Modul Pemuaian

PEMUAIANFISIKA SMKKELAS : XI / SEMESTER : I

APERSEPSI SK/KD MATERI PENERAPAN EVALUASI PENYUSUN

SKIP




Fisika kelas XI Semester I



APERSEPSIAPERSEPSI

Kenapa yach … rel kerataapi ini melengkung???

APERSEPSI

Kenapa yach …kabellistrik selalu dipasangkendor???

Mau tau alasannya?Klick ini



APERSEPSIAPERSEPSI

Pada saat siang hari cuaca sangat panas sehingga Relkereta api tersebut mengalami pemuaian yang sangatbesar,menyebabkan rel memanjang dan menutupi celahsehingga rel melengkung.

APERSEPSI

Pada saat didinginkan suatu benda akan menyusut, jikakabel listrik PLN tidak dipasang kendor maka pada saatcuaca dingin kabel PLN akan menyusut kemudian menariktiang listrik dan tiang listrik akan roboh/rusak.



Lalu Gede Sudarman, S.Pd.N I P. : 19860316 201001 1 009Pangkat, Golongan : Penata Muda Tk. I , III/BTempat, Tanggal Lahir : Lombok Timur, 16 Maret 1986Alamat Rumah : Kp Pedaleman RT 01 / RW 01 Lendang

Nangka Lombok Timur NTB (83661)No. Hp : 08179612300E-Mail : [email protected] : Lalu Gede SudarmanTwitter : @lalugedeInstansi Kerja : SMKN 1 Maluk Kec. Maluk KSBAlamat Kantor : Jl. Raya Benete-Maluk Kec. Maluk KSB

PENYUSUNPENYUSUN

PENYUSUN

mailto:[email protected]



STANDAR KOMPETENSI

KOMPETENSI DASAR

Menguasai Pengaruh Kalor Terhadap Zat

Menerapkan Konsep Suhu dan Kalor

SK/KD



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

MATERI

Muai Volum Gas

Pada umunya, zat akan memuai jika dipanaskan dan akanmenyusut jika didinginkan. Mengapa? Kita dapat menjawabpertanyaan ini secara kualitatif berdasarkan teori molekul.

Menurut teori molekul, setiap zat (padat, cair, dan gas) tersusun atas atom-atom yang saling berikatan. Ketika suhu zatdinaikkan, atom-atom memperoleh tambahan energi untukbergetar sehingga jarak antara atom semakin merenggang. Hal inilah yang dikatakan memuai.

Pemuaian yang terjadi pada zat ada tiga kemungkinan, yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas dan pemuaian volume.

MATERIMATERI

dipanaskan


APERSEPSI SK/KD MATERI PENERAPAN EVALUASI PENYUSUNMATERI

Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Pemuaian PanjangPemuaian Panjang

Pemuaian zat terjadi ke segala arah, sehingga panjang, luas, dan ukuran volume zat akan bertambah. Untuk zatpadat yang bentuknya memanjang dan berdiameter kecil, sehingga panjang benda jauh lebih besar daripada diameter benda seperti kawat, pertambahan luas dan volume akibatpemuaian dapat diabaikan. Dengan demikian, hanyapertambahan ukuran panjang yang diperhatikan. Pemuaianyang hanya berpengaruh secara nyata pada pertambahanpanjang zat disebut muai panjang.

l 0l



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Pemuaian PanjangPemuaian Panjang

Salah satu alat yang digunakan untuk menyelidiki muaipanjang zat padat adalah Musschenbroek.

Alat ini mengukur muai panjangzat berbentuk batang. Salah satuujung batang ditempatkan padaposisi tetap, sehingga ujung yang lain dapat bergerak bebas, ujungyang bebas akan mendorong sebuah jarum yang menunjukke skala saat memuai.

Besar pemuaian dapat dilihat dari skala yag ditunjukjarum. Makin besar pemuaian, maka makin besarperputaran jarum pada skala.



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Pemuaian PanjangPemuaian PanjangSebuah batang logam semula panjangnya Lo pada suhu To. Batanglogam itu selanjutnya dipanaskan sehingga suhunya bertambahsebesar ∆T. akibatnya batang akan memuai dan panjang bertambahsebesar ∆L.

∆L= αLo ∆T

Dengan α koefisien muai panjang (K-1) yang bergantung pada jenisbahan.Panjang batang setelah memuai (Lt)

Lt= Lo + ∆L

Lt= Lo + αLo ∆T

Lt= Lo (1+ α∆T)



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Pemuaian PanjangPemuaian PanjangTabel Koefisien muai panjang beberapa zat padat

Koefisien muai panjang aluminium jauh lebih besar daripada tembagamaupun besi sehingga pertambahan panjang yang terbesar terjadi padaaluminium (Al), tembaga (Cu), kemudian besi (Fe). Artinya koefisienmuai panjang αAl > αCu > αFe



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Pemuaian PanjangPemuaian PanjangContoh soal 1:Sepotong logam yang mempunyai panjang 100 cm denganSuhu awal 300C dipanaskan sampai suhunya menjadi 1300C.Berapakah pertambahan panjang logam itu jika koefisien muaiPanjangnya 1,2.10-5 0C-1 ?

Penyelesaian

Diketahui: L0 = 100 cm = 1 m ; t0 = 300C ; ti = 1300Cα = 1,2.10-5 0C-1

Ditanyakan: ∆L = ………………….?Jawab:

∆L= αLo ∆T= 1,2.10-5.1. (130-30) = 1,2.10-5. 100 = 1,2.10-3m



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Pemuaian PanjangPemuaian PanjangContoh soal 2:Suatu batang logam pada suhu 10°C memiliki panjang 100 cm. Tentukan panjang logam tersebut pada suhu 330°C jikaα = 0,000012/°C.

Penyelesaian

Diketahui : Lo = 100 cm ; t0 = 30°C ; ti = 330°CDitanya : L = ?Jawab :L = Lo (1 + α . ∆t)L = 100 (1 + {0,000012 x (330-30)})L = 100 (1 +{0,000012 x 300})L = 100 x (1+0,0036)L = 100,36 cm



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Muai LuasMuai LuasPada logam yang berbentuk lempengan tipis (berupa

segiempat, segitiga, atau lingkaran), ukuran volume dapatdiabaikan. Ketika lempengan tersebut mendapatpemanasan, maka dapat diamati hanya pemuaian luasnyasaja. Dengan kata lain, zat padat tersebut mengalami muailuas.

Pemuaian yang terjadi pada sebuah benda padat jikaketebalannya jauh lebih kecil dibandingkan panjang danlebarnya, maka yang terjadi adalah muai luas.



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Muai luas dapat diamati pada kaca jendela, padasaat suhu udara panas, dan suhu kaca menjadi naiksehingga terjadi pemuaian, maka kaca memuai lebih besardaripada pemuaian bingkainya, akibatnya kaca terlihatterpasang sangat rapat pada bingkai. Benda yang mengalami muai luas akan menjadi lebih besar daripadasemula.

Muai LuasMuai Luas



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Muai LuasMuai LuasJika pelat mempunyai luas mula- mula Ao pada suhu To. pelat ituselanjutnya dipanaskan sehingga suhunya bertambah sebesar ∆T. akibatnya pelat akan memuai dan Luasnya bertambah sebesar ∆A.

∆A= β Ao ∆T

Dengan β koefisien muai luas (β = 2α) yang bergantung pada jenisbahan.Luas pelat setelah memuai (At)

At= Ao + ∆A

At= Ao + β Ao ∆T

At= Ao (1+ β ∆T)



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Contoh soal 1:Suatu plat aluminium berbentuk persegi dengan panjang sisi 20 cm pada suhu 25°C. Koefisien muai panjang aluminium 0,000012 /°C. Tentukan pertambahan luas plat tersebut jika dipanasi hingga suhu125°C!

Penyelesaian

Muai LuasMuai Luas

Diketahui : S = 20 cm jadi luas (A) = s x s = 20 x 20 = 400 cm2

t0=25°C ; ti=125°C jadi ∆ T = 125 - 25 = 100°Cα = 0,000012 /°C ; β = 2 α maka β = 2 x 0,000012 = 0,000024 /°C

Ditanya : ∆A = ?Jawab :∆A = Ao.β.∆T∆A = 400 x 0,000024 x 100∆A = 0,96 cm2



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Contoh soal 2:Suatu plat aluminium berbentuk persegi dengan panjang sisi 30 cmpada suhu 25°C. Koefisien muai panjang aluminium 0,000022/°C. Tentukan pertambahan luas plat tersebut jika dipanasi hingga suhu135°C!

Penyelesaian

Diketahui : S = 30 cm jadi luas (A) = s x s = 30 x 30 = 900 cm2

t0=25°C ; ti=135°C jadi ∆ T = 135 - 25 = 110°Cα = 0,000022 /°C ; β = 2 α maka β = 2 x 0,000022 = 0,000044 /°C

Ditanya : ∆A = ?Jawab :∆A = Ao.β.∆T∆A = 900 x 0,000044 x 110∆A = 4,356 cm2

Muai LuasMuai Luas



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Muai VolumMuai Volum

Pemuaian Volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume dapat terjadi pada zat padat, cair dan gas. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalahkubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain daripanjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukankoefisien muai volume sama



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Muai VolumMuai VolumJika benda mempunyai Volume mula- mula Vo pada suhu To. pelatitu selanjutnya dipanaskan sehingga suhunya bertambah sebesar∆T. akibatnya pelat akan memuai dalam arah panjang, lebar dantingginya, sehingga Volumenya bertambah sebesar ∆V.

∆V= γ Vo ∆T

Dengan γ koefisien muai luas (γ = 3α) yang bergantung pada jenisbahan.Volume benda setelah memuai (Vt)

Vt= Vo + ∆V

Vt= Vo + γ Vo ∆T

Vt= Vo (1+ γ ∆T)



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas


Tabel Koefisien muai Volum zat Cair



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Penyelesaian

Contoh soal 1:Sebuah bola tembaga pada suhu 15°C volumenya 1 dm3. Berapakahvolume tembaga itu pada suhu 100°C? Jika koefisien muai panjangtembaga = 0,00002 /°C.

Diketahui : V0 = 1dm3

t0=15°C ; ti=100°C jadi ∆T = 100 - 15 = 85°Cα = 0,00002 /°C ; γ = 3α maka β = 3 x 0,00002 = 0,00006 /°C

Ditanya : Vt = ?Jawab :Vt= Vo (1+ γ ∆T) V = 1 (1 + {0,00006 x 85})V = 1 (1 + 0,0051)V = 1 x 1,0051 V = 1,0051 dm3




Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Penyelesaian

Contoh soal 2:Sebuah bola tembaga pada suhu 10°C volumenya 2 dm3. Berapakahvolume tembaga itu pada suhu 90°C? Jika koefisien muai panjangtembaga = 0,00003 /°C.

Diketahui : V0 = 2dm3

t0=10°C ; ti=90°C jadi ∆T = 90 - 10 = 80°Cα = 0,00003 /°C ; γ = 3α maka β = 3 x 0,00003 = 0,00009 /°C

Ditanya : Vt = ?Jawab :Vt= Vo (1+ γ ∆T) V = 2 (1 + {0,00009 x 80})V = 2 (1 + 0,0072)V = 2 x 1,0072 V = 2,0144 dm3




Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Muai Volum GasMuai Volum Gas

Gas mempunyai tiga Variabel (perubah) yaitu tekanan (P),Volum (V), dan suhu (T). Jika gas dipanaskan atau dinaikkansuhunya, ini berati variabel T diubah, maka tekanan (P) danvolume (V) juga berubah.

Pada gas tidak dikenal muai panjang

dan muai luas, yang ada hanyalah muai

volume gas. Dari penelitian yang dilaku

kan menunjukkan bahwa koefisien muai

volume semua gas (γ)sama yaitu:

0,00367 /K. atau volume gas sebanding

dengan suhu mutlaknya



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas


V ~ T = konstan , atau

Hukum Gay Lussac

P ~ T = konstan , atau

Hukum Boyle

P . V = Konstan atau P1 . V1 = P2 . V2

Hukum Boyle-Gay Lussac

= Konstan, atau

Dengan:

P = Tekanan (Pa) ; T = Suhu (K) ; V = Volume (m3)



Muai Panjang

Muai Volum

Muai Luas

Muai Volum Gas

Contoh soal:Di dalam sebuah tabung terdapat gas dengan tekanan 6 x 104 Pa dan suhu 270 C. jika suhunya dinaikkan menjadi 770 C dan volume dijaga tetap, berapakah tekanan gas sekarang?

Penyelesaian


diketahui: P1 = 6 x 104 Pa ; V1 = V2

T1 = 273 + 27 = 300 K ; T2 = 273 + 77 = 350 Kditanya : a. P2 = ………..? jawab :


APERSEPSI SK/KD MATERI PENERAPAN EVALUASI PENYUSUNPENERAPAN

PENERAPAN SIFAT PEMUAIAN ZAT

PENERAPANPENERAPAN

Zat-zat tertentu mempunyai koefisien muai yang besar,

akibatnya, benda yang terbuat dari zat tersebut akan

bertambah ukurannya secara mencolok saat udara

panas atau suhu benda tinggi, sebaliknya benda

tersebut akan menyusut jika udara dingin. Efekpemuaian zat harus diperhitungkan pada konstruksi jembatan, bangunan, atau peralatan rumahtangga lainnya. Berikut ini adalahbeberapa manfaat pemuaian.




