Suhu dan Pemuaian

SUHU DAN PEMUAIAN
A. Suhu dan Termometer
Suhu adalah derajat panas atau dingin
suatu benda. Suhu termasuk besaran
pokok, dalam satuan SI memiliki satuan
Kelvin (K). Alat untuk mengukur suhu
suatu benda disebut termometer.
Prinsip termometer : perubahan suhu
menyebabkan pemuaian zat.
Jenis-jenis termometer menurut bahan
pengisinya :
1. Termometer raksa
2. Termometer alkohol
Jenis termometer menurut skala :
1. Celcius
2. Reamur
3. Fahrenheit
4. Kelvin
Termometer khusus
1. Termometer Six-Bellani (maksimum
minimum) digunakan untuk mengetahui suhu dalam jangka waktu
tertentu, misalnya 1 hari atau 1 minggu.
2. Termometer klinik (termometer suhu
badan) digunakan untuk mengukur
suhu badan. Titik terendah 350 dan
suhu tertinggi 420.
Skala termometer
1000C
800R
2120F
00C
00R
320F
C:R:F=5:4:9
t0C = (t + 273) K
t K = (t – 273)0C
t0R=
5
4
t0C
t0C = ( 95 t + 32)0F
t0F = 95 (t-32)0C
B. Pemuaian
Pada umumnya setiap zat jika dipanaskan
akan memuai. Besarnya pemuaian tergantung pada jenis benda dan kenaikan suhu.
1. Pemuaian Zat Padat
Muai yang dialami zat padat adalah
muai panjang, muai luas dan muai volume.
a. Muai panjang
Alat untuk mengukur muai zat padat
disebut musschen broek.
Pada muai panjang berlaku persamaan:
∆L = Lo  t
Lt = Lo (1 +  t)
L
t
L0
Lt

= perubahan panjang = L-L0 (m)
= perubahan suhu = t – t0 (0C)
= panjang mula-mula (m)
= panjang akhir (m)
= koefisien muai panjang (/0C)
b. Muai Luas
Pada muai luas berlaku rumus :
∆A = Ao  t
At = Ao (1 +  t)
A
t
A0
At

= At - A0 = perubahan luas (m2)
= t – t0 = perubahan suhu (0C)
= luas mula-mula (m2)
= luas akhir (m2)
= 2 = koefisien muai luas (/0C)
c. Muai volume
Pada muai volume berlaku rumus :
∆V = Vo  t
Vt = Vo (1 +  t)
∆V = Vt – V0 = perubahan volume
(m3)
t = t – t0 = perubahan suhu (0C)
V0 = volume mula-mula (m3)
Vt = volume akhir
 = 3  = koefisien muai volume
(/0C)
2. Pemuaian Zat cair
Pemuaian zat cair tidak berlaku untuk air
pada suhu 00C – 40C karena pemanasan
air pada kisaran suhu tersebut tidak terjadi
pemuaian tetapi terjadi penyusutan.
Peristiwa ini disebut Anomali (kelainan)
air, yang digambarkan pada grafik di
bawah.
V
V0
40C
t0C
00 – 40C
: volume air menyusut
0
4C
: volume air terkecil
> 40C : volume air naik
Koefisien muai zat cair :
5
ke logam yang koefisien muainya
besar
  Vt  V0
V0 .t
 = koef. muai volume zat cair
Vt = volume akhir zat cair
V0
= volume awal zat cair
t = perubahan suhu
3. Pemuaian Zat Gas
Gas hanya memiliki muai volume. Pemuaian gas lebih besar dibandingkan zat cair
dan zat padat.
Besar koefisien muai volume untuk semua
jenis gas sama, yaitu :
1
 = 273
/ 0C
Pemuaian volume dan tekanan gas :
Vt  V0 1  t 
(tekanan tetap)
Pt  P0 1  t 
(volume tetap)


Vt, Pt
V0, P0
t
273 
273 
= volume dan tekanan akhir
= volume dan tekanan awal
= suhu gas (K)
Alat untuk mengukur pemuaian gas :
dilatometer
C. Pemanfaatan Pemuaian
Prinsip pemuaian dimanfaatkan pada :
a. Keping bimetal
Keping bimetal adalah dua jenis logam
yang mempunyai angka muai berbeda
yang dikeling menjadi satu.
Karena koefisien muainya berbeda,
maka jika dipanaskan akan melengkung kearah logam yang angka muainya kecil.
Keping bimetal digunakan pada alat :
1. Saklar otomatis pada alarm
2. Thermostat bimetal
3. Pengelingan plat logam
4. Pemasangan roda lokomotif
5. Pemasangan kaca jendela, rel
kereta api
7. Pemasangan bingkai besi pada
roda pedati.
CeMur Fahit harganya 549
Artinya : Perbandingan skala Celcius, reamur
dan Fahrenheit adalah 5 : 4 : 9
Bantal panas kecil, bantal dingin besar
Artinya : Bimetal dipanaskan melengkung ke
arah logam yang koefisien muai kecil
, Bimetal didinginkan meleng-kung
6