Laporan pengamatan Pemuaian

Kali ini gue bakalan ngepost tugas gue aja, fisika bab pemuaian, yukk marii

I.             Latar Belakang

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran atau besar suatu benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada benda tersebut. Atau pemuaian juga dapat dikatakan sebagai bertambahnya panjang, luas, dan volume suatu benda karena pengaruh kalor (panas).  Kenaikan suhu mengakibatkan benda tersebut mendapatkan tambahan energi  berupa kalor yang menyebabkan molekul-molekul pada benda tersebut bergerak lebih cepat. Setiap zat mempunyai kemampuan muai yang berbeda beda.

Gas misalnya mempunyai kemampuan muai lebih besar diabanding zat padat dan cair. Sedangkan zat cair kemampuan muainya lebih besar dibanding zat padat.

Seperti yang telah disebutkan diatas, pemuaian dibagi menjadi tiga jenis, yaitu pemuaian zat padat, cair dan gas, namun pada kali ini kita hanya akan membahas pemuaian yang terjadi pada zat padat saja. Pemuaian yang terjadi pada zat padat dibagi menjadi tiga, yaitu pemuaian panjang, luas, dan volume.

Setiap zat padat mempunyai besaran yang disebut koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat adalah angka yang menunjukkan pertambahan panjang zat apabila suhunya dinaikkan sebesar 1°C. Makin besar koefisien panjang suatu zat apabla dipanaskan, maak makin besar perubahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, semakin kecil koefisien muai panjang suatu zat maka semakin kecil pula pertambahan panjangnya.

Contoh yang dapat kita lihat pada penerapan konsep muai panjang adalah pada pemasangan rel kereta api yang sengaja dibuat renggang. Hal ini dikarenakan rel kereta api terbuat dari besi, pada siang hari rel kereta api tersebut akan terkena sinar matahari langsung yang berarti besi tersebut menerima kalor dan akan melakukan muai panjang. Apabila pada pemasangan rel kereta api tidak dibuat renggang, maka pada saat siang hari rel akan memuai dan menyebabkan tabrakan pada rel kereta api dan rel kerata api akan membengkong yang akan membahayakan pengguna kereta api.

Selin itu, ada juga teori yang menggunakan konsep muai panjang ini yang sangat berguna bagi kehidupan sekarang yaitu teori/konsep bimetal. Bimetal adalah alat yang terbuat dari dua jenis logam yang memiliki koefisien muai panjang yang berbeda yang direkatkan menjadi satu. Saat dipanaskan, bimetal ini akan melengkung kearah salah satu logam yang lebih tepatnya akan melengkung kearah logam yang memiliki koefisien muai panjang lebih kecil.

 Mengapa hal tersebut bisa terjadi?hal ini tentusaja sangat berkaitan dengan perbedaan koefisien muai panjang yang terdapat pada kedua logam tersebut. Logam yang memiliki koefisien muai panjang lebih besar akan melengkung lebih cepat jika dibandingkan dengan logam yang memiliki koefisien muai lebih kecil. Hal itulah yang menyebabkan bimetal akan melengkung ke arah logam yang memiliki koefisien muai lebih kecil. Banyak sekali peralatan yang menggunakan konsep bimetal ini sebagai cara kerja perlatan tersebut.

Untuk muai luas, terjadi pada benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan terjadi pemuaian dalam arah panjang dan lebar. Hal ini berarti lempengan tersebut mengalami perubahan luas atau pemuaian luas.

Contoh pemuaian luas yang dapat kita temukan pada kehidupan sehari hari adalah pemasangan kaca pada bingkai jendela yang dibuat renggang. Seperti yang terjadi pada rel kereta api tadi, bingkai jendela kaca dibuat renggang agar apabila pada siang hari, kaca yang terkena terik matahari melakukan muai luas karena kaca berbentuk lempengan, kaca bisa memuai sempurna, karena apabila tidak diberi sela pada kaca tersebut, saat kaca memuai, tidak aka nada ruang yang cukup sehingga kaca akan pecah.

Sedangkan pada muai volume,atau yang kadang kita sebut sebagai muai runag, zat padat mempunyai tiga dimensi yaitu panjang, lebar dan tinggi. Muai volume adalah bertambahnya panjang, lebar, dan tinggi zat tersebut. Karena muai volume merupakan penurunan dari muai panjang, maka muai volume juga tergantung dari jenis zat.

Contoh pada kehidupan sehari hari yang dapat kita temui dari penerapan konsep pemuaian volume adalah pada saat kita menuangkan air panas langsung pada gelas kaca yang bekas diisi air dingin, maka gelas kaca tersebut akan pecah, mengapa demikian? Hal ini terjadi karena pemuaian volume yang terjadi pada bagian dalam gelas tidak sama dengan pemuaian yang terjadi pada bagian luar gelas, bagian dalam gelas memuai lebih dulu atau lebih cepat dari pemuaian yang terjadi pada bagian luar gelas sehingga menyebabkan gelas tersebut pecah.

Begitu pula ynag terjadi sebaliknya, apabila gelas diisi dengan air dingin setelah berisikan air panas, hal ini juga sdisebabkan oleh hal yang sama, penyusutan yang terjadi pada bagian dalam gelas tidah berbarengan dengan  bagian luar gelas. Bagian luar gelas menyusut lebih lama dibandingkan dengan bagian dalam gelas sehingga menyebabkan gelas tersebut pecah.

Seperti yang telah dijelaskan diatas, pemuaian juga terjadi pada zat cair dan gas. Contoh pemuaian yang terjadi pada zat cair adalah saat kita merebus air pada sebuah panci. Pada saat awal kita merebus air, tampak bahwa air masih muat didalam panci. Pada saat itu, panci dan air sama sama mengalami pemuaian. Namun mengapa saat air telah mendidih, air justru tumpah dari panci? Hal ini disebabkan karena koefisien muai zat cair lebih besar daripada zat padat yang dalam hal ini adalah panci yang terbuat dari alumunium.

Namun, peristiwa pemuaian pada air sedikit lenih berbeda. Saat air dipanaskan dari suhu 0°C sampai 4°C, volume air justru menyusut dan mencapai volume minimal dan kerapatan maksimal pada suhu 4°C. kemudian setelah mencapai suhu 4°C, air akan memuai apabila terus dipanaskan. Pada zat cair hanya bisa terjadi pemuaian volume saja, tidak dapat mengalami pemuaian panjang dan luas.

Sama dengan zat cair, zat yang berupa gas juga hanya mengalami pemuaian berupa pemuaian volume tanpa pemuaian panjang dan luas karena salah satu sifat gas adanya perubahan volume dan selalu mengisi seluruh ruangan. Hal ini dapat diamati ketika kamu menuangkan air panas kedalam botol pelastik. Gas di  dalam botol pelastik akan memuai sehingga akan mempengaruhi bentuk botol. Namun, ketiak botol pelastik yang berisi air panas kemudian disiram dengan air es, maka udara akan menyusut dan bentuk botol akan kembali pada bentuk semula.

Sebenarnya masih banyak lagi contoh penerapan konsep pemuaian yang dapat kita lihat pada kehidupan sehari hari, namun hanya saja kita kurang memahami apa apa saja benda yang menerapkan konsep pemuaian tersebut. Dalam makalah ini, saya akan menunjukkan beberapa peralatan rumah tangga yang menerapkan konsep pemuaian.

II.            Tujuan

Tujuan dari dibuatnya makalah ini adalah untuk memenuhi tugas yang diberikan oleh guru pembimbing pada siswa dan juga untuk mengetahui mengenai konsep pemuaian dan barang alat alat apa saja yang ada disekitar kita yang menerapkan konsep pemuaian. Makalah ini juga memberikan informasi mengenai konsep kerja dari bimetal.

III.          Permasalahan

Datalah semua alat alat yang terdapat dirumahmu yang menerapkan konsep pemuaian dan lakukan analisis tentang cara kerja alat tersebut, dan konsep pemuaian yang terkandung pada setiap alat.

IV.          Pembahasan dan Analisis data

a.    Alat alat yang menggunakan konsep pemuaian :

1.    Rice cooker

2.    Setrika listrik

3.    Lampu sein kendaraan

4.    Kulkas (Lemari Pendingin)

5.    Termometer

b.    Konsep kerja :

1.    Rice cooker
Konsep kerja rice cooker modern memang lebih baik karena sekarang ini telah dilengkapi dengan sensor panas untuk mendeteksi nasi yang dimasak sudah matang atau belum. Dalam mendeteksi kematangan nasi cara kerja rice cooker adalah dengan menggunakan sifat air yang memiliki titik didih 100 derajat celcius. Di bagian bawah rice cooker terdapat sebuah termostat bimetal. Termostat akan mendeteksi apakah air sudah mencpai titik didihnya atau belum. Ketika air sudah mencpai titik didhnya, rice cooker akan mempertahankannya beberapa saat (membiarkan semua air menguap)lalu menurunkan suhu menjadi sekitar 60 derajat celcius sehingga suhu didalam panci kan bertahan untuk menghangatkan nasi didalamnya.

2.    Setrika Listrik
Pada setrika listrik, timgkat panas tertentu akan menyebabkan bimetal yang terdapat didalamnya melengkung sehingga kontak listriknya terputus. Terputusnya kontak listrik menyebabkan suhu setrika menurun dan bersamaan dengan itu bimetal kembali lurus sehingga kontak listrik tersambung lagi. Dengan cara kerja alat seperti ini tingkat panas pada setrika tidak akan melampaui batas panas maksimum yang ditetapkan.

3.    Lampu sein kendaraan

Lampu sein akan berkedip untuk memberitahukan kepada pengendara lain bahwa kita akan mengubah arah kendaraan. Lampu sein akan berkedip karena sebuah relay yang terdapat pada sirkuit listrik, dimana arus listrik akan membuka dan menutup sebuah bidang / titik sentuh secara bergantian, sehingga lampu sein dapat berkedip dan menandakan bahwa pengendara akan berubah arah. Berdasarkan prinsip kerjanya, kedipan lampu sein dapat dibagi menjadi beberapa tipe seperti tipe kapasitor, tipe contact point dan tipe transistor. Untuk tipe kapasitor, kapasitor secara otomatis mengatur elektromagnet sehingga lampu sein dapat berkedip.

4.    Kulkas  (Lemari Pendingin)
Termostat yang biasa melengkapi kulkas memanfaatkan suatu cairan asiri.Uap cairan ini akan memberi tekanan yang merupakan umpan balik bagi relai untuk menjalankan atau mematikan kompresor. Pesawat AC untuk rumah tangga menggunakan termostat yang memberikan umpan balik berupa selisih tegangan listrik kepada pemanas atau kompresor pendingin. Untuk gedung besar, lazimnya digunakan termostat pneumatik berupa tabung tembaga yang berisi udara. Isyarat tekanan udara akan merupakan umpan balik bagi pemanas atau kompresor pendingin.

5.    Termometer

terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan air raksa di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Adapun cara kerja secara umum adalah sebagai berikut, sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal. kemudian, perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon air raksa dengan perubahan volume. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun. Kemudian skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan.

V.          Kesimpulan

1.    Pemuaian adalah bertambahnya ukuran atau besar suatu benda karena kenaikan suhu yang terjadi pada benda tersebut.

2.    Gas misalnya mempunyai kemampuan muai lebih besar diabanding zat padat dan cair. Sedangkan zat cair kemampuan muainya lebih besar dibanding zat padat.

3.    Pemuaian sendiri dikelompokkan menjadi tiga, yaitu pemuaian pada zat padat, pemuaian pada zat cair, dan pada gas.

4.    Pemuaian pada zat padat juga dikelompokkan menjadi tiga, yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.

5.    Sedangkan pada zat cair dan gas hanya terjadi pemuaian volume saja.

6.    Pemuaian di pengaruhi oleh koefisien muai pada suatu zat tersebut, semakin besar koefisien muai zat tersebut, maka akan semkin besar pula pertambahan ukuran yang terjadi pada zat tersebut.

7.    Air memiliki keanehan yang disebut dengan sifat anomaly air yaitu, saat air dipanaskan dari suhu 0°C hingga 4°C, air bukannya memuai atau bertambah, namun justru menyusut. Namun jika terus dipanaskan air akan memuai.

8.    Bimetal adalah alat yang terbuat dari dua jenis logam yang memiliki koefisien muai panjang yang berbeda yang direkatkan menjadi satu.

VI.         Daftar Pustaka

·         Buku Pintar Belajar Fisika, SMA

·         Sarwanto, Rufaida Sufi Rufaida. 2013: FISIKA Peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Surakarta : Mediatama

·         http://mirzhamardiyah.blogspot.com/2014/09/pemuaian-fisika.html

·         http://brainly.co.id/tugas/97981

http://mafia.mafiaol.com/2012/08/penerapan-prinsip-pemuaian.html

Semoga bermanfaat :)