PEMUAIAN

Pada umumnya benda akan memuai jika di panaskan. Ada tiga macam pemuaian pada benda padat, yaitu muai panjang, muai luas dan muai volume. Muai panjang terjadi pada benda yang memiliki satu dimensi, yaitu luas penempang jauh lebih kecil dibandingkan panjangnya. Muai luas berlaku pada benda yang berwujud lembaran atau dua dimensi yang memiliki ketebalan jauh lebih kecil dibanding luasnya. Ketiga adalah muai volume yang berlaku pada benda tiga dimensi. Benda cair dan gas hanya mengalami muai volume atau muai ruang.
Pengetahuan tentang pemuaian zat sangat berguna dalam berbagai masalah sehari-hari, misalnya ;
a. paku keling dipanaskan dulu ketika akan dipasang
b. antara badan jembatan dan jalan diberi gelung ;
c. roda kereta api dipanaskan dulu ketika akan di pasang;
d. sambungan rel diber jarak;
e. pipa minyak yang panjang diberi gelung
f. bimetal untuk saklar otomatis, termostat, dan termometer bimetal
g. pemasangan kaca jendela harus diberi jarak

1. Muai Panjang

Hasil eksperimen yang teliti menunjukkan bahwa besarnya pemuaian tergantung pada bahan material, panjang awal dan perubahan suhu sepotong kawat yang panjang awalnya lo, bertambah panjang Δl saat suhu dinaikkan ΔT. Jika panjang awalnya 2lo maka pertambahan panjangnya 2Δl. Secara umum dapat dituliskan sebagai berikut :

     Δl = α lo ΔT

Keterangan :

Δl perubahan panjang (m)

α koeffisien muai panjang (/^oC)

lo panjang awal (m)

ΔT perubahan suhu (^oC)

Contoh Soal

Panjang batang logam berukuran 1 meter pada suhu 20 oC. Ukuran tersebut berubah menjadi 1.001 meter saat suhu 40 oC. Jika logam jenis memiliki panjang 2 meter pada suhu 20 oC, tentukan panjang logam tersebut saat dipanaskan hingga suhu 60 oC?

 Jawab

Δl1  :  Δl2   =    lo ΔT₁  :  lo ΔT ₂

0,001  :  Δl 2   =  1 x 20    :   2 x 40  =  1 : 4

Δl2 = 0,004

Jadi panjang batang logam tersebut saat mencapai suhu 60 ^oC adalah  2   +   0,004  =   2,004 m

2. Muai Luas

Jika pada suhu t1 luas benda adalah A1 dan pada suhu t2 luasnya A2 maka berlaku persamaan muai luas dengan pendekatan sebagai berikut.

A₂ = A₁ {1+2α (t₂-t₁)}

atau

A₂ = A₁ {1+β (t₂-t₁)}

A₂ = A₁ {1+β . Δt} 
ΔA = Aβ ΔT
β = 2α

Keterangan :

A = luas (m²)
β = koefisien muai luas

Persamaan di atas cukup memadai untuk menghitung persoalan sederhana sehubungan dengan pemuaian luas benda padat (terutama untuk benda-benda padat dengan koefisien muai panjang yang kecil).

Koefisien muai luas zat padat adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan luas suatu benda tiap satuan luas jika suhunya naik 1^oC. 

3. Muai Volume

Rumus perubahan volume benda yang mengalami perubahan suhu .

ΔV = Vo γ ΔT

γ=3α

keterangan : γ koeffisien muai volum (/^oC)

Sama halnya dengan zat cair, gas juga mengalami muai volume. Hal ini dikarenakan sifat kedua zat selalu berubah sesuai dengan wadahnya. Bukti gas memuai dapat kita lihat saat kita menaruh air panas di dalam botol dan pada tutup botol kita ikatkan balon yang belum terisi angin. Kalau kita perhatikan, lama kelamaan balon akan mengembang. Namun jika bagian bawah botol kita siram dengan air dingin, balon akan menempis. Hal ini menunjukkan gas mengalami muai volume.

untuk jumlah yang tetap. keadaan suatu gas dinyatakan oleh tiga variabel yaitu Tekanan (P), volume (V), dan suhu mutlak (T). Berikut di cantumkan tabel nilai koeffisien muai panjang dan muai volume berbagai zat :

Anomali Air :

Pada umumnya benda yang dipanaskan akan memuai, tetapi tidak demikian dengan air pada suhu antara 0^oC sampai 4^oC. Kristal es menempati ruang yang lebih besar daripada susunan molekul air sehingga ketika berubah menjadi air volumenya menyusut. Itulah sebabnya mengapa es mengapung di atas air. Hal lain yang menarik adalah pada waktu musim dingin permukaan air danau membeku, tetapi di bawah permukaannya suhu air lebih hangat.

Berikut gambar gravik hubungan volume terhadap suhu dan massa jenis air terhadap suhu.

Materi Suhu dan Kalor lainnya:

1. KALOR ATAU PANAS
2. PEMUAIAN
3. PERUBAHAN WUJUD DAN ASAS BLACK 
4. SUHU DAN SKALA PADA TERMOMETER
5. soal suhu dan kalor