Pemuaian Volume: Pengertian, Rumus, Pola Soal Dan Pembahasan

Pada umumnya tiruana zat memuai kalau digerahkan, kecuali air pada suhu di antara 0oC dan 4oC volumnya menyusut. Pemuaian zat umumnya terjadi ke segala arah, ke arah panjang, ke arah lebar dan ke arah tebal. Namun pada pembahasan tertentu mungkin kita spesialuntuk memandang pemuaian ke satu arah tertentu, contohnya ke arah panjang, sehingga kita spesialuntuk mengulas pemuaian panjang.

Untuk zat cair alasannya yaitu bentuknya tidak tentu maka kita spesialuntuk mengulas pemuaian volumnya. Sedangkan untuk zat padat, yang mempunyai bentuk tetap, maka pada pemuaian zat padat sanggup kita bahas pemuian panjang, pemuaian luas dan pemuaian volume.

Nah pada peluang kali ini kita akan mempelajari pengertian, rumus, teladan soal dan jawabanan ihwal pemuaian volume (pada zat padat, zat cair, dan zat gas). Untuk itu, silahkan kalian simak baik-baik klarifikasi diberikut ini.

Pengertian Pemuaian Volume dan Rumusnya

Untuk mencari pemuaian volume suatu benda, kita ambil teladan materi berbentuk kubus padat dengan sisi s0. Ketika digerahkan, setiap sisi akan mengalami muai panjang, sehingga panjang sisinya menjadi s. Perhatikan bagan pemuaian volume pada kubus diberikut ini.

Seperti pada ketika mencari pemuaian luas, volume kubus sehabis digerahkan sanggup dicari dengan persamaan diberikut.

V = V0(1 + 3α∆T)

..... Pers. (1)

melaluiataubersamaini mendefinisikan 3α = γ, di mana γ menyatakan koefisien muai volume.

Koefisien muai volume adalah bilangan yang menunjukkan bertambahnya volume suatu benda dari volume asalnya per kenaikan suhu.

α ialah koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang pada beberapa materi yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari sanggup kalian lihat pada tabel diberikut ini.

Tabel Koefisien Muai Panjang Berbagai Zat

Bahan	α (K-1)
Aluminium	2,4 × 10-5
Baja murni	1,0 × 10-5
Besi	1,2 × 10-5
Emas	1,4 × 10-5
Tembaga	1,7 × 10-5
Kuningan	2,1 × 10-5
Seng	3,0 × 10-5
Perak	1,0 × 10-5

melaluiataubersamaini demikian, persamaan (1) sanggup dituliskan menjadi menyerupai diberikut.

V = V0(1 + γ∆T)

........ Pers. (2)

Berdasarkan persamaan(2), maka kita sanggup memperoleh persamaan koefisienmuai volume sebagai diberikut.

γ	=	∆V	…………… Pers. (3)
		V0∆T

γ	=	V – V0	….… Pers. (4)
		V0(T – T0)

Keterangan:

V = volume benda sehabis digerahkan (m3)

V0 = volume benda mula-mula (m3)

γ = koefisien muai volume (per oC atau K-1)

∆V = pertambahan volume benda (m3)

T0 = suhu mula-mula benda (oC atau K)

T = suhu final benda sehabis digerahkan (oC atau K)

∆T = pertambahan suhu benda (oC atau K)

Poin Kunci!

Besar koefisien muai volume yang dimiliki suatu materi yaitu tiga kali besar koefisien muai panjangnya. γ = 3α

Selain terjadi pada benda padat, pemuaian volume juga terjadi pada benda cair dan gas. misal sederhana terkena pemuaian volume pada benda atau zat cair yaitu ketika air digerahkan hingga mendidih. Ketika mendidih, air akan memuai sehingga bisa mengangkat tutup panci. Secara umum, volume zat cair akan bertambah kalau digerahkan.

Besarnya volume zat cair sehabis digerahkan sanggup dicari dengan persamaan diberikut.

V = V0(1 + γ∆T)

Sehingga:

γ	=	∆V
		V0∆T

γ	=	V – V0
		V0(T – T0)

Namun, air mempunyai sifat yang istimewa dibandingkan zat cair lainnya. Air apabila didinginkan hingga mencapai suhu 4oC, volumenya akan menyusut. Akan tetapi, kalau didinginkan lagi hingga mencapai suhu 0oC, volumenya justru akan bertambah atau memuai menjadi es. Perhatikan grafik volue air yang digerahkan dari 0oC hingga 100oC diberikut ini.

Nah, sifat air yang menyerupai ini dinamakan anomali air. Anomali air ialah suatu tanda-tanda penting pada zat cair yang ada di alam. Zat lain yang mempunyai sifat menyerupai ini, contohnya bismuth dan parafin.

Selain zat cair, gas juga mengalami pemuaian volume. misal sederhana terkena pemuaian gas yaitu meletusnya ban sepeda ketika ditempatkan di bawah terik matahari dalam jangka waktu tertentu. Hal ini terjadi alasannya yaitu volume gas atau udara di dalam ban akan mengembang atau memuai jawaban terkena gerah matahari.

