Jelaskan prinsip kerja 2 alat yang memanfaatkan konsep suhu dan pemuaian

KOMPAS.com - Pemuaian adalah peristiwa perubahan dimensi atau ukuran suatu benda akibat perubahan suhu.

Disadur dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia, dimensi yang dimaksud dapat berupa dimensi panjang, luas, dan volume.

Dimensi benda umumnya memuai jika mengalami kenaikan suhu, sedangkan menyusut jika mengalami penurunan suhu.

Setiap zat tersusun dari banyak partikel yang selalu bergetar. Ketika suhu bertambah, kecepatan getar meningkat, menyebabkan kebutuhan ruang antarpartikel bertambah pula.

Pemuaian juga terbagi menjadi tiga, yaitu:

Pemuaian pada zat padat

Pemuaian pada zat padat dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu:

Pemuaian terjadi di segala arah, sehingga panjang, luas, dan ukuran volume zat akan bertambah.

Untuk zat padat yang bentuknya memanjang dan berdiameter kecil, sehingga panjang benda jauh lebih besar daripada diameter seperti kawat. Pertamabahan luas dan volume akibat pemuaian dapat diabaikan.

Baca juga: Termometer dan Jenisnya

Sebaliknya, yang diperhatikan hanya pertambahan ukuran panjang.

Pemuaian yang hanya berpengaruh secara nyata pada pertambahan panjang zat disebut muai panjang.

Salah satu alat yang digunakan untuk menyelidiki mulai panjang zat padat adalah musschenbroek.

Alat tersebut mengukur muai panjang zat berbentuk batang. Salah satu ujung batang ditempatkan pada posisi tetap, sehingga ujung yang lain dapat bergerak bebas.

Ujung bebas akan mendorong sebuah jarum yang menunjuk ke skala saat memuai.

Besar pemuaian dapat dilihat dari skala yang ditunjuk jarum. Makin besar pemuaian, maka makin besar perputaran jarum pada skala.

Pertambahan panjang suatu zat secara fisis, yaitu:

• Berbanding lurus dengan panjang mula-mula
• Berbanding lurus dengan perubahan suhu
• Bergantung dari jenis zat

Pertambahan panjang setiap zat berbeda-beda bergantumg pada koefisien zat. Pertambahan panjang zat padat untuk kenaikan 1 derajat selsius lada zat sepanjang satu meter disebut koefisien muai panjang.

Baca juga: Suhu dan Termometer: Arti dan Jenisnya

Muai luas dapat diamati pada kaca jendela, pada saat suhu udara panas, dan suhu kaca menjadi naik sehingga terjadi pemuaian.

Maka kaca memuai lebih besar daripada pemuaian bingkainya, akibatnya kaca terlihat terpasang sangat rapat pada bingkai.

Benda yang mengalami muai luas akan menjadi lebih besar daripada semula.

Pemuaian yang terjadi pada benda padat jika ketebalannya jauh lebih kecil dibandingkan panjang dan lebarnya, maka yang terjadi adalah muai luas.

Pertambahan luas suatu zat bila dipanaskan akan:

1. Berbanding lurus dengan luas mula-mula
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu
3. Bergantung dari jenis zat

Jika benda yang dipanaskan berbentuk balok, kubus, atau benda pejal lainnya, muai volumlah yang harus diperhatikan.

Pertambahan volume suatu zat yang dipanaskan, secara fisis akan:

1. Berbanding lurus dengan panjang mula-mula
2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu
3. Bergantung dari jenis zat

Pemuaian pada zat cair

Pada zat cair umumnya yang berlaku adalah pemuaian ruang (volume).

Semakin tinggi kenaikan suhu, makin besar penambahan volume zat cair.

Pemuaian zat cair yang satu dengan yang lain umumnya berbeda, namin zat cair pada awalnya sama. Untuk seluruh zat cair pemuaian makin besar jika kenaikan suhu bertambah besar.

Pemuaian zat cair dimanfaatkan dalam penggunaan termometer zat cair, biasanya zat cair yang digunakan adalah raksa atau alkohol.

Sifat naik atau turun zat cair dalam pipa kapiler sebagai akibat pemuaian zat cair inilah yang digunakan untuk mengukur suhu.

Baca juga: Hukum Gravitasi Newton

Permukaan zat cair naik sepanjang pipa kapiler dan berhenti pada posisi tertentu yang sesuai dengan suhu benda.

Suhu terukur dinyatakan oleh skala yang berimpit dengan permukaan zat cair pada pipa kapiler tersebut.

Pemuaian yang terjadi pada zat cair adalah muai volume. Air yang keluar dari bejana merupakan indikasi perbedaan pemuaian yang berbeda antara zat padat dan cair.

Air yang tertumpah dari bejana menandakan pemuaian zat cair yang lebih besar dari muai zat padat.

• Penerapan pemuaian zat cair

Prinsip kerja termometer zat cair menggunakan prinsip dasar pemuaian zat cair. Naiknya permukaan raksa mengindikasikan adanya pemuaian.

Semakin besar panas yang diterima, semakin besar pula tingkat kenaikan raksa.

Hampir semua zat jika dipanaskan akan memuai dan jika didinginkan akan menyusut.

Namun, pada air tidak selalu terjadi seperti itu. Jika dipanaskan dari 0 derajat selsius sampai 4 derajat selsius, volumenya justru menyusut.

Sebaliknya, air akan memuai jika mengalami pendinginan dari 4 derajat selsius sampai 0 derajat selsius. Hal ini disebut anomali air.

Fenomena anomali air tersebut menjelaskan mengapa pada musim dingin, hanya air di permukaan danau yang menjadi es sedangkan di bagian bawah ikan-ikan masih berenang.

Lihat Foto britannica.com Ilustrasi pemuaian gas Pemuaian gas

Gas memiliki sifat yang berbeda dengan zat padat dan zat cair. Pada gas besaran volume selalu berhubungan dengan besaran lainnya, yaitu tekanan dan suhu.

Artinya perubahan suhu akan berpengaruh baik pada volume dan juga pada tekanan.

Baca juga: Hukum Kepler dalam Gerak Tata Surya

Namun, kita dapat membuat kondisi jika tekanan diusahakan selalu tetap, sehingga perubahan suhu hanya berpengaruh pada volume.

Sebaliknya, volume yang dijaga konstan sehingga perubahan suhu hanya berimbas pada tekanan.

Kedua keadaan tersebut berlaku dengan asumsi jumlah partikel penyusun gas tetap.