Kereta api adalah sebuah alat transportasi daratan yang sudah banyak dimanfaatkan dalam rangka bepergian. Kereta api berjalan di atas rel kereta api. Pada sambungan-sambungan rel kereta api terdapat sebuah celah-celah, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Celah-celah tersebut ketika malam hari akan melebar, sedangkan ketika siang hari rel kereta api tersebut menjadi sempit karena terkena pleh sinar matahari. Apakah ada sebabnya? Mengapa harus terdapat sebuah celah dalam rel kereta api? Ayo temukan jawabannya dengan mempelajari materi tentang pemuaian.
Jadi dapat kita simpulkan bahwa, Pemuaian merupakan bertambahnya sebuah ukuran benda akibat adanya kenaikan suhu pada zat tersebut. Pemuaian bisa terjadi pada zat padat, cair, dan juga zat gas. Besarnya sebuah pemuaian zat sangatlah bergantung pada ukuran awal benda, kenaikan suhu dan juga pada jenis zat tersebut. Efek dari pemuaian zat sangat bermanfaat dalam pengembangan berbagai teknologi masa kini.
a) Muai Panjang
Pemuaian pada zat padat dapat terjadi ke segala arah, sehingga panjang, luas, dan ukuran pada volume zat padat akan bertambah. Pada zat padat yang memiliki bentuk memanjang dan mempunyai diameter kecil, akan membuat panjang sebuah benda jauh lebih besar dibanding dengan diameter benda.
Contohnya seperti kawat. Pada kawat, pemuaian terhadap pertambahan luas dan volume akibat dari adanya pemuaian akan diabaikan saja karena hanya pertambahan ukuran panjang saja yang mesti diperhatikan. Pemuaian hanya berpengaruh secara nyata terhadap pertambahan panjang zat. Peristiwa ini dinamakan dengan muai panjang. Salah satu alat yang dapt digunakan untuk menyelidiki muai panjang pada zat padat adalah Musschenbroek.
B. Muai Luas
Pada suatu logam berbentuk seperti lempengan tipis yang dapat berupa segiempat, segitiga, atau lingkaran, ukuran volumenya dapat diabaikan saja. Ketika lempengan tersebut dipanaskan, maka yang dapat diamati hanya pemuaian luasnya saja. Dengan kata lain, pada zat padat tersebut mengalami yang namanya muai luas.
Muai luas dapat kita amati pada kaca jendela rumah, pada saat suhu udara panas atau ketika siang hari, maka suhu pada kaca akan menjadi naik sehingga terjadilah sebuah pemuaian, ketika terjadi demikian maka kaca jendela tersebut akan memuai lebih besar dibanding pemuaian pada bingkainya (kayunya), akibatnya kaca jendela tersebut akan terlihat terpasang sangat rapat pada bingkainya. Benda yang sedang mengalami muai luas akan menjadi lebih besar dibanding semula.
Pemuaian akan terjadi pada sebuah benda padat apabila ketebalannya jauh lebih kecil dari panjang dan lebarnya, maka yang akan terjadi adalah muai luas.
C. Muai Volume
Apabila ada sebuah benda yang kita panaskan berbentuk seperti balok, kubus, atau berbentuk benda bervolume lainnya, maka muai volumlah yang mesti kita perhatikan.
Sebuah kubus ketika dipanaskan dapat diukur dengan menggunakan alat Musschenbroek. Secara Fisis pertambahan volume suatu zat yang dipanaskan adalah sebagai berikut:
1. Berbanding lurus dengan volume awal zat
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu zat
3. Bergantung dari jenis bahan zat.
Sama halnya seperti zat padat, zat cair jika dipanaskan akan mengalami sebuah pemuaian. Pemuaian yang terjadi adalah muai volume. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada suatu zat cair tersebut, maka semakin besar muai volumenya. Pemuaian zat cair dalam masing-masing jenis zat cair berbeda-beda, akibatnya awal volume zat dari cair sama, tetapi setelah zat cair tersebut dipanaskan maka volumenya menjadi berbeda-beda.
Pemasangan Kaca Jendela
Pada saat pemasangan kaca jendela mesti harus diperhatikan. Seperti ruang muai pada kaca sebab koefisien muai pada kaca lebih besar dibanding koefisien muai pada kayu tempat kaca tersebut (bingkai) dipasang.
Pemasangan Sambungan Rel Kereta Api
Pada saat penyambungan rel kereta api mesti harus menyediakan celah antara satu batang rel dengan batang rel lainnya. Apabila suhu meningkat, maka batang rel kereta api akan memuai sehingga menyebabkan rel kereta api tersebut bertambah panjang. Dengan diberikannya ruang muai antar rel maka tidak akan terjadi desakan antar rel yang dapat mengakibatkan rel menjadi bengkok.
