Rumus Pemuaian

Berikut adalah beberapa rumus pemuaian:

Rumus pemuaian panjang

∆L = L0 α ∆T

L = L0 (1 + α ∆T)

Dimana

• L = panjang akhir (m)
• L0 = panjang mula mula (m)
• ∆L = perubahan panjang (m)
• α = koefisien muai panjang (/⁰C)
• ∆T = perubahan suhu (⁰C)

Daftar muai panjang suatu benda

Rumus pemuaian luas

∆A = A0 β ∆T

A = A0 (1 + α ∆T)

Dimana

• A = luas akhir (m2)
• A0 = luas mula mula (m2)
• ∆A = perubahan luas (m2)
• β = koefisien muai luas (/⁰C)
• ∆T = perubahan suhu (⁰C)

Rumus pemuaian volume

∆V = V0 α ∆T

V = V0 (1 + α ∆T)

Dimana

• V = volume akhir (m3)
• V0 = volume mula mula (m3)
• ∆V = perubahan volume (m3)
• γ = koefisien muai volume (/⁰C)
• ∆T = perubahan suhu (⁰C)

Rumus pemuaian zat cair

Hubungan antara volume, suhu dan koefisien muai volume pada zat cair dapat ditulis dalam persamaan sebagai berikut :

ΔV = Vo.b.ΔT

V = Vo.(1+b.ΔT)

V = volume akhir (m³)
Vo = volume mula-mula (m³)
ΔV = pertambahan volume (m³)
b = koefisien muai volume zat cair (/^oC)
ΔT = kenaikan suhu (^oC)

Pada zat cair, pemuaian terjadi pada pemuaian volume. Contoh dari pemuaian zat cair yaitu bila kita merebus air dan air tersebut mendidih maka akan akan ada air yang tumpah.

Rumus pemuaian zat gas

a. Hukum Gay Lussac

PV = nRT
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
n = mol zat
R = 0,0082
T = suhu (0K), x0C = (x + 273)0K

b. hukum boyle

PV = nRT = tetap

c. Hukum Boyle-Gay Lussac

P1.V.1 P2.V2
P1.V.1 P2.V2——– = ———- = tetap
P1.V.1 P2.V2——– = ———- = tetap T1 T2

Pemuaian Pada Gas

Sifat muai gas bisa dipakai untuk pembuatan termometer gas. Termometer gas ini dipakai untuk mengukur suhu yang rendah seperti di dalam laboratorium. Jika reservoir gas dimasukkan ke dalam ruangan yang suhunya lebih tinggi daripada keadaan awalnya, maka gas akan memuai dan mendesak raksa yang terdapat di dalam pipa U.

Pemuaian pada gas yaitu pemuaian volume yang dirumuskan sebagai

V = Vo(1 + γ Δt)

Keterangan Rumus:
γ adalah koefisien muai volume.
Nilai γ sama untuk semua gas, yaitu 1/273 oC-1

Jenis-Jenis Pemuaian Pada Gas

Pemuaian gas dibedakan tiga macam, yaitu

1. pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal)
2. pemuaian gas pada volume tetap
3. pemuaian gas pada tekanan tetap

1. Rumus Pemuaian Gas pada Suhu Tetap (Isotermal)

Pemuaian gas pada suhu tetap berlaku hukum Boyle, yaitu gas dalam ruang tertutup yang suhunya dijaga tetap, maka hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap.

Rumus :

P V = tetap atau P1 V1 = P2 V2

Keterangan Rumus :
P = tekanan gas (atm)
V = volume gas (L)

2. Rumus Pemuaian Gas pada Tekanan Tetap (Isobar/Pengayaan)

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.

Rumus :

V1/T1 = V2/T2

Keterangan Rumus :
V = volume (L)
T = suhu (K)

3. Rumus Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Isokhorik/Pengayaan)

Pemuaian gas pada volume tetap berlaku hukum Boyle-Gay Lussac, yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya.

Rumus

P1/T1 = P2/T2

Keterangan rumus :
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
T = suhu (K)

Penjelasan Rumus Pemuaian Fisika

Ekspansi termal atau pemuaian termal adalah kecenderungan materi untuk mengubah bentuk, luas dan volume sebagai respons terhadap perubahan suhu. Dibawah ini adalah rumus pemuaian yang dapat anda hafalkan.

Suhu adalah fungsi monoton dari energi kinetik molekul rata-rata suatu zat. Ketika suatu zat dipanaskan, energi kinetik dari molekulnya meningkat. Dengan demikian, molekul mulai bergetar / bergerak lebih banyak dan biasanya mempertahankan pemisahan rata-rata yang lebih besar.

Bahan yang berkontraksi dengan peningkatan suhu tidak biasa; efek ini terbatas dalam ukuran, dan hanya terjadi dalam rentang suhu terbatas (lihat contoh di bawah). Ekspansi relatif (juga disebut regangan) dibagi dengan perubahan suhu disebut koefisien ekspansi termal material dan umumnya bervariasi dengan suhu.

Contoh Soal dan Jawaban Rumus Pemuian

Sebuah benda terbuat dari baja mempunyai panjang 1000 cm. Berapakah pertambahan panjang baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50°C?

Penyelesaian:
Diketahui :
L0 = 1000 cm
∆T = 50 °C
α = 12 × 10-6 °C-1 (lihat di tabel koefisien muai panjang)
Ditanyakan : ∆L = …?

Jawab :
L = L0(1 + α∆T)
L = L0 + L0α∆T
L – L0 = L0α∆T
∆L = L0α∆T
∆L = 1000 × 12 × 10-6 × 50
∆L = 60 cm
Maka, pertambahan panjang benda itu adalah 60 cm.

Sebuah baja memiliki panjang 1200 cm. Berapakah panjang akhir baja itu, jika terjadi perubahan suhu sebesar 50°C? (α_baja= 12 × 10^-6 °C^-1)

Seutas kawat aluminium pada pagi hari (20°C) memilik panjang 2 m. Jika koefisen muai panjangnya 24 x 10-6 °C^-1, berapakah pertambahan panjangnya di siang hari (30°C)?

Penyelesaian:
Diketahui: T1 = 20°C
T2 = 30°C
Lo = 2 m
α = 24 x 10-6°C^-1
Ditanyakan: ∆L = …?

Jawab:
∆L = α x Lo ∆T
= α x Lo (T2 – T1)
= 24 x 10-6°C^-1 x 2 m x (30 – 20)°C
= 24 x 10-6°C^-1 x 2 m x 10°C
∆L = 48 x 10^-5 m

Sebuah bola yang memiliki volume 60 m³ dipanaskan hingga mencapai temperatur 110^oC. Jika pada kondisi awal, kondisi tersebut memiliki temperatur 10^oC, tentukanlah volume akhir bola tersebut setelah terjadi pemuaian (diketahui α = 17 × 10^-6/⁰C).

Misal diketahui sebatang besi panjangnya 100 cm. Koefisien muai panjang besi 0.000017 /°C. Besi tersebut dipanaskan hingga kenaikan suhunya 200°C. Hitung pertambahan panjang besi tersebut setelah memuai!

Pertambahan panjang besi tersebut setelah memuai dapat dihitung sebagai berikut.

Lo = 100 cm
α = 0,000017 /°C
Δt = 200 °C
ΔL = Lo. α. Δt = (100).(0,000017)(200) = 0,34 cm

Panjang besi setelah memuai dapat dihitung sebagai berikut.
L = Lo +  ΔL = 100 + 0,34 = 100,34 cm

Sebuah batang aluminium memiliki luas 100 cm2. Jika batang aluminium tersebut dipanaskan mulai dari 0oC sampai 30oC, berapakah perubahan luasnya setelah terjadi pemuaian? (Diketahui: α = 24 × 10–6/K).

Berikan contoh pemuaian!

• Rel Kereta Api, jika di perhatikan sambungan diantara rel kereta diberi jarak. Jarak ini berfungsi pada saat siang hari dimana cuaca panas dan rel memuai maka rel tidak menjadi bengkok.
• Mengeling atau pengelingan, pengelingan yaitu proses penyambungan dari dua plat logam. Dua plat logam yang hendak disambungkan kemudian dilubangi, Lubang tersebut kemudian dimasukan dan dipasangi oleh paku keling yang telah dipanaskan. Jika paku keling nya telah dingin, maka ukurannya akan menyusut sehingga kedua plat logam tadi tersambung dengan kuat.
• Ban Mobil dan Motor. saat mengisi angin, kondisi ban tidak boleh terlalu penuh/keras karena udara di dalam ban akan memuai disaat panas sehingga bisa menyebabkan ban mobil/motor meledak atau pecah
• Proses Pemasangan Kaca Pada Jendela, bingkai jendela umumnya diberi celah. ini dimaksudkan bila kaca memuai pada siang, maka kaca tersebut tidak pecah.
• Pemuaian Pada Balon Udara, balon udara bisa terbang dan membumbung tinggi karena memakai prinsip pemuaian. Gas dalam balon dipanaskan, hingga memuai. Udara panas akan mendesak untuk naik ke atas, mencari udara yang lebih dingin dan inilah yang menyebabkan balon udara bisa terbang.
• Pemasangan Kabel Telepon dan Listrik, lihatlah di sekeliling rumah maka akan di dapati kabel listrik yang dipasang oleh PLN terlihat kendur. Kabel tersebut berfungsi saat siang hari dimana kabel memanjang dan pada saat malam dimana kabel menyusut maka kabel itu tidak putus.
• Penggunaan Teknologi Bimetal. misal nya adalah pada termometer bimetal dan juga setrika listrik.

Misalkan diketahui selembar kaca jendela luasnya 900 cm2. Koefisien muai panjang kaca adalah 0,000009 /°C . Kaca tersebut dipanaskan sehingga kenaikan suhunya 50 °C. Hitung pertambahan luas kaca tersebut setelah memuai!

