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 40^oC

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

Koefisien muai volume atau ruang suatu benda merupakan bilangan yang menunjukkan pertambahan volume 1 cm³ zat tersebut apabila dipanaskan 1 ^oC. Untuk zat pada berlaku ketentuan 1 γ (dibaca gama) sama dengan 3 α (dibaca alpha). Sebagaimana dengan zat padat zat cair juga mengalami muai volume ketika dipanaskan. Perhitungannyapun sama saja dengan rumus muai volume di atas, yang membedakan adalah γ zat cairnya saja. Jadi kalau kita tuliskan rumusnya menjadi seperti berikut.

V = Vo .(1 + γ_c . 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 75^oC. Jika mula mula terdapat 2 liter gas pada suhu 15^oC, berapkah pertambahan volumenya?

Penyelesaian:

Dik :

Vo = 2 liter

To = 15^oC

T = 75^oC

Dit :

Pertambahan volume (ΔV) ?

Jawab :

ΔV = Vo . (1/273) . Δt

= 2 .60/273

= 120/273

= 0,44 liter

Pengaruh Kalor dan Perubahan Suhu Pada Zat

Related Posts :

3 Responses to "Pengaruh Kalor dan Perubahan Suhu Pada Zat"