Pemuaian pada hakekatnya akan senantiasa terjadi pada semua jenis zat. Baik zat padat, zat cair, dan pemuaian zat gas. Khusus pada zat padat pemuaian dan penyusutan yang terjadi terbagi dalam berbagai bentuk. Yakni panjang, luas, dan volume. Meskipun ada benda padat yang hanya mengalami pemuaian panjang misalnya kawat yang sangat panjang.
Kondisi ini tentusaja sangat berbeda dengan zat padat, dimana yang terjadi pada contoh pemuaian zat cair dan gas yang terjadi hanyalah pemuaian volumenya saja.
Pemuaian Zat Padat
Pemuaian zat padat bisa terjadi karena adanya peningkatan volume ini tidak konstan pada zat padat pada setiap suhunya, tetapi kenaikan tersebut merupakan sifat spesifik dari setiap jenis pada. Misalnya saja peristiwa ini terjadi pada seng dan timbal mengalami pemuaian yang lebih besar dalam kenaikan suhu satu derajat daripada perak atau kuningan.
Dimana pada kenaikan zat padat itulah memiliki bentuk tertentu, setiap dimensi linier zat padat bertambah dengan jumlah yang proporsional untuk peningkatan suhu tertentu.
Pengertian Pemuaian Zat Padat
Pemuaian zat padat adalah bertambah dan berkurangnya ukuran benda yang terjadi karena adanya kenaikan suhu zat, sehingga ketika sebuah bahan dipemanasan, maka akan selalu mengalami peningkatan volume dan setiap dimensi juga akan mengalami peningkatan secara bersamaan.
Oleh karena itulah peristiwa dalam pemuaian zat padat merupakan jenis pemuaian yang terjadi pada suatu benda yang berwujud padat, misalnya bingkai jendela, rel kereta api, dan kabel listrik.
Jenis Pemuaian Zat Padat
Adapun jenis peristiwa dalam pemuaian zat padat antara lain:
-
Pemuaian Panjang
Pemuaian panjang bisa diartikan sebagai proses bertambahnya ukuran panjang suatu benda, karena menerima kalor. Pada pemuaian jenis ini, nilai nilai lebar dan tebal sangat kecil jika dinamdingkan dengan nilai panjang benda tersebut, sehingga nilai lebar dan tebalnya dianggap gak ada. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang adalah kawat kecil yang sangat panjang.
Persamaan matematis yang digunakan untuk menentukan pertambahan panjang benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu yaitu:
ΔL = L0.α.Δt
L = L0 (1 + α.Δt)
Keterangan:
- L : Panjang akhir (m)
- Lo : Panjang mula-mula (m)
- ΔL : Pertambahan panjang (m)
- α : Koefisien muai panjang (/oC)
- Δt : Kenaikan suhu (oC)
-
Pemuaian Luas
Pemuaian luas bisa diartikan sebagai proses pertambahan ukuran luas suatu benda, karena menerima kalor. Jenis pemuaian yang satu ini terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, dengan ketebalan yang sangat kecil, sehingga nilai ketebalan ini dianggap gak ada. Contoh benda yang mengalami pemuaian luas yaitu jendela kaca rumah.
Persamaan matematis yang digunakan untuk menentukan pertambahan luas benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu yaitu:
A = Ao + ΔA
ΔA = Ao – β Δt
ΔA = Ao (1+β Δt)
Keterangan:
- A : Luas akhir (m2)
- Δo : Pertambahan luas (m2)
- Ao : Luas mula-mula (m2)
- Β : Koefisien muai luas zat (/0C)
- Δt : Kenaikan suhu (0C)
-
Pemuaian Volume
Pemuaian volume bisa diartikan sebagai proses pertambahan ukuran volume suatu benda, karena menerima kalor. Jenis pemuaian yang satu ini terjadi pada benda yang memiliki ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mengalami pemuaian volume yaitu seperti kubus.
Persamaan matematis yang digunakan untuk menentukan pertambahan luas benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu yaitu:
V = Vo (1 + γ . Δt)
Keterangan:
- V : Volume akhir (m3)
- Vo : Volume mula-mula (m3)
- ΔV : Pertambahan volume (m3)
- γ : Koefisien muai volume (/oC)
- Δt : Kenaikkan suhu (oC)
Contoh Pemuaian Zat Padat
Adapun untuk contoh pemuaian pada zat padat, dalam kehidupan sehari-hari diantaranya yaitu;
- Contoh sehari-hari dari ekspansi termal dapat dilihat di dapur. Hampir setiap orang memiliki pengalaman mencoba namun tidak berhasil untuk membuka tutup logam yang rapat pada wadah kaca, dan setelah mengalirkan air panas ke tutupnya, menemukan bahwa tutupnya terbuka dan akhirnya terbuka.
- Rel kereta api terdiri dari dua rel logam paralel yang disatukan. Celah kecil, yang disebut celah muai, sengaja dibiarkan di antara rel karena ada pemuaian rel dalam cuaca panas.
- Kaca jendela berbingkai logam membutuhkan spacer (pengatur jarak) yang terbuat dari karet untuk menghindari pemuaian termal, karena kaca jendela dapat mengalai pemuaian, yang menyebabkan bertambahnya ukuran luas kaca jendela.
- Kabel listrik perlu digantung dari tiang pada tegangan yang benar. Jika tegangan terlalu kencang, kabel listrik akan berkontraksi dan putus dalam cuaca dingin; jika tegangan terlalu longgar, mereka akan mengembang dan menggantung terlalu dekat dengan tanah dalam cuaca panas.
- Untuk menyatukan pelat baja dengan erat, paku keling yang panas didorong melalui lubang di pelat. Ujung paku keling panas kemudian dipalu. Saat pendinginan, paku keling berkontraksi dan membuat pelat mencengkeram erat.
Dari penjelasan yang dikemukakan, dapatlah dikatakan bahwa banyak padatan tersusun dari kristal, bentuk teratur yang tersusun dari molekul-molekul yang bergabung satu sama lain seolah-olah pada pegas. Pegas yang ditarik kembali, tepat sebelum dilepaskan, adalah contoh energi potensial, atau energi yang dimiliki suatu benda berdasarkan posisinya.
Untuk padatan kristal pada suhu kamar, energi potensial dan jarak antar molekul relatif rendah. Tetapi dengan meningkatnya suhu dan padatan mengembang, ruang antar molekul meningkat, seperti halnya energi potensial dalam padatan.
Akan tetapi pada faktanya, respons zat padat terhadap perubahan suhu cenderung lebih dramatis, setidaknya jika terlihat dalam kehidupan sehari-hari, daripada perilaku cairan atau gas dalam kondisi pemuaian termal.
Itulah tadi artikel yang bisa diberikan pada semua kalangan berkaitan dengan pengertian pemuaian zat padat, jenis, rumus penghitungan, dan contohnya yang ada dalam kehidupan sehari-hari.
