Pengaruh Kalor dan Perubahan Suhu Pada Zat
Kalor dan suhu
menyebabkan terjadinya perubahan pada suatu zat. Perubahan tersebut dapat
berupa pemuaian dan bisa juga perubahan bentuk atau wujud dari zat tersebut. Pemuaian
yang dialami zat juga dibedakan menjadi pemuaian panjang, pemuaian volume dan
pemuaian gas. Biasanya jenis pemuaian ini bergantung pada bentuk dari zat
tersebut. Misalnya jika zat tersebut berbentuk memanjang maka cendrung terjadi
pemuaian panjang.
Muai Panjang
Zat padat yang
bentuknya memanjang, pada umumnya akan mengalami muai panjang jika benda
tersebut dipanaskan. Pertambahan panjang yang dialami benda tersebut berbanding
lurus dengan pertambahan suhunya. Artinya jika suhu semakin naik, maka
pemuaiannya pun akan bertambah panjang. Secara matematik pemuaian panjang ini
dapat dirumuskan sebagai berikut.
ΔL = Lo . α . Δt
Karena ΔL
merupakan perubahan panjang yang dialami benda (panjang akhir – panjang awal)
maka panjang akhir dari benda yang memuai dapat kita hitung dengan menggunakan
rumus berikut.
L = Lo (1 + α . Δt)
Rumus di atas
kita dapatkan dari:
(L
– Lo) = Lo . α . Δt
L = Lo + Lo . α . Δt
L =
Lo (1 + α . Δt)
L = panjang
akhir benda dalam satuan meter
Lo = panjang mula
mula dalam satuan meter
α = koefisien
muai panjang benda dalam satuan m / oC
Δt = perubahan suhu
Contoh soal
Sebatang aluminium panjangnya 1,5 m pada suhu 0 oC. Kemudian dipanaskan sampai
suhu 50 oC. Jika koefisien muai panjang aluminium besarnya 24 . 10-6
/ oC, berapakah panjang aluminium tersebut setelah dipanaskan?
Penyelesaian:
Dik :
Lo =
1,5 m
to =
0 oC
t =
50 oC
α =
24 . 10-6 / oC
Dit :
L =.....?
Jawab :
L =
Lo (1 + α . Δt)
=
1,5 (1 + 24 . 10-6
. 50)
= 1,5018 m
Perubahan suhu yang sama terhadap
benda yang berbeda belum tentu menyebabkan pertambahan panjang yang sama. Pertambahan
panjang benda ini dipengaruhi oleh koefisien muai panjang yang dimiliki oleh
benda tersebut yang besarnya bisa berbeda beda. Lantas apa koefisien muai
panjang itu? Secara definisi dapat dijelaskan bahwa koefisien muai panjang
merupakan bilangan yang menunjukkan berapa cm atau m bertambahnya panjang tiap
1 cm atau 1 m suatu batang yang jika suhunya dinaikkan 1 derajat celcius. Semakin
besar koefisien muai panjang benda semakin besar pula pertambahan panjangnya
untuk tiap kenaikan suhu.
Muai Volume
Sebagaimana halnya dengan
pemuaian panjang, benda juga akan mengalami pemuaian volume jika mengalami
perubahan suhu. Sebagai contoh yang sangat gampang adalah ketika kita
menggoreng kerupuk yang mengembang ketika dipanaskan. Pertambahan volume dari
sebuah benda juga dipengaruhi oleh koefisien muai volume benda. Secara matematik
dapat kita rumuskan sebagai berikut.
ΔV = Vo . γ . Δt
Volume akhir dari benda yang mengalami muai volume ini dapat juga kita cari
dengan rumus berikut.
V =
Vo .(1 + γ . Δt)
V = Volume akhir
benda dalam satuan m3
Vo = Volume mula
mula dalam satuan m3
γ = koefisien
muai volume benda dalam satuan m3 / oC
Δt = perubahan suhu
Contoh soal
Sebuah silinder gelas yang isinya
pada suhu 0 oC = 2 liter diisi penuh dengan alkohol. Jika gelas
tersebut beserta isinya dipanaskan sampai suhu 40 oC. . Hitunglah berapa
cm3 volume silinder gelas, volume alkohol dan volume alkohol yang
tumpah? (α alkohol 0,001 /oC, α gelas 9 . 10-6 /oC).
Penyelesaian:
Dik :
α
alkohol 0,001 /oC,
α
gelas 9 . 10-6 /oC
V
gelas mula mula 2 liter
t
awal 0 oC
t
akhir 40oC
Dit :
a. Volume silinder gelas?
b. Volume alkohol ?
c. Volume alkohol yang tumpah ?
Jawab :
a. Volume silinder gelas
V = Vo .(1 + γ . Δt)
=
2 (1 + 3 α .40)
= 2 (1 + 27 . 10-6 .40)
= 2,00216
liter
= 2002,16 cm3
b. Volume alkohol
V = Vo .(1 + γ . Δt)
=
2 (1 + 0,001.40)
= 2 (1 + 0,040)
= 2,08 liter
= 2080 cm3
c. Volume alkohol yang tumpah
Valkohol – Vgelas
2080 cm3 - 2002,16
cm3
77,84 cm3
V = Vo .(1 + γc . Δt)
Koefisien muai volume atau ruang
suatu zat cair merupakan bilangan yang menunjukkan pertambahan volume 1 cm3
zat cair tersebut apabila dipanaskan 1 oC
Anomali air
Khusus untuk air, apabila suhunya
diturunkan atau didinginkan maka volumenya akan bekurang secara teratur sampai
suhu 4 oC. Jika suhunya semakin diturunkan maka volume nya akan naik
lagi dan pada 0 oC akan terjadi pembekuan (membeku). Jika terus
didinginka volumenya akan tetap bertambah besar. Sebagai contoh mungkin kita
pernah melihat batu Es yang membengkak ketika telah menjadi Es, karena itu
ketika membuat Es disarankan wadahnya tidak terlalu penuh.
Pemuaian Gas
Jika suatu gas dipanaskan dengan
tekanan yang tetap, maka gas tersebut akan mengalami pemuaian volume (bertambah
volumenya). Pertambahan volume suatu gas dapat dirumuskan sebagai berikut.
ΔV = Vo . β . Δt
Karena β merupakan
koefisien muai volume gas yang nilainya tetap untuk semua gas yaitu sebesar
1/273, mak rumus di atas dapat kita ubah menjadi sebagai berikut.
ΔV = Vo . (1/273) . Δt atau ΔV = (Vo . Δt) / 273
Contoh soal
Sejumlah gas oksigen dipanaskan
hinga suhu 75oC. Jika mula mula terdapat 2 liter gas pada suhu 15 oC,
berapkah pertambahan volumenya?
Penyelesaian:
Dik :
Vo = 2 liter
To = 15 oC
T = 75oC
Dit :
Pertambahan
volume (ΔV) ?
Jawab :
ΔV = Vo . (1/273) . Δt
= 2 .60/273
= 120/273
= 0,44 liter
waduh agak rumit juga nih ya pak hitungannya. nyimak aja deh :)
ReplyDeletekalau difikirkan memang rumit sat...tapi kalau dilihat ja biasa-biasa aja..he2
DeleteThis comment has been removed by the author.
ReplyDelete