Pemuaian Volume Pada Zat Padat

Sama menyerupai pemuaian luas pada zat padat, pemuaian volume (muai ruang) pada zat padat juga erat kaitannya dengan pemuaian panjang pada zat padat. Apabila suatu benda berbentuk volume atau padatan, contohnya kubus dengan sisi L₀ dipanaskan sampai suhunya naik sebesar ΔT , maka kubus tersebut akan memuai pada setiap sisinya. Jika volume benda mula-mula (sebelum pemanasan) yaitu V₀ yang sama dengan L₀², dengan gambar menyerupai gambar di bawah ini.

Pemuaian volume zat padat

Pada ketika dipanaskan, setiap sisi benda (kubus) baik itu panjang, lebar dan tingginya akan memuai sebesar ΔL. Hal ini berarti akan membentuk kubus gres dengan sisi (L₀+ ΔL) menyerupai gambar b di atas. Dengan demikian volume benda ketika dipanaskan adalah:

V = (L₀ + ΔL)³

V = L₀³ + 3L₀²ΔL + 3L₀(ΔL)² + (ΔL)³

Karena ΔL cukup kecil, maka nilai (ΔL)² dan (ΔL)³ mendekati nol sehingga sanggup diabaikan. Dengan anggapan ini diperoleh volume benda ketika dipanaskan sebagai berikut:

V = L₀³ + 3L₀².ΔL

Ingat pada pemuaian panjang zat padat bahwa ΔL = α.L₀.ΔT, maka rumusnya menjadi:

V = L₀³ + 3L₀².(α.L₀. ΔT)

V = L₀³ + 3α.L₀³.ΔT (dalam hal ini L₀³ = V₀)

V = V₀ + 3α.V₀.ΔT (untuk muai volume 3α = γ)

V = V₀ + γ.V₀.ΔT

atau

V = V₀(1 + γ.ΔT)

Dari persamaan V = V0 + γ.V0.ΔT akan didapatkan perubahan volume suatu zat padat jawaban pemuaian, yaitu:

ΔV = γ .V0.ΔT

Jadi, persamaan untuk pemuaian ruang (volume) pada zat padat sanggup dirumuskan sebagai berikut.

V = V₀ + ΔV

dengan:

V = volume benda ketika dipanaskan (m²)

V₀ = Volume benda mula-mula (m²)

γ = koefisien muai ruang (/°C)

α = koefisien muai panjang (/°C)

ΔT = perubahan suhu (°C)

T = suhu simpulan (°C)

T = suhu awal (°C)

Jika perubahan suhu ΔT = T – T₀ bernilai negatif, maka ΔA = A – A₀ juga negatif, berarti volume benda menyusut. Rumus untuk pemuaian volume zat pada juga akan berlaku sama untuk pemuaian volume pada zat cair.

Untuk memantapkan pemahaman Anda perihal konsep pemuaian volume pada zat padat silahkan perhatikan dan pahami rujukan soal di bawah ini.

Contoh Soal

Sebuah baskom tembaga dengan volum 200 cm³ diisi penuh dengan air pada suhu 30°C. Kemudian keduanya dipanasi sampai suhunya mencapai 80°C. Jika koefesien muai panjang tembaga 1,8 × 10^-5/°C dan koefesien muai volume air 4,4 × 10^-4/°C, berapa volum air yang tumpah ketika itu?

Penyelesaian:

Diketahui:

V_o tembaga = V_o air = 200 cm³

T₀ = 30°C

T = 80°C

α tembaga = 1,8 × 10^-5/°C

γ air = 4,4 × 10^-4/°C

Ditanya: V air yang tumpah = ...?

Jawab:

Untuk tembaga

γ = 3.α

γ = 3.1,8 × 10^-5/°C

γ = 5,4 × 10^-5/°C

Δt = T – T₀

Δt = 80°C – 30°C

Δt = 50°C

V = V_o (1 + γ . ΔT)

V = 200 (1 + 5,4 × 10^-5 . 50)

V = 200,54 cm³

Untuk air

V = V_o (1 + γ . ΔT)

V = 200 (1 + 4,4 × 10^-4 . 50)

V = 204,40 cm³

Volume air yang tumpah (V_t) sehabis pemanasan yakni:

V_t = V air – V tembaga

V_t = 204,40 – 200,54

V_t = 3,86 cm³

Jadi volume yang tumpah yaitu 3,86 cm³

Nah demikian materi perihal pemuaian luas pada zat padat, jikalau ada permasalahan atau hambatan dalam memahami materi ini, silahkan tanyakan pada kolom kometar. Kita niscaya bisa.

Sumber http://mafia.mafiaol.com

Berlangganan Informasi Terbaru: