Pengertian Dan Macam Pemuaian Terlengkap

Diposting pada

Pengertian Pemuaian, Macam, Jenis, Rumus, Konsep, Akibat dan Contoh adalah bertambahnya ukuran benda yang terjadi karena kenaikan suhu zat.Ketika sebuah bahan mengalami pemanasan, volumenya selalu meningkat dan setiap dimensi meningkat bersamaan

pengertian-dan-macam-pemuaian

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Apa Itu Perubahan Wujud Zat Dan Jenis Beserta Contohnya


Pengertian Pemuaian

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda yang terjadi karena kenaikan suhu zat.Ketika sebuah bahan mengalami pemanasan, volumenya selalu meningkat dan setiap dimensi meningkat bersamaan (De Chiara, 1978). Pada tingkat mikroskopis dapat menentukan ketepatan hubungan antara hubungan panjang pada objek dengan perubahan suhu, penambahan pada ukuran dapat dipahami pada istilah peningkatan energi kinetik akibat setiap molekul bertubrukan sangat kuat dengan molekul disebelahnya. Molekul akan mendorong satu sama lain sampai terpisah dan mengembangkan bahan(Joseph, 1998).


Pengertian Pemuaian ialah bertambahnya suatu ukuran benda diakibatkan adanya kenaikan suhu zat tersebut. Pemuaian tersebut dapat terjadi pada zat-zat yang padat, cair, dan juga gas. Besarnya pemuaian zat tersebut sangat tergantung pada ukuran benda pertamanya, kenaikan suhu dan juga jenis zat. Efek pemuaian zat tersebut sangat bermanfaat didalam suatu pengembangan berbagai teknologi.


Pengertian Pemuaian panas ialah perubahan suatu benda yang dapat menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau juga berubah suatu volumenya dikarenakan terkena panas (kalor). Pemuaian tiap-tiap benda tersebut akan berbeda, tergantung dari suhu di sekitar dan juga koefisien muai atau juga daya muai dari benda itu.


Sebagian besar zat akan mengalami pembesaran jika dipanaskan atau pengecilan ketika didinginkan.Ketika suatu zat dipanaskan, molekul-molekul yang terdapat pada zat tersebut akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan semakin bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda akan menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas. Besarnya pemuaian zat sangat tergantung pada ukuran awal benda, kenaikan suhu, dan jenis zat. Efek pemuaian zat sangat bermanfaat dalam pengembangan berbagai jenis teknologi.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : √ Makalah Zat Adiktif Dan Psikotropika : Pengertian, Macam, Contoh, Dampaknya


Macam dan Jenis Pemuaian

Pemuaian terbagi menjadi tiga jenis yaitu pemuaian zat padat, cair, dan gas. Ketiga jenis ini akan dijelaskan sebagai berikut:

Pemuaian zat padat

Pemuaian

Pemuaian zat padat adalah jenis pemuaian yang terjadi pada suatu benda,contohnnya seperti bingkai jendela, rel kereta api, dan kabel listrik. Bingkai jendela pada siang hari tampak melengkung, hal ini terjadi karena benda tersebut mengalami pemuaian. Pemuaian pada suatu benda terjadi pada seluruh bagian benda tersebut. Pemuaian pada suatu zat padat dibedakan menjadi tiga yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.


a. Pemuaian panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil yang panjang sekali.

Pemuaian panjang

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan. Secara matematis persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan panjang benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu adalah:

Pemuaian panjang suatu benda


Kabel jaringan listrik pada instalasinya panjang kabel listrik dilebihkan, hal ini dikarena kabel listrik mengalami pemuaian panjang. Kabel listrik akantampak kencang pada pagi hari dan tampak kendur pada siang hari. Kabel tersebut mengalami pemuaian akibat terkenan panas dari sinar matahari. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian panjang adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

Koefisien muai panjang


b. Pemuaian luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah jendela kaca rumah. Pada saatu udara dingin kaca munyyusut karena koefisien muai kaca lebih besar dari pada koefisien muai kayu. Jika suhu meningkat maka kaca akan memuai lebih besar daripada kayu kusen sehingga kaca akan terlihat terpasang dengan rapat pada kusen kayu tersebut.

Pemuaian luas

Seperti halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. Untuk menentukan pertambahan luas dan volume akhir digunakan persamaan sebagai berikut:

koefisienmuai panjang


c. Pemuaian volume

Pemuaian volume

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.Persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan volume dan volume akhir suatu benda adalah:

Pemuaianvolume


Pemuaian zat cair

Pemuaian pada zat cair tidak melibatkan muai panjang ataupun muai luas, tetapi hanya dikenal sebagai muai ruang atau muai volume saja. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada zat cair, maka semakin besar muai volumenya. Pemuaian zat cair untuk masing-masing jenis zat cair berbeda-beda, akibatnya 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 pertemuaan antara wujud cair, padat, dan gas disebut dengan triple point.

Khusus untuk air


Khusus untuk air, pada kenaikan suhu dari 0oC sampai 4oC volumenya tidak bertambah akan tetapi justru menyusut. Pengecualian ini disebut dengan anomali air. Oleh karena itu, pada suhu 4oC air memiliki volume terendah. Pada suhu 4oC air menempati posisi terkecil sehingga pada suhu itu air memiliki massa jenis terbesar. Jadi air bila suhunya dinaikan dari 0– 4oC akan menyusut, dan bila suhunya dinaikan dari 4oC ke atas akan memuai. Hubunga antara volume dan suhu pada air digambarkan pada grafik berikut:

Khusus untuk air 2


Pemuaian zat gas

Gas mengalami pemuaian ketika suhunya bertambahan dan akan mengalami penyusutan jika suhunya turun. Pada pemuaian zat gas tidak dikenal muai panjang dan muai luas, yang ada hanyalah muai volume gas tersebut. Pemuaian pada gas adalah pemuaian volume yang dirumuskan sebagai berikut:

V= V_o (1+y.∆l)
Keterangan:
y : koefisien muai volume (1/273oC)

Pemuaian pada zat gas terbagi menjadi tigas macam yaitu pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal), pada tekanan tetap (isobarik), dan volume tetap (isokhorik).


a. Pemuaian gas saat isotermal

Salah satu contohnya adalah pompa untuk mengisi angin pada ban sepeda. Awalnya akan terasa ringan (ketika diangkat), namun lama kelamaan akan menjadi semakin berat. Hal ini dikarenakan ketika menekan pompa, hal itu berarti volume gas tersebut akan mengecil. Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle yang menyatakan bahwa gas di dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap. Berdasarkan hal tersebut maka dirumuskan:

PV= TetapatauP_1 V_1=P_2 V_2
Keterangan :
P : tekanan (atm)
V : volume (L)


b. Pemuaian gas saat isobarik

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 berikut:

V1/(T1 )=V2/T2

Keterangan:
V : volume (L)
T : suhu (K)


c. Pemuaian gas saat isokhorik

Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sbeanding denga suhu mutlaknya. Hukum ini dirumuskan:

P1/T1=P2/T2
Keterangan:
P : tekanan (atm)
T : suhu (K)


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Perihal Terjadinya Perubahan Wujud Zat Oleh Kalor


Konsep Pemuaian Zat

Penerapan Konsep Pemuaian Zat dalam Kehidupan Sehari-Hari

Prinsip pemuaian zat banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini adalah beberapa contoh penerapannya:

  1. Pemasangan Kaca Jendela
    Pemasangan kaca jendela memperhatikan juga ruang muai bagi kaca sebab koefisien muai kaca lebih besar daripada koefisien muai kayu tempat kaca tersebut dipasang. Hal ini penting sekali untuk menghindari terjadinya pembengkokan pada bingkai.


  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.


