Mengenal Contoh Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume pada Zat Padat

tirto.id - Pemuaian adalah bertambahnya panjang, luas atau volume suatu zat akibat kenaikan suhu. oleh karena itu, pemuaian dapat terjadi akibat pengaruh dari suhu tinggi sebaliknya penyusutan terjadi akibat pengaruh dari suhu rendah.

Dikutip modul IPA Kelas VII (2017), partikel-partikel zat padat selalu bergerak (bergetar). Akibatnya, apabila gerakan partikel semakin cepat maka zat padat akan memerlukan ruangan antara partikel yang lebih besar.

Selanjutnya saat jarak antara partikel semakin besar maka suatu zat padat akan memuai dengan bertambah panjang, bertambah luas, dan akhirnya bertambah volumenya.

Pada dasarnya pemuaian zat terjadi ke segala arah, sehingga pada zat padat, pemuaian yang terjadi dapat meliputi pemuaian panjang, luas, hingga volume.

Pemuaian Panjang pada Zat Padat dan Contohnya

Dikutip dari modul PJJ untuk Jenjang SMP (2020), pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Contoh benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil, kabel listrik dan lain sebagainya.

Pada zat padat yang bentuknya memanjang dan berdiameter kecil atau dengan kata lain panjang benda jauh lebih besar daripada diameter benda misalnya seperti kawat, pertambahan luas dan volume akibat pemuaian dapat diabaikan.

Dengan demikian, hanya pertambahan ukuran panjang yang diperhatikan. Salah satu alat yang digunakan untuk menyelidiki muai panjang zat padat adalah Musschenbroek.

Dalam pemuaian panjang terdapat istilah muai panjang yaitu pemuaian yang hanya berpengaruh secara nyata pada pertambahan panjang zat.

Pertambahan panjang setiap zat berbeda-beda bergantung pada koefisien zat. Pertambahan panjang zat padat untuk kenaikan 1°C pada zat sepanjang 1 m disebut koefisien muai panjang.

Contoh pemuaian panjang sebagai berikut:

1. Kabel listrik yang mengendur atau lebih panjang saat siang hari karena pengaruh kalor yang diterima dari panas matahari.
2. Sambungan pada bangunan, jembatan, dan jalan raya yang dibuat tidak rapat untuk mengantisipasi pemuaian pada siang hari.
3. Sambungan pada rel kereta api yang diberi rongga untuk mengantisipasi pemuaian rel saat siang hari sehingga rel kereta tidak bengkok saat terjadi pemuaian.
4. Keping bimetal juga dibuat berdasarkan sifat pemuaian zat padat. Bimetal antara lain dimanfaatkan pada termostat. Prinsip kerja termostat sebagai berikut. Jika udara di ruangan dingin, keping bimetal akan menyusut, membengkok ke kiri, dan menyentuh logam biasa sehingga kedua ujungnya saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan rangkaian tertutup dan menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat, begitu pula sebaliknya.

Pemuaian Luas pada Zat Padat dan Contohnya

Berbeda pada pemuaian panjang yang terjadi pada benda yang bentuknya memanjang, pemuaian luas terjadi pada logam yang berbentuk lempengan tipis. Benda tersebut dapat berupa segiempat, segitiga, atau lingkaran sehingga pertambahan ukuran volume dapat diabaikan.

Saat lempengan tersebut mendapatkan pertambahan panas atau kalor, maka akan ditemukan bahwa yang memuai hanya luasnya saja. Dengan kata lain, zat padat tersebut mengalami muai luas. Hal ini berdampak pada benda yang mengalami muai luas akan menjadi lebih besar daripada semula.

Contoh muai luas sebagai berikut:

1. Pada kaca jendela yang memuai di siang hari saat suhu udara menjadi tinggi. Hal ini berakibat pada naiknya suhu kaca sehingga menyebabkan terjadinya pemuaian. Oleh karena itu, kaca memuai lebih besar daripada pemuaian bingkainya. Akibatnya, kaca terlihat terpasang sangat rapat pada bingkai.
2. Pada daun pintu, sama seperti pada kasus pemuaian pada jendela, di siang hari saat suhu udara menjadi lebih tinggi seringkali kita tidak bisa menutup daun pintu. Hal ini tidak lain dikarenakan terjadi pemuaian pada daun pintu akibat kenaikan suhu.

Pemuaian Volume pada Zat Padat dan Contohnya

Berbeda dengan muai panjang dan luas, muai volume terjadi pada benda yang dipanaskan berbentuk balok, kubus, atau berbentuk benda pejal lainnya. Pada benda-benda tersebut muai volumelah yang harus perhatikan atau paling dominan terjadi.

Contoh pemuaian volume misalnya pada benda-benda yang berdimensi tiga (memiliki panjang, lebar, dan tinggi) akan mengalami muai ruang jika dipanaskan.

Pemuaian ruang memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai panjang. Misalnya pada balok baja jika dipanaskan akan memuai dengan koefisien muai sebesar 0,000033/oC.