Bagaimana proses terjadinya pemuaian pada zat cair zat padat dan zat gas?

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor.

Pemuaian atau pertambahan ukuran pada benda disebabkan oleh kenaikan suhu ketika benda mendapatkan panas dari luar yang mengakibatkan gerak partikel molekul bertambah cepat sehingga membutuhkan ruang yang lebih besar, akibatnya ukuran benda bertambah.

Ciri-Ciri Benda yang Mengalami Pemuaian

Benda yang mengalami pemuaian ditunjukkan dengan ciri-ciri: 

Faktor yang Mempengaruhi Pemuaian

Ada tiga (3) faktor yang mempengaruhi proses pemuaian benda, yaitu ukuran awal benda, koefisien muai benda, dan besarnya perubahan suhu.

1. Ukuran Awal Benda

Ukuran awal suatu benda akan berpengaruh terhadap proses pemuaian. Semakin besar ukuran awal sebuah benda, maka semakin besar pula pemuaiannya.

2. Koefisien Muai

Faktor selanjutnya yang mempengaruhi proses pemuaian adalah koefisien muai benda, yaitu bilangan yang menunjukan besarnya pertambahan ukuran zat tiap satuan ukuran zat pada kenaikan suhu 1 oC.

Koefisien muai dipengaruhi oleh jenis dan karakteristik suatu bahan. Jadi, setiap benda atau bahan bisa memiliki koefisien muai yang berbeda-beda. Kecuali, gas yang memiliki koefisien muai sama yang setiap jenis gas.

3. Perubahan Suhu

Selain itu, faktor yang juga mempengaruhi pemuaian adalah besarnya perubahan suhu. Kenaikan suhu yang besar akan mengakibatkan pertambahan ukuran yang besar pula.

Jenis Pemuaian

Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas.

Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai volumenya sama dengan 1/273.

1. Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang merupakan bertambahnya ukuranpanjang suatu benda karena mendapat kalor.

Pemuaian panjang ini terjadi pada benda benda yang dianggap masih satu dimensisaja dengan demikian pemuaian tersebut dianggap pemuaian panjang.

Sebenarnya tidak ada benda didunia ini yang termasuk benda satu dimensi akan tetapi yang dimaksud disini adalah pemuaian benda yang dimensi dimensi lainnya sangat kecil jika dibandingkan dengan dimensi panjangnya.

Contoh yang menerapkan pemuaian panjang antara lain:

• Pemuaian kabel listrik

• Pemuaian rel kereta api

• Pemuaian jaringan listrik dan telepon

2. Pemuaian Luas

Pemuaian luas adalah bertambahnya ukuran luas suatu benda karena mendapat kalor. Pemuaian luas ini terjadi padabenda benda yang bersidat lempengan.

Sebenarnya konsep pemuaian ini saling berhubungan dengan pemuaian panjang dimana yang membedakan hanyalah konsepdari memuainya. Pada pemuaian luas benda mengalami pertambahan ke dua dimensi.

Contoh dari pemuaian luas sangatlah banyak antara lain:

• Pemuaian kaca jendela

• Pemuaian panci dan alat dapur

• Pemuaian plat bimetal

3. Pemuaian Volume

Pemuaian volume adalah pertambahan volume suatu benda yang disebabkan benda tersebut menerima kalor.

Pemuaian volume dapat terjadi pada benda yang memiliki tiga dimensi yaitu panjang lebar dan tinggi. Salah satu pemuaian yang sering terjadi dalam kehidupan sehari  hari adalah pemuaian volume.

Proses Pemuaian pada Zat Cair

Apabila dinaikkan suhunya atau dipanaskan zat cair akan memuai, bahkan dengan kenaikan suhu yang sama pemuaian zat cair akan lebih besar daripada zat padat.

Ketinggian air pada pipa kapiler sebelum dipanaskan berada di bawah, begitu dimasukkan ke dalam air hangat ketinggiannya meningkat, selanjutnya ketinggiannya bertambah lagi ketika dimasukkan ke dalam air panas. Terlebih ketika langsung dikenai panas oleh alat pemanas sampai mendidih, airnya mencapai puncak tertinggi bahkan keluar meluber dari pipanya. Bertambahnya tinggi air pada saat terkena panas menunjukkan adanya pemuaian pada zat cair.