  3. Pemasangan Bingkai Besi pada Roda Pedati
    Bingkai roda pedati pada keadaan normal 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
    Kabel jaringan listrik atau telepon dipasang kendur dari tiang satu ke tiang lainnya sehingga saat udara dingin panjang kabel akan sedikit berkurang dan mengencang. Jika kabel tidak dipasang kendur, maka saat terjadi penyusutan 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 pada posisi lurus. Jika suhu naik kedua keping akan mengalami pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda. Akibatnya keping bimetal akan membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang kecil.

Konsep Pemuaian Zat

Keping bimetal dapat dimanfaatkan dalam berbagai keperluan misalnya pada termometer bimetal, termostat bimetal pada seterika listrik, saklar alarm bimetal, sekring listrik bimetal. Pemanfaatan pemuaian zat yang tidak sama koefisien muainya dapat berguna bagi industri otomotif, misalnya pada bimetal yang dipasang sebagai saklar otomatis atau pada lampu reting kendaraan.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Dan Macam Pemuaian Terlengkap


Penyebab Terjadi Pemuaian

Proses pemuaian secara garis besar terjadi karena tiga hal yaitu adanya kenaikan temperatur, tekanan yang tinggi, dan laju alir yang terlalu cepat. Saat terjadi kenaikan temperatur akan terjadi pergerakan pastikel yang saling bertabrakan satu sama lain. Adanya tabrakan itu menyebabkan terjadi perluasan daerah secara alamiah atau disebut dengan pemuaian.


Ketika tekanan tinggi masuk pada suatu alat juga dapat menyebabkan terjadinya pemuaian. Saat tekanan itu telah mendekati batas maksimum tekanan pada data design maka unit tersebut akan berusaha menyesuaikan dirinya dengan tekanan disekitarnya. Proses penyesuaian itu disebut dengan pemuaian. Pemuaian ini memiliki batas maksimal, artinya pada unit (alat) tersebut tidak dapat lagi menyesuaikan dengan tekanan yang ada. Hal ini bisa menyebabkan terjadinya ledakan dan kebocoran.

Penyebab Terjadi Pemuaian

Laju alir yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terjadinya pemuaian yang diakibatkan adanya gaya gesek yang dihasilkan dari fluida yang mengalir. Ketika laju alir yang terlalu tinggi dapat menyebabkan partikel bergesakan dan bergerakan cepat. Proses pemuaian yang terjadi akibat laju alir memiliki prinsip yang tidak jauh berbeda dengan pemuaian yang diakibatkan oleh kenaikan temperatur.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Kohesi dan Adhesi


Kerugian Akibat Pemuaian

Contoh kerugian yang ditimbulkan akibat pemuaianadalah sebagai berikut:

  1. Gelas atau mangkok dari kaca retak atau pecah ketika diisi dengan air panas secara tiba-tiba. Hal ini terjadi karena gelas tidak mudah menghantarkan panas sehingga ketika diisi air panas, kalor tidak cepat menyebar. Akibatnya, bagian dalam gelas memuai lebih cepat dibanding bagian luarnya.
  2. Rel kereta api melengkung pada siang hari karena rel mengalami pemuaian, sedangkan rel terikat oleh baut-baut pengikat hal ini bertujuan ntuk mengatasi melengkungnya rel, pada tiap sambungan rel diberi celah.
  3. Kaca pada jendela atau kaca pada pintu, retak atau pecah pada siang hari yang panas. Hal ini karena pemuaian kaca lebih besar dibanding pemuaian kayu. Untuk mencegah agar kaca tidak pecah, maka bingkai kaca dibuat luas (longgar) dibanding kacanya.
  4. Jembatan dapat melengkung atau patah ketika suhu udara naik Hal ini dapat diatasi dengan cara membuat celah (rongga) pada tiang penyangga jembatan atau membuat celah pada tiap sambungan balok jembatan.
  5. Bagian mesin mobil atau motor memuai ketika mesin sedang berjalan. Akibatnya, suara mesin menjadi kasar dan bagian yang berputar menjadi mogok berputar. Hal ini dapat diatasi dengan cara mendinginkan mesin dengan cara memasukkan cairan pendingin.
  6. Kabel listrik dipasang agak kendor. Jika dipasang pada posisi tegang, pada malam hari suhunya lebih rendah, kabel listrik menyusut dan dapat putus.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Kalor : Pengertian, Perpindahan, Kapasitas, Jenis, Dan Rumus Beserta Contohnya Lengkap

