebih besar daripada temannya yang ada di sebelah bawah. Akibatnya, si air yang ada di permukaan terjun bebaskedasar.Temannyayangadadisebelahbawahsegerameluncurkeatas,menggantikanposisisi airyangtenggelamtadi.Ikan2yangadadidasarpadastress...koktiba2jadidingin.Karenakedinginan, ikan2punberpelukan...musimdingintiba,ikan2makinromantissaja...Prosesiniterjadisampaisuhuair mencapai4oC.Ingatya,airmenyusut(volumeairberkurang)hanyasampai4oC.Karenanya,airmemiliki massajenispalingtinggipadasuhu4oC. Ketikasuhuairdipermukaansungaiataudanaulebihkecildari4oC,airyangadadipermukaanmemuai (volumenyabertambah).Akibatnya,massajenisairyangadadipermukaanmenjadikecil.Karenamassa jenisairyangadadipermukaanlebihkecildarimassajenisairyangadadisebelahbawah,makaairyang adadipermukaantidakbisaterjunbebaslagikebawah.Airyangadadipermukaantetapberadadiatas dan akan membeku duluan seiring dengan menurunnya suhu... Jika suhu udara semakin rendah, AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 18

SERIEBOOKGURUMUDA temannyayangadadisebelahbawahikut2anmembeku.Demikianseterusnya...jadiurutanperbekuan ;)dimulaidariatas...Air yangadadi dasardanauataudasarsungaibiasanyatidakmembeku,karena suhutidaksangatdingin.Kecualikalaudikutubutaraatauselatan,semuanyapastimembeku.Karena airyangadadidasartidakmendapatjatahesbatu,makaikan2selamatdarimalapetakamusimdingin. Merekaberpelukanriadidasarsungaiataudanau...kataikan,biarkedinginanasaltidakkejepitesbatu :) Seandainya air tidak berperilaku menyimpang pada suhu 4 oC, maka ketika musim dingin tiba, semua ikanakanmatikarenakejepitesbatu.Airyangtelahmencapaisuhu4 oCakanmengalamipenyusutan, bukan pemuaian. Dalam hal ini, volume air akan berkurang. Ketika volumenya berkurang, massa jenis alias kerapatan air bertambah. Karenanya air akan terjun bebas ke dasar sungai, danau, kolam dkk... Prosesiniakanberulangsecaraterusmenerusseiringdenganmenurunnyasuhuhinggadibawah4 oC. Dengan demikian, proses perbekuan akan dimulai dari dasar. Dengan kata lain, bagian dasar sungai, danau,kolamdkkakanpenuhterisiesbatu...ikandkkakankejepitesbatudanmenghembuskannapas terakhir... Sudah kedinginan, mati secara menggenaskan pula. Tapi kenyataannya tidak seperti itu... Tuhanpenciptaalamsemestamelindungimereka,denganmembuatairberperilakusedikitmenyimpang padasuhu4 oC...Kalaubendalainmakindinginmakinmenyusut(volumeberkurang),makasiairbeda sendiri...Ketikasiairkedinginanhingga4oC,siairbukannyamenyusuttetapimalahmemuai.Asyikkhan fisika?barutahudia maen2kegurumuda.comya...ngobrolbarengdengangurumudadisana...bye... AlexanderSanLohat|http://www.gurumuda.com20082009 19

SERIEBOOKGURUMUDA Referensi: Giancoli,DouglasC.,2001,FisikaJilidI(terjemahan),Jakarta:PenerbitErlangga HallidaydanResnick,1991,FisikaJilidI,Terjemahan,Jakarta:PenerbitErlangga Tipler,P.A.,1998,FisikauntukSainsdanTeknikJilidI(terjemahan),Jakarta:PenebitErlangga Young,HughD.&Freedman,RogerA.,2002,FisikaUniversitas(terjemahan),Jakarta:PenerbitErlangga


20

Pemuaian

Documents

Transcript of Pemuaian