Ada tiga faktor yang menghipnotis pemuaian gas, yaitu tekanan, suhu, dan volume. Sementara itu, ada juga tiga Hukum yang terkait dengan pemuaian gas. Ketiga aturan yang dimaksud yaitu Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay Lussac. Kalian akan mempelajari ketiga aturan tersebut pada artikel lain secara khusus pada materi ihwal Teori Kinetik Gas.

Lalu bagaimana cara kita menghitung perubahan volume gas? Untuk menghitung perubahan volume gas, kita perlu memerhatikan keadaan tekanan dan volume gas. Jika tekanan gas dianggap konstan, maka akan terjadi pemuaian volume. Besarnya pemuaian volume gas sanggup dicari dengan persamaan diberikut.

V = V0(1 + γ∆T)

Berbeda dengan zat cair, koefisien muai pada tiruana gas bernilai 1/273 K atau γ = 1/273 K, sehingga persamaan di atas menjadi:

V	=	V0	1	+	1	∆T	… Pers. (5)
					273

Dari persamaan (3), maka kita mendapat persamaan diberikut.

∆V	=	1	Vo∆T	………...… Pers. (6)
		273

Keterangan:

∆V = perubahan volume gas (liter)

V = volume gas sehabis digerahkan (liter)

V0 = volume gas mula-mula (liter)

misal Soal dan Pembahasan

Untuk mengetahui penerapan persamaan pemuaian volume baik pada zat padat, cair maupun gas, silahkan kalian pelajari beberapa teladan soal dan pembahasannya diberikut ini.

1. Sebuah besi bervolume 1 m3 digerahkan dari 0oC hingga 1.000oC. Jika massa besi pada suhu 0oC yaitu 7.200 kg dan koefisien muai panjangnya 1,1 ×10-5/oC, hitunglah massa jenis besi pada suhu 1.000oC.

Penyelesaian:

Diketahui:

V0 = 1 m3

γ = 3α = 3(1,1 × 10-5) = 3,3 × 10-5/oC

ρ = 7.200 kg/m3

∆T = 1000oC – 0oC = 1000oC

Ditanyakan: massa jenis besi sehabis digerahkan

Jawab:

□ Volume besi sehabis digerahkan adalah:

V = V0(1 + γ∆T)

V = 1[1 + (3,3 × 10-5)(1000)]

V = 1(1 + 3,3 × 10-2)

V = 1(1 + 0,033)

V = 1(1,033)

V = 1,033 m3

□ Sesudah digerahkan, volume benda berubah tetapi massanya tetap.

ρ	=	m
		V

ρ	=	7200 kg
		1,033 m3

ρ

=

6.969,99 kg/m3

Jadi, massa jenis besi menjadi 6.969,99 kg/m3.

2. Sebuah bola yang mempunyai volume 50 m3 jika digerahkan hingga mencapai temperatur 50oC. Jika pada kondisi awal, kondisi tersebut mempunyai temperatur 0oC, tentukanlah volume final bola tersebut sehabis terjadi pemuaian (diketahui α = 17 × 10-6/K).

Penyelesaian:

Diketahui:

V0 = 50 m3

∆T = 50oC – 0oC = 50oC = 323 K

γ = 3α = 3(17 × 10-6/K) = 51 × 10-6/K

Ditanyakan: V = …?

Jawab:

γ	=	∆V
		V0∆T

∆V = γV0∆T

∆V = (51 × 10-6)(50)(323)

∆V = 823.650 × 10-6

∆V =0,82 m3

Pertambahan volume yaitu selisih volume final dengan volume mula-mula. Maka volume hasilnya yaitu sebagai diberikut.

∆V = V – V0

V = ∆V + V0

V = 0,82 m3 + 50 m3

V = 50,82 m3

Jadi, volume final bola sehabis pemuaian yaitu 50,82 m3.

3. Volume air raksa pada suhu 0oC yaitu 8,84 cm3. Jika koefisien muai volume air raksa yaitu 1,8 × 10-4/oC, berapakah volume air raksa sehabis suhunya dinaikkan menjadi 100oC?

Penyelesaian:

Diketahui:

V0 = 8,84 cm3

γ = 1,8 × 10-4/oC

∆T = (100 – 0) = 100oC

Ditanyakan: V = …?

Jawab:

Untuk mencari V, kita sanggup memakai rumus:

V = V0(1 + γ∆T)

V = 8,84[1 + (1,8 × 10-4)(100)]

V = 8,84(1 + 1,8 × 10-2)

V = 8,84(1 + 0,018)

V = 8,84(1,018)

V = 8,99 cm3

Jadi, volume air raksa sehabis digerahkan menjadi 8,99 cm3.

4. Volume gas pada suhu 27oC yaitu 300 cm3. Berapakah volume gas kalau suhunya diturunkan menjadi 15oC pada tekanan sama?

Penyelesaian:

V0 = 300 cm3

T0 = 27oC

T = 15oC

Ditanyakan: V ketika 15oC

Jawab:

Untuk mencari volume pada suhu 15oC, kita sanggup memakai persamaan diberikut.

V	=	V0	1	+	1	∆T
					273

V	=	300	1	+	1	(15 – 27)
					273

V	=	300	1	+	-12
					273

V = 300[1 + (-0,044)]

V = 300(0,956)

V = 286,8 cm3

Jadi, volume gas ketika bersuhu 15oC yaitu 286,8 cm3.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :