Pemuaian Benda Padat

I.        Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum yang akan dilaksanakan adalah:

1.      Mengetahui pemuaian yang terjadi pada benda padat.

2.      Mengetahui bagaimana cara benda padat dapat memuai.

II.      Landasan Teori

A.      Pengertian Pemuaian

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. Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan  pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi  pemuaian volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai volumenya sama dengan 1/273. Pemuaian yang terjadi pada tiga zat yaitu:

1.       Pemuaian pada zat padat

Dalam Pemuaian pada zat padat terbagi menjadi 3 jenis, yaitu :

a.         Pemuaian panjang

b.        Pemuaian luas

c.         Pemuaian volume

2.       Pemuaian pada zat cair

Ternyata Pada zat cair, hanya terjadi pemuaian volume. Khusus untuk air, pemuaian tidak berlaku pada suhu 0°C sampai dengan 4°C karena pada selang suhu tersebut volume air mengalami penyusutan. Sifat air itu dinamakan anomali air.

3.       Pemuaian pada zat gas

Seperti halnya zat cair, zat gas pun juga hanya mengalami pemuaian volume.

 Berdasarkan jenisnya pemuaian ada tiga jenis yaitu:

1.         Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Contoh  benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kawat kecil yang panjang sekali. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu panjang awal  benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu  benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan. Secara matematis persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan panjang benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu adalah:

Bila ingin menentukan panjang akhir setelah pemanasan maka digunakan persamaan sebagai berikut:

2.         Pemuaian Luas

 Pemuaian Luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis. Seperti halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

Untuk menentukan pertambahan luas dan volume akhir digunakan persamaan sebagai berikut:

 3.         Pemuaian volume

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang. Sebagaimana yang telah dijelskan diatas bahwa khusus gas koefisien muai volumenya sama dengan 1/273. Persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan volume dan volume akhir suatu  benda tidak jauh beda pada perumusan sebelum. Hanya saja beda pada lambangnya saja. Perumusannya adalah sebagai berikut: 

 B.       Manfaat Pemuaian

Dalam kehidupan sehari-hari kita, kita dapat menemukan beberapa contoh dari manfaat pemuaian tersebut. Berikut ini adalah beberapa manfaat pemuaian yang ada dalam kehidupan sehari-hari kita yaitu:

1.       Pemasangan Roda Baja

Ban baja yang berdiameter lebih kecil dari pelek roda ketika ingin dipasang harus dimuaikan lebih dulu untuk mempermudah.

2.       Pengelingan

Pengelingan adalah proses penyambungan dua plat logam menggunakan palu khusus. Kedua plat yang akan disambung. Paku keling yang sudah dipanaskan hingga membara kemudian digunakan untuk menyambung, setelah itu dipukul hingga rata. Pada saat dingin kembali, paku menyusut dan kedua plat dapat tersambung erat. Pengelingan sering dilakukan pada pembuatan jembatan, pabrik otomotif, pembuatan badan kapal laut, mobil, dan pesawat terbang.

 3.      Membuka tutup botol logam

Botol kaca yang memiliki tutup logam sering kali sukar untuk dibuka. Untuk membukanya, tutup botol dipanaskan terlebih dahulu dengan api. Ketika dipanaskan, tutup botol logam akan memuai lebih cepat dari pada botol kaca sehingga tutup akan longgar dan mudah dibuka.

4.        Keping bimetal

Bimetal artinya dua buah logam. Keping bimetal adalah dua keping logam yang memiliki koefisien muai panjang berbeda (biasanya kuningan dan besi) yang dikeling menjadi satu. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu. Pada suhu normal panjang kedua logam sama, jika suhunya naik, kedua logam memuai dengan pertambahan panjang yang berbeda, akibatnya keping bimetal membengkok ke arah logam yang mempunyai koefisien terkecil. Pembengkokan bimetal dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan misalnya saklar alarm bimetal, atau termometer bimetal.

C.      Gejala Pemuaian dalam Kehidupan Manusia

Pemuaian pada benda-benda memiliki pengaruh yang berbeda-beda. Ada yang dampaknya baik bagi manusia, namun ada pula yang tidak baik. Berikut ini adalah beberapa contoh dari gejala pemuaian dalam kehidupan manusia seperti:

1.       Pemuaian pada sambungan rel kereta api

Pemasangan sambungan rel kereta api dibuat dengan renggang, agar terdapat ruang untuk pemuaian rel di siang hari. Hal ini dilakukan untuk mencegah agar rel kereta tidak melengkung ketika memuai karena dapat membahayakan perjalanan kereta api.

2.       Sambungan jembatan baja dan konstruksi baja bangunan

Di antara sambungan baja pada jembatan dan konstruksi bangunan selalu dibuat celah, karena celah itu dipergunakan untuk memberikan ruang bagi pemuaian disiang hari.

3.       Kabel telepon atau listrik 

Kabel telepon atau listrik yang dipasang di antara dua tiang selalu dibuat kendor, untuk mencegah agar kabel tidak putus ketika terjadi penyusutan di malam hari karena turunnya suhu.

4.       Pemuaian kaca jendela

Ukuran bingkai jendela selalu dibuat sedikit lebih besar daripada ukuran kaca. Hal ini terjadi dimaksudkan untuk memberi ruang bagi pemuaian kaca di siang hari. Jika tidak ada ruang untuk pemuaian maka, kaca bisa pecah saat terjadi pemuaian.

III.    Alat dan Bahan

            Alat dan bahan yang di gunakan dalam praktikum ini meliputi:

·      Moeschen Broke (Alat muai panjang)

·      Spritus

·      Lampu Spritus

·      Penggaris 30 cm

·      Serbet

·      Penjepit/ Tang

·      Batang Aluminium

·      Batang Besi

·      Batang Kuningan

·      Korek api

·      Air 1 botol sedang

IV.     Cara Kerja

1.        Persiapkan alat dan bahan dalam keadaan bersih dan kering.

2.     Diukur panjang dari masing-masing logam (Lo) yang ingin dipanaskan dan diletakkan pada alat Moeschen Broke.

3.        Tuangkan spritus pada tempatnya.

4.       Nyalakan spritus pada rangkaian Moeschen Broke selama kurang lebih 10 menit.

5.       Amati perubahan yang terjadi, lihat pertambahan panjang pada jarum lalu kemudian catat.

6.       Buat hasil pengamatan pada tabel.

7.       Buat kesimpulan.

V.      Hasil Pengamatan/ Hasil Kerja

Hasil pengamatan dapat dilihat dalam tabel pengamatan berikut:

TABEL PENGAMATAN

No.	Nama Bahan/ Objek	Waktu	Panjang awal benda (Lo) Derajat awal	Panjang benda setelah dipanaskan Derajat akhir
1.	Aluminium	10 menit	20 cm – 0o	20,4 cm – 15o
2.	Kuningan	10 menit	20 cm – 0o	20, 2 cm – 11o
3.	Tembaga	10 menit	20 cm – 0o	20,1 cm – 5o

VI.    TUGAS

Pertanyaan:

1.         Apa yang terjadi ketika benda/ objek dipanaskan?

Jawab:

Ketika benda/ objek berupa aluminium, kuningan, dan tembaga dipanaskan terjadi proses pemuaian benda padat, yang mana terjadi perubahan panjang benda karena pengaruh perubahan suhu.

2.     Bandingkan ketiga bahan dan amati/ ukuri, benda mana yang pemuaiannya lebih cepat dan paling lambat?

Jawab:

Berdasarkan pengamatan kami dari ketiga bahan tersebut yaitu aluminium, kuningan, dan tembaga yang mengalami pemuaian lebih cepat ialah aluminium. Aluminium dari hasil praktikum kami yang semula panjang awal benda 20 cm dengan suhu  0^o setelah dipanaskan 10 menit panjang benda berubah menjadi 20,4 cm dengan suhu meningkat 15^o. Sedangkan yang mengalami pemuaian paling lambat ialah besi. Karena ketika panjang awal benda 20 cm dengan suhu  0^o setelah dipanaskan dengan waktu yang sama pula yaitu 10 menit panjang benda hanya menjadi 20,1 cm dengan peningkatan  suhu 5^o.

3.       Diskusikan dengan kelompokmu apa saja fungsi/ kegunaan dari pemuaian?

Jawab:

Beberapa fungsi/ kegunaan dari pemuaian

1.        Pemasangan roda baja

Ban baja yang berdiameter lebih kecil dari pelek roda ketika ingin dipasang harus dimuaikan lebih dulu untuk mempermudah.

2.        Pengelingan

Pengelingan adalah proses penyambungan dua plat logam menggunakan palu khusus. Pengelingan sering dilakukan pada pembuatan jembatan, pabrik otomotif, pembuatan badan kapal laut, mobil, dan pesawat terbang.

3.        Membuka tutup botol logam

Botol kaca yang memiliki tutup logam sering kali sukar untuk dibuka. Untuk membukanya, tutup botol dipanaskan terlebih dahulu dengan api. Ketika dipanaskan, tutup botol logam akan memuai lebih cepat daripada botol kaca sehingga tutup akan longgar dan mudah dibuka.

4.        Keping bimetal

Keping bimetal adalah dua keping logam berbeda yang dikeling menjadi satu. Ketika dipanaskan, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih kecil, karena logam yang berbeda akan memiliki nilai koefisien muai yang berbeda pula. Saat di dinginkan, keping akan melengkung ke arah logam yang memiliki koefisien muai lebih besar.

VII.  Pembahasan

Pemuaian Panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Praktikum pemuaian kali ini bertujuan untuk mengetahui pemuaian yang terjadi pada benda padat dan cara benca padat tersebut dapat memuai. Praktikum pemuaian kali ini menggunakan logam yaitu aluminium, kuningan dan besi.

Ø  Percobaan pada Besi, Kuningan dan Aluminium

Percobaan ini dimulai dengan mengukur setiap panjang awal benda yaitu ketiga benda tersebut memiliki panjang sama 20 cm dengan derajat awal sama 0^o. Aluminium, kuningan dan besi dipanaskan dengan menggunakan spiritus selama 10 menit. Berdasarkan hasil pengamatan dari percobaan ini ternyata masing-masing benda mengalami perubahan suhu yang berbeda-beda. Hal ini membuktikan adanya penyerapan kalor atau panas pada logam. Akan tetapi, pertambahan panjang pada logam besi hanya sedikit yang semula panjang awal benda 20 cm dengan derajat awal 0^o setelah dipanaskan dengan waktu 10 menit panjang benda hanya menjadi 20,1 cm dengan peningkatan  suhu 5^o yang mana perubahan panjangnya hanya 0,1 cm.

Besi merupakan benda yang memiliki molekul yang lebih padat dibandingkan dengan aluminium dan kuningan, hal ini menyebabkan besi sulit untuk mengalami pemuaian.

Kuningan merupakan benda yang memiliki molekul yang lebih renggang dibandingkan dengan besi, hal ini dapat terlihat bahwa yang semula panjang awal benda 20 cm dengan suhu  0^o setelah dipanaskan 10 menit panjang benda berubah menjadi 20,2 cm dengan derajat meningkat 11^o .

Namun, Aluminium merupakan benda yang memiliki molekul yang lebih renggang lagi dibandingkan dengan besi dan kuningan, hal ini menyebabkan aluminum lebih mudah untuk mengalami pemuaian dari pada besi dan kuningan. Ini terbukti dari data hasil pengamatan bahwa yang semula panjang awal benda 20 cm dengan suhu  0^o setelah dipanaskan 10 menit panjang benda berubah menjadi 20,4 cm dengan derajat meningkat 15^o. Lain halnya dengan besi yang mengalami perubahan panjang hanya 0,1 cm, sementara itu kuningan mengalami perubahan panjang 0,2 cm, sedangkan aluminium mengalami perubahan panjang 0,4 cm.

VIII.  Kesimpulan

Pemuaian adalah bertambah ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambah ukuran suatu benda dikarenakan benda tersebut menerima kalor.

Berdasarkan dari hasil pengamatan kami, benda dapat mengalami pemuaian ketika benda tersebut dipanaskan, yang mana pemuaian yang terjadi pada ketiga benda padat tersebut yaitu aluminium, kuningan, dan tembaga memiliki taraf perubahan panjang dan derajat suhu yang berbeda-beda.

Dari ketiga benda padat tersebut, benda yang mengalami pemuaian lebih cepat ialah aluminium sedangkan yang mengalami pemuaian lebih lambat adalah besi. Hal ini dikarenakan besi memiliki molekul yang lebih padat dibandingkan dengan aluminium dan kuningan. Sedangkan aluminium merupakan benda yang memiliki molekul yang lebih renggang dibandingkan dengan besi dan kuningan

IX.              Kesan dan Saran

1.         Kesan

Kesannya pada saat  melaksanakan kegiatan praktikum tentang proses pemuaian jadi timbul rasa ingin tahu mengenai proses pemuaian tersebut.

2.         Saran

• Untuk mendapatkan hasil yang sesuai dan memuaskan lakukanlah percobaan dengan teliti.
• Untuk mencapai praktikum yang lebih baik, waktu harus dipergunakan dengan sebaik-baiknya.
• Jika masih ada yang kurang dalam laporan kami, mohon diberi petunjuk agar pada praktikum selanjutnya bisa lebih baik.

X.              Dokumentasi Hasil Praktikum

 XI.    Daftar Pustaka

Bachray, Ilyas. 2013. Muai Panjang Benda Padat. (Online). Tersedia: http://ilyasbachray-forestry.blogspot.com/2013/09/muai-panjang-benda-padat.html, (20 Desember 2014).

       Rizkhan, Aulia. 2013.  Laporan Praktikum Fisika Dasar Muai Panjang Benda. (Online).   
                       Tersedia: https://www.academia.edu/8960977/Laporan-praktikum-fisika-dasamuai-  
                       panjang-benda-padat, (20 Desember 2014).

LAMPIRAN 1

DAFTAR HADIR PRAKTIKUM

NO.	NAMA	NIM	KETERANGAN
1.	Ahmad Jumaidi	11862060995	Hadir
2.	M. Fahnor	11862060917	Hadir
3.	Aina Ariyanti	11862060851	Hadir
4.	Hilda Inayah	11862061075	Hadir
5.	Noor Salimah	11862060812	Hadir
6.	Wira Retmayiti	11862060923	Hadir

LAMPIRAN 2

a.         Foto anggota kelompok dalam  kegiatan  praktikum 

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS ACHMAD YANI

BANJARBARU

2014

 Semoga bermanfaat bagi seluruh pembaca

Wassalaammu'alaikum Wr. Wb

@_@
Sampai jumpa diedisi praktikum selanjutnya, OK  ^_-   (y)