Pemuaian
Kalian telah mengetahui bahwa kalor adalah bentuk
energi yang dapat meningkatkan suhu suatu benda
menjadi lebih panas. Adakah sifat benda lainnya
yang dapat dipengaruhi oleh kalor?
Cobalah kalian perhatikan jendela yang ada di
ruang kelas. Kaca-kaca yang terpasang di jendela
tersebut apakah dipasang dengan pas atau dibuat
sedikit lebih longgar dari dudukannya (misalnya besi
atau kayu)? Mengapa dilakukan demikian? Apakah
ada hubungannya dengan bertambah panjang atau
luasnya kaca atau besi dudukan tersebut?
Pemuaian
Pemasangan kaca dan jendela yang kalian
perhatikan tadi berkaitan dengan apa yang disebut
sebagai pemuaian. Contoh peristiwa pemuaian
lainnya adalah perubahan naik turunnya air raksa
pada termometer ruang, pemasangan kaca dan
keramik yang agak longgar, gelas yang pecah karena
ditaruh air yang sangat panas, dan balon udara yang
bisa terbang. Apakah pemuaian itu? Apakah ada
hubungannya dengan kalor?
Pemuaian terjadi di kehidupan kita sehari-hari,
baik disadari maupun tanpa kita sadari. Pemuaian
adalah peristiwa memuai, di mana suatu benda
ukurannya membesar, baik panjang, lebar, tinggi,
luas, maupun volume yang dipengaruhi kalor.
Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair dan gas.
Menurut kalian, apakah benda yang satu
dengan lainnya memiliki besar pemuaian yang sama
atau berbeda? Tentu saja berbeda. Ada benda yang
sangat mudah memuai sehingga kenaikan suhu
sedikit saja sudah cukup membuat ukuran benda
yang dapat diamati mata. Sebaliknya ada benda yang
sulit memuai sehingga meskipun suhu bertambah
cukup besar, ukuran benda hampir tidak mengalami
perubahan.
Cara mengukur besarnya pemuaian pada bendabenda akan kita bahas pada subbab ini. Dengan
mengetahui nilai pemuaian secara detail, kita dapat
memikirkan aplikasi sifat pemuaian tersebut yang
bermanfaat untuk manusia.
Pemuaian Zat
Pernahkah rumah kalian mati lampu dikarenakan
terjadi pembebanan listrik karena memasang
alat-alat rumah tangga yang terlalu banyak? Atau
terjadi konsleting pada kabel di atap rumah yang
menyebabkan mati lampu agar tidak terjadi
kebakaran di rumah? Tahukah kalian mengapa bisa
terjadi mati lampu atau putus arus listrik di rumah?
Apakah ada alat khusus yang mampu mengatur
secara mandiri jika tejadi pembebanan berlebih atau
hubungan pendek pada rangkaian listrik? Mari kita
cari tahu pada bagian ini dengan antusias.
Secara alamiah jika suatu benda dipanaskan
maka akan terjadi pemuaian. Sebaliknya, jika benda
didinginkan, atau suhu panas menurun maka akan
terjadi penyusutan. Pada tingkat yang lebih kecil
atau molekuler atau atomik, apa yang terjadi ketika
benda padat, misalnya logam, dipanaskan? Pada
suhu yang tinggi atom-atom dan molekul-molekul
penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat
dari biasanya sehingga mengