Pengertian Pemuaian dan Macam-macamnya (Pemuaian Zat Padat, Zat Cair dan Gas)

Berikut ini adalah pembahasan tentang pemuaian yang meliputi pengertian pemuaian, contoh pemuaian, macam macam pemuaian, jenis jenis pemuaian, pemuaian zat padat, pemuaian zat cair, pemuaian zat gas, pemuaian panjang, pemuaian luas, pemuaian volume, pengertian koefisien muai panjang, pengertian koefisien muai luas, koefisien muai volume.

Pengertian Pemuaian

Pernahkah kamu memerhatikan bingkai jendela kaca di rumahmu? Bingkai jendela kaca harus diberi celah agar saat kaca memuai di siang hari yang panas, kaca tersebut tidak pecah.

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas.

Bagaimana proses pemuaian dapat terjadi dan apakah manfaat atau kerugian dari pemuaian ini dalam kehidupan sehari-hari. Marilah kita pelajari lebih lanjut.

Pemuaian pada Zat Padat, Cair, dan Gas

Tahukah kamu mengapa benda-benda jika dipanaskan akan memuai? Setiap benda tersusun atas partikel-partikel yang sangat kecil. Jika partikel-partikel tersebut dipanaskan, partikelpartikel tersebut akan bergetar.

Getaran yang dialami partikel ini bergantung pada besar kecilnya suhu benda tersebut. Semakin besar suhunya, getaran partikel semakin besar.

Sebaliknya, semakin kecil suhunya getaran partikel semakin lemah. Akibat getaran partikel-partikel inilah suatu benda jika dipanaskan akan mengalami pemuaian. Pemuaian dapat terjadi pada ketiga wujud zat, yaitu zat padat, zat cair, dan zat gas.

a. Pemuaian Zat Padat

Pernahkah kamu memerhatikan celah sambungan yang terdapat pada jembatan atau di antara dua lintasan jalan beton? Menurutmu, mengapa harus dibuat celah di antara dua lintasan jalan beton tersebut?

Celah di antara dua lintasan jalan beton dibuat agar jalan tidak retak saat jalan mengalami pemuaian di siang hari yang panas.

Dari contoh tersebut, umumnya zat padat akan memuai jika dipanaskan. Besarnya pemuaian untuk setiap zat tidak sama, hal ini bergantung pada jenis zatnya.

Dalam pembahasan ini, kamu akan mempelajari

1. pemuaian panjang (pemuaian satu dimensi), 
2. pemuaian luas (pemuaian dua dimensi), dan 
3. pemuaian volume (pemuaian tiga dimensi).

b. Pemuaian Zat Cair

Pernahkah kamu mengamati kenaikan permukaan raksa dalam termometer ketika mengukur suhu air yang dipanaskan? Jika zat cair, seperti raksa dipanaskan, akan terjadi pertambahan volume pada zat cair tersebut. Prinsip ini digunakan dalam termometer untuk mengukur suhu suatu benda atau ruang.

Pertambahan volume pada zat cair yang dipanaskan ini dinamakan muai ruang atau muai volume. Jadi pada zat cair hanya berlkau pemuaian zat cair.

Gambar: Prinsip pemuaian zat cair dimanfaatkan dalam termometer untuk mengukur suhu.

Nah, apakah pemuaian zat cair berbeda-beda?

Muai volume zat cair lebih besar daripada muai volume zat padat. Hal ini tampak dari permukaan air dan alkohol dalam bejana naik. Hal ini ditunjukkan dengan lebih tingginya permukaan alkohol daripada permukaan air.

c. Pemuaian Zat Gas

Balon udara dapat terbang menggunakan prinsip pemuaian pada zat gas. Pada saat udara dipanaskan, udara di dalam balon memuai. Hal ini menyebabkan massa jenis udara yang berada di dalam balon berkurang sehingga menjadi lebih ringan daripada udara di sekitarnya. Kondisi ini mengakibatkan balon dapat mengudara dan mengangkat beban yang dibawanya.

Pemuaian yang terjadi pada zat gas sama halnya dengan pemuaian yang terjadi pada zat cair, yaitu hanya mengalami muai ruang saja. Pemuaian zat gas ini lebih besar daripada zat cair. Untuk menghitung besarnya pemuaian volume gas dapat menggunakan persamaan berikut.

Vt – V0 = V0 ⋅γ ⋅ ΔT

ΔV = V0  ⋅γ ⋅ ΔT 

Keterangan:
ΔV = pertambahan volume (m3)
V0 = volume mula-mula (m³)
γ = koefisien muai volume zat gas (°C^-1)
ΔT = kenaikan suhu (°C)

Nilai koefisien muai gas adalah1/273 °C^-1.

Contoh Soal Pemuaian Zat Gas

Suatu ruangan berisi 50 m3 udara pada suhu 25 °C. Berapakah volume udara dalam ruangan tersebut jika suhunya naik menjadi 40 °C (koefisien muai volume udara adalah 0,00367 °C^-1)?

Jawab:
volume mula-mula (V0) = 50 m3
kenaikan suhu (ΔT) = 40 °C – 25 °C
                                 = 15 °C
koefisien muai volume udara (γ ) = 0,00367 °C-1

ΔV – V0 = V0 ⋅γ ⋅ ΔT
Vt – 50 m³ = (50 m³) × (0,00367 °C-1) × (15 °C)
Vt – 50 m³ = 2,7525 m3
Vt = 52,7525 m3
Jadi, volume udara setelah pemuaian adalah 52,7525 m³.