Pertambahan luas kaca tersebut setelah memuai dapat dihitung:

Ao = 900 cm2
α = 0,000009 /°C
β = 2.α = 2.(0,000009) = 0,000018 /°C
Δt = 50 °C
ΔA = Ao. β. Δt = (900).(0,000018)(50) = 0,81 cm2

Luas kaca setelah memuai dapat dihitung sebagai berikut.
A = Ao +  ΔA = 900 + 0,81 = 900,81 cm2

Sebuah kuningan memiliki panjang 1 m. Apabila koefisien muai panjang kuningan adalah 19 × 10-6/K, tentukan pertambahan panjang kuningan tersebut jika temperaturnya naik dari 10°C sampai 40°C?

Terdapat sebuah bejana yang terbuat dari bahan tembaga dan memiliki volume sekitar 100 cm³ kemudian diisi penuh dengan air dalam keadaan suhu mencapai 30^oC. Selanjutnya dipanasi dengan keadaan suhu yang mencapai 100^oC. apabila αtembaga = 1,8 × 10^-5/^oC dan γ air = 4,4 × 10^-4/^oC. Maka berapa volume air yang tumpah ketika itu?

Penyelesaian:
Diketahui:

• V tembaga =V air = 100 cm³
• ∆T = 100^oC – 30^oC = 70^oC
• α tembaga = 1,8 × 10^-5/^oC
• γ tembaga = 3α = 3 × 1,8 × 10^-5 = 5,4 × 10^-5/^oC
• γ air = 4,4 × 10^-4/^oC

Ditanyakan: V air yang tumpah = …?

Jawaban:

Untuk tembaga:

• V_t = V(1 + γ∆T)
• V_t = 100(1 + 5,4 × 10^-5 × 70)
• V_t = 100(1 + 3,78 × 10^-3)
• V_t = 100(1 + 0,00378)
• V_t = 100(1,00378)
• V_t = 100,378 cm³

Untuk air:

• V_t = V(1 + γ∆T)
• V_t = 100(1 + 4,4 × 10^-4 × 70)
• V_t = 100(1 + 3,08 × 10^-2)
• V_t = 100(1 + 0,0308)
• V_t = 100(1,0308)
• V_t = 103,08 cm³
• Maka, volume air yang mengalami tumpah ialah seperti berikut.
• V air yang tumpah = V_t air – V_t tembaga
• V air yang tumpah = 103,08 – 100,378
• V air yang tumpah = 2,702 cm³

Rumus Kalor

Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat diterima / dilepaskan oleh suatu benda. Satuan kalor adalah joule atau kalori. Klik disini untuk mengetahui lebih lanjut (akan membuka layar baru).

Rumus Fisika Lainnya

Fisika banyak diisi dengan persamaan dan rumus fisika yang berhubungan dengan gerakan sudut, mesin Carnot, cairan, gaya, momen inersia, gerak linier, gerak harmonik sederhana, termodinamika dan kerja dan energi. Klik disini untuk melihat rumus fisika lainnya (akan membuka layar baru, tanpa meninggalkan layar ini).

Bacaan Lainnya

• Rumus Termodinamika Entropi – Contoh Soal dan Jawaban Termodinamika Entropi
• Bagaimana Albert Einstein mendapatkan rumus E=mc² ?
• Konstanta Listrik (Permitivitas vakum) – Konstanta Fisika ε0 –  Soal dan Jawaban
• Cara Mengemudi Aman Pada Saat Mudik atau Liburan Panjang
• Jenis Virus Komputer – Cara Gratis Mengatasi Dengan Windows Defender
• Cara Menghentikan Penindasan Bullying
• Cara menjaga keluarga Anda aman dari teroris – Ahli anti-teror menerbitkan panduan praktis
• Apakah Anda Memerlukan Asuransi Jiwa? – Cara Memilih Asuransi Jiwa Untuk Pembeli Yang Pintar
• 10 Cara Memotivasi Anak Untuk Belajar Agar Menjadi Pintar
• Di Indonesia, (HAN) Hari Anak Nasional tanggal 23 Juli
• Ibu Hamil Dan Bahaya Kafein – Sayur & Buah Yang Baik Pada Masa Kehamilan
• Daftar Jenis Kanker: Pemahaman Kanker, Mengenal Dasar-Dasar, Contoh Kanker, Bentuk, Klasifikasi, Sel dan Pemahaman Penyakit Kanker Lebih Jelas
• Penyebab Dan Cara Mengatasi Iritasi Atau Lecet Akibat Pembalut Wanita
• Sistem Reproduksi Manusia, Hewan dan Tumbuhan
• Cara Mengenal Karakter Orang Dari 5 Pertanyaan Berikut Ini
• Kepalan Tangan Menandakan Karakter Anda & Kepalan nomer berapa yang Anda miliki?

Sumber bacaan: Physics, Tutor Vista, GCE Study Buddy, Wikiversity

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya | Business & Marketing