Menjelaskan Macam dan Jenis Pemuaian dengan singkat

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

Pemuaian zat padat

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 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:

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.

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.

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:

c. 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:

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, 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:

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)