PENERAPANPENERAPAN

Pengelingan adalah penyambungan

dua plat logam dengan menggunakan

paku keling. Kedua plat yang akan

disambung. Paku keling yang sudah

dipanaskan hingga membarakemudian digunakan untuk menyambung, setelah itu dipukulhingga rata. Pada saat dingin kembali, paku menyusut dan keduaplat dapat tersambung erat.

1. PENGELINGAN




PENERAPANPENERAPAN

Bimetal artinya dua buah logam.

Keping bimetal adalah dua keping

logam yang memiliki koefisien

muai panjang berbeda (biasanya

kuningan dan besi) yang dikelingmenjadi satu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Padasuhu normal panjang kedua logam sama, jika suhunya naik, kedua logammemuai dengan pertambahan panjang yang berbeda, akibatnya kepingbimetal membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien terkecil. Pembengkokan bimetal dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluanmisalnya saklar alarm bimetal (saklar alarm kebakaran), atau termometerbimetal.

2. KEPING BIMETAL




PENERAPANPENERAPAN

Kabel listrik atau telepon harus

dipasang kendur dari satu tiang ke

tiang yang lain. Jika suhu turun

pada malam hari atau saat hari

dingin, kawat akan menyusut

sehingga panjangnya akanberkurang. Jika tidak dipasang kendur, penyusutan panjang dapatmenyebabkan kabel putus.

3. Pemasangan Jaringan Listrik atau Telepon




PENERAPANPENERAPAN

jembatan seringkali dibuat dari

kerangka besi. Rangka jembatan yang

terbuat dari besi akan memuai jika

suhunya naik, antara ujung rangka

jembatan dengan tiang beton diberi

celah pemuaian. Selain itu ujung tersebut diletakkan di atas roda. Ketika terjadi pemuaian, rangka bertambah panjang. Keberadaanroda dan celah memudahkan gerak memanjang danmemendeknya rangka, sehingga terhindar dari pembengkokan.

4. Kontruksi Jembatan




PENERAPANPENERAPAN

Pemasangan rel kereta api harus

menyediakan celah antara satu

batang rel dengan batang rel yang

lain. Jika pada siang hari dan suhu

meningkat, batang rel akan memuai

sehingga terjadi pertambahanpanjang, dengan adanya celah tidak terjadi tabrakan antara duabatang rel yang berdekatan yang dapat menyebabkan rel keretamenjadi bengkok.

5. Sambungan Rel Kereta Api



• KERJAKAN SOAL-SOAL BERIKUT INIEVALUASIEVALUASI

EVALUASI



E

D

C

B

A

LATIHAN SOALLATIHAN SOAL

EVALUASI

Alat untuk menyelidiki pemuaian berbagai zat padatadalah . . . .

Musschenbroek

Hidrometer

Termometer

Barometer

Bimetal



B

A

C

D

E


EVALUASI

2,0260

2,0168

2,0126

2,0013

2,0012

Batang besi panjangnya 2m pada suhu 200C . Setelah suhunyamencapai 800C, panjang batang menjadi …..(α=0,000011/0C)



D

C

B

A

E


EVALUASI

Lempeng aluminium, luas permukaanya 2 m2 pada suhu 200C. Jikakoefisien muai panjang almunium tersebut 25 x 10-6/0C. Makapertambahan panjnag aluminium tersebut jika suhunya dinaikkanmenjadi 500C adalah

0,0002 m2

0,002 m2

0,001 m2

2,002 m2

2,001 m2



E

D

C

B

A


EVALUASI

0,20072 m3

0,20036 m3

0,00072 m3

0,00036 m3

0,00024 m3

Sebuah bola besi pada 200 C volumenya 0, 2 m3. berapakah volume bola besi tersebut jika dipanaskan hingga suhunya menjadi 120 0C. (koefisien muai panjang besi = 0,000012 / 0C ) . . . . .



E

D

C

B

A


EVALUASI

8/3

5/4

3/2

2/3

3/8

Volume gas pada suhu 27 0C adalah 2 liter. Jika dipanaskansampai suhunya menjadi 127 0C pada tekanan tetap, makavolume gas tersebut menjadi . . . .



B

A

C

D

E


EVALUASI

Semua jawaban Salah

Menyusut

Tetap lurus

Memebengkok kearah besi

Memebengkok kearah kuningan

Sebuah keping bimetal terbuat dari logam kuningan dan besi. Jika angka muai panjang kuningan lebih besar dari muai panjangbesi, maka ketika bimetal dipanaskan akan . . . .



TERIMAKASIH

Education

Modul Pemuaian