Contoh Pemuaian di Kehidupan

Pemasangan roda baja

Ban baja yang diameternya lebih kecil dari pelek roda, ketika akan dilakukan instalasi harus dipanaskan terlebih dahulu. Tujuannya agar ban baja mengalami pemuaian dan mempermudah instalasi. Ketika kembali kesuhu normal (ruang) hasil instalasi akan lebih kuat.

Pemasangan roda baja


Pengelingan

Pengelingan adalah proses penyambungan dua plat logam menggunakan palu khusus. Kedua plat yang akan disambung, kemudian paku keling yang sudah dipanaskan hingga membara digunakan untuk menyambung, setelah itu dipukul dengan palu khusus untuk di bentuk menjadi datar.

Pada saat dingin kembali, paku menyusut dan kedua plat dapat tersambung erat. Pada zaman sekarang pengelingan sering dilakukan pada pembuatan jembatan, pabrik otomotif, pembuatan badan kapal laut, penyambungan pipa, mobil, dan pesawat terbang, serta pada zama dulu pengelingan sering digunakan untuk pembuatan roda pedati.

Pengelingan


Membuka tutup botol logam

Botol kaca yang memiliki tutup logam sering kali sukar untuk dibuka.  untuk membukanya, tutup botol dipanaskan terlebih dahulu dengan apai.  ketika dipanaskan, tutup botol logam akan memuai lebih cepat daripada botol kaca sehingga tutup akan longgar dan mudah dibuka.

Membuka tutup botol logam


Keping bimetal

Bimetal artinya dua buah logam.  keping bimetal adalah dua keping logam yang memiliki koefisien muai panjang berbeda (biasanya kuningan dan besi) yang dikeling menjadi satu.  Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu.  pada suhu normal panjang kedua logam sama, jika suhunya naik, kedua logam memuai dengan pertambahan panjang yang berbeda, akibatnya keping bimetal membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien terkecil.  Pembengkokan bimetal dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan misalnya saklar alarm bimetal, atau termometer bimetal.

Keping bimetal

Penerapan pada alarm kebakaran , keping bimetal digunakan sebagai saklar alarm. Pada saat terjadi kebakaran suhu ruangan akan meningkat, sehingga menyebabkan keping bimetal memuai ke arah logam yg koefisiennya lebih kecil. Pada saat keping bimetal itu memuai dan melengkung, keping bimetal yang melengkung akan menyentuh ujung dari rangkaian listrik yang terpisah, sehingga rangkaian tersambung dan arus listrik akan mengalir melalui keping bimetal dan alarm akan berbunyi.


Sambungan rel kereta api

Sambungan rel kereta api

Pemasangan rel kereta api harus menyediakan celah antara satu batang rel dengan batang rel yang lain. Jika pada siang hari dan suhu meningkat, batang rel akan memuai sehingga terjadi pertambahan panjang atau terjadi pemuaian, dengan adanya celah tidak terjadi tabrakan antara dua batang rel yang berdekatan yang dapat menyebabkan rel kereta menjadi bengkok. Sehinga untuk mengatur jarak atau celah tersebut harus diperhitungan sehingga tindak menyebabkan perubahan yang terlalu besar pada rel tersebut.


Konstruksi jembatan

Jembatan seringkali dibuat dari kerangka besi. Rangka jembatan yang terbuat dari besi akan memuai jika suhunya naik, antara ujung rangka jembatan dengan tiang beton diberi celah pemuaian. Selain itu ujung tersebut diletakkan di atas roda. Ketika terjadi pemuaian, rangka bertambah panjang. Keberadaan roda dan celah memudahkan gerak memanjang dan memendeknya rangka, sehingga terhindar dari pembengkokan.

Konstruksi jembatan