Pemasangan Bingkai Besi pada Roda Pedati
Bingkai roda pedati pada keadaan normal dibuat sedikit lebih kecil dibanding dengan tempatnya sehingga tidak memungkinkan untuk dipasang secara langsung pada tempatnya. Untuk memasang bingkai tersebut, terlebih dahulu besi harus dipanaskan hingga memuai dan ukurannya pun juga akan menjadi lebih besar dibanding dengan tempatnya, sehingga memudahkan ketika dilakukan pemasangan bingkai tersebut. Ketika suhu menjadi dingin, ukuran bingkai kembali mengecil dan terpasang dengan kuat pada tempatnya.
Pemasangan Jaringan Listrik dan Telepon
Kabel jaringan listrik dan telepon dipasang agak kendur dari tiang satu ke tiang lain, sehingga pada saat udara dingin panjang kabel akan sedikit berkurang dan akhirnya akan mengencang. Jika kabel tidak dipasang agak kendur, maka saat terjadinya penyusutan, bisa-bisa kabel akan putus karena terlalu kencang.
Keping Bimetal
Keping bimetal merupakan dua buah keping logam yang mempunyai koefisien muai panjangnya berbeda-beda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka pada perubahan suhu. Pada suhu normalnya panjang keping bimetal akan sama dan berada pada posisi lurus.
Jika suhu naik, kedua keping tersebut akan mengalami sebuah pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda-beda. Akibatnya keping bimetal akan mudah membengkok ke arah logam yang memiliki koefisien muai panjang yang kecil.
Berikut ini adalah gambaran dari keping bimetal.
Keterangan :
(a) Keping bimetal pada suhu kamar
(b) Keping bimetal jika dipanaskan
(c) Keping bimetal jika didinginkan
A) Pengertian Pemuaian
Zat akan memuai apabila dipanaskan dan akan menyusut ketika zat tersebut dinginkan. Apaila suatu zat dipanaskan atau suhunya dinaikkan, maka yang terjadi pada saat itu, molekul-molekul zat tersebut akan bergetar lebih cepat dan amplitudo sebuah getaran akan lebih besar atau bertambah besar, maka dari itu akan mengakibatkan jarak antara molekul-molekul pada benda menjadi lebih besar dan disitulah akan terjadi pemuaian.Jadi dapat kita simpulkan bahwa, Pemuaian merupakan bertambahnya sebuah ukuran benda akibat adanya kenaikan suhu pada zat tersebut. Pemuaian bisa terjadi pada zat padat, cair, dan juga zat gas. Besarnya sebuah pemuaian zat sangatlah bergantung pada ukuran awal benda, kenaikan suhu dan juga pada jenis zat tersebut. Efek dari pemuaian zat sangat bermanfaat dalam pengembangan berbagai teknologi masa kini.
B) Jenis Pemuaian
1. Pemuaian zat padat
Pemuaian pada zat padat dapat berupa :- Muai panjang
- Muai luas
- Muai ruang/volume
a) Muai Panjang
Pemuaian pada zat padat dapat terjadi ke segala arah, sehingga panjang, luas, dan ukuran pada volume zat padat akan bertambah. Pada zat padat yang memiliki bentuk memanjang dan mempunyai diameter kecil, akan membuat panjang sebuah benda jauh lebih besar dibanding dengan diameter benda.
Contohnya seperti kawat. Pada kawat, pemuaian terhadap pertambahan luas dan volume akibat dari adanya pemuaian akan diabaikan saja karena hanya pertambahan ukuran panjang saja yang mesti diperhatikan. Pemuaian hanya berpengaruh secara nyata terhadap pertambahan panjang zat. Peristiwa ini dinamakan dengan muai panjang. Salah satu alat yang dapt digunakan untuk menyelidiki muai panjang pada zat padat adalah Musschenbroek.
B. Muai Luas
Pada suatu logam berbentuk seperti lempengan tipis yang dapat berupa segiempat, segitiga, atau lingkaran, ukuran volumenya dapat diabaikan saja. Ketika lempengan tersebut dipanaskan, maka yang dapat diamati hanya pemuaian luasnya saja. Dengan kata lain, pada zat padat tersebut mengalami yang namanya muai luas.
Muai luas dapat kita amati pada kaca jendela rumah, pada saat suhu udara panas atau ketika siang hari, maka suhu pada kaca akan menjadi naik sehingga terjadilah sebuah pemuaian, ketika terjadi demikian maka kaca jendela tersebut akan memuai lebih besar dibanding pemuaian pada bingkainya (kayunya), akibatnya kaca jendela tersebut akan terlihat terpasang sangat rapat pada bingkainya. Benda yang sedang mengalami muai luas akan menjadi lebih besar dibanding semula.
Pemuaian akan terjadi pada sebuah benda padat apabila ketebalannya jauh lebih kecil dari panjang dan lebarnya, maka yang akan terjadi adalah muai luas.
C. Muai Volume
Apabila ada sebuah benda yang kita panaskan berbentuk seperti balok, kubus, atau berbentuk benda bervolume lainnya, maka muai volumlah yang mesti kita perhatikan.
Sebuah kubus ketika dipanaskan dapat diukur dengan menggunakan alat Musschenbroek. Secara Fisis pertambahan volume suatu zat yang dipanaskan adalah sebagai berikut:
1. Berbanding lurus dengan volume awal zat
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu zat
3. Bergantung dari jenis bahan zat.
2. Pemuaian zat cair
Sama halnya seperti zat padat, zat cair jika dipanaskan akan mengalami sebuah pemuaian. Pemuaian yang terjadi adalah muai volume. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada suatu zat cair tersebut, maka semakin besar muai volumenya. Pemuaian zat cair dalam masing-masing jenis zat cair berbeda-beda, akibatnya awal volume zat dari cair sama, tetapi setelah zat cair tersebut dipanaskan maka volumenya menjadi berbeda-beda.
3. Pemuaian gas
Gas akan memuai apabila dipanaskan. Contoh kcil dari pemuaian gas yaitu peristiwa pada saat ban yang meletus. Ban mobil tersebut meletus karena terjadi sebuah pemuaian udara atau gas di dalam ban mobil tersebut. Pemuaian tersebut terjadi diakibatkan adanya kenaikan suhu udara pada ban mobil akibat dari gesekan pada roda mobil dengan aspal.C) Penerapan prinsip pemuaian
Prinsip dari pemuaian zat, banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut ini adalah beberapa contoh dari penerapan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari:Pemasangan Kaca Jendela
Pada saat pemasangan kaca jendela mesti harus diperhatikan. Seperti ruang muai pada kaca sebab koefisien muai pada kaca lebih besar dibanding koefisien muai pada kayu tempat kaca tersebut (bingkai) dipasang.
Pemasangan Sambungan Rel Kereta Api
Pada saat penyambungan rel kereta api mesti harus menyediakan celah antara satu batang rel dengan batang rel lainnya. Apabila suhu meningkat, maka batang rel kereta api akan memuai sehingga menyebabkan rel kereta api tersebut bertambah panjang. Dengan diberikannya ruang muai antar rel maka tidak akan terjadi desakan antar rel yang dapat mengakibatkan rel menjadi bengkok.
Pemasangan Bingkai Besi pada Roda Pedati
Bingkai roda pedati pada keadaan normal dibuat sedikit lebih kecil dibanding dengan tempatnya sehingga tidak memungkinkan untuk dipasang secara langsung pada tempatnya. Untuk memasang bingkai tersebut, terlebih dahulu besi harus dipanaskan hingga memuai dan ukurannya pun juga akan menjadi lebih besar dibanding dengan tempatnya, sehingga memudahkan ketika dilakukan pemasangan bingkai tersebut. Ketika suhu menjadi dingin, ukuran bingkai kembali mengecil dan terpasang dengan kuat pada tempatnya.
Pemasangan Jaringan Listrik dan Telepon
Kabel jaringan listrik dan telepon dipasang agak kendur dari tiang satu ke tiang lain, sehingga pada saat udara dingin panjang kabel akan sedikit berkurang dan akhirnya akan mengencang. Jika kabel tidak dipasang agak kendur, maka saat terjadinya penyusutan, bisa-bisa kabel akan putus karena terlalu kencang.
Keping Bimetal
Keping bimetal merupakan dua buah keping logam yang mempunyai koefisien muai panjangnya berbeda-beda yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka pada perubahan suhu. Pada suhu normalnya panjang keping bimetal akan sama dan berada pada posisi lurus.
Jika suhu naik, kedua keping tersebut akan mengalami sebuah pemuaian dengan pertambahan panjang yang berbeda-beda. Akibatnya keping bimetal akan mudah membengkok ke arah logam yang memiliki koefisien muai panjang yang kecil.
Berikut ini adalah gambaran dari keping bimetal.
Keterangan :
(a) Keping bimetal pada suhu kamar
(b) Keping bimetal jika dipanaskan
(c) Keping bimetal jika didinginkan