Selain zat cair, pipa kapiler dan tabung erlenmeyer pun ikut memuai. Pemuaian pada pipa dan tabung itu tidak begitu terlihat apabila dibandingkan dengan pemuaian pada zat cair. Dengan demikian, pemuaian pada zat cair lebih besar daripada pemuaian zat padat.

Pemuaian pada Beberapa Jenis Zat Cair

Pemuaian pada zat cair menyangkut dimensi volume. Besarnya nilai pemuaian pada beberapa jenis zat cair berbeda-beda. Pemuaian pada alkohol lebih besar daripada pemuaian gliserin. Pemuaian pada minyak parafin lebih besar daripada pemuaian gliserin. Pemuaian pada gliserin lebih besar daripada pemuaian pada raksa. Pemuaian pada alkohol lebih besar dari pemuaian air. Pemuaian pada air lebih besar daripada pemuaian minyak kelapa.

Dengan demikian, pemuaian pada zat cair dipengaruhi oleh jenis zat cairnya. Untuk dapat membedakan pemuaian antara satu jenis zat cair dengan zat cair lainnya, berikut ini tercantum nilai koefisien muai volume pada beberapa jenis zat cair.

Sifat pemuaian zat cair, yang lebih besar dibandingkan dengan pemuaian zat padat menjadi dasar dari cara bekerjanya termometer raksa dan termometer alkohol. Pemuaian pada air akan mengalami keanehan. Apabila kamu mengamati perubahan air pada saat dipanaskan sampai suhu 4°C akan menampakkan keanehan. Pada kondisi suhu 4°C, permukaan air menurun yang berarti volumenya mengecil, sedangkan massa jenisnya terbesar. Peristiwa keanehan air pada suhu 4°C disebut anomali air. Peristiwa anomali air dapat kamu amati pada grafik berikut ini.

Proses Pemuaian pada Gas

Salah satu bukti adanya pemuaian gas di antaranya labu didih yang berisi gas akan menghasilkan gelembung-gelembung udara yang ke luar dari pipa kapiler. Gelembung-gelembung udara tersebut merupakan akibat dari pemuaian gas yang terjadi di dalam labu didih yang dipanaskan. Apabila pemanasannya dihentikan, maka suhu gas dalam labu itu akan turun, yang berakibat terjadinya penyusutan gas dan air akan masuk ke dalam labu itu.

Tiga hal yang perlu diperhatikan pada zat gas adalah volume, tekanan dan suhu.

a) Untuk volume terhadap perubahan suhu pada tekanan tetap

Keterangan

V = volume gas pada suhu t (m3 )

Vo = volume gas mula-mula (m3 )

γp = koefisien muai gas pada tekanan tetap (/0C

t1 = suhu mula-mula (0C )

t2 = suhu akhir (0C)

b) Tekanan terhadap perubahan suhu pada volume tetap

Keterangan

P = tekanan gas pada suhu t ( Pa)

Po = tekanan gas mula-mula ( Pa )

γV = koefisien muai gas pada volume tetap ( /0C)

t1 = suhu mula-mula ( 0C )

t2 = suhu akhir ( 0C )

c) Muai volume gas

Keterangan

V = volume gas pada suhu t ( m3 )

Vo = volume gas mula-mula ( m3 )

γp = koefisien muai gas pada tekanan tetap ( /0C)

t = suhu ( K )

Sifat muai gas itu dapat digunakan untuk pembuatan termometer gas. Termometer gas ini digunakan untuk mengukur suhu yang sangat rendah seperti di dalam laboratorium. Apabila 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.

Bagaimana peristiwa pemuaian pada zat padat zat cair dan gas?

Bagaimana proses terjadinya pemuaian zat padat?

Bagaimana proses terjadinya pemuaian pada gas?

Bagaimana peristiwa pemuaian pada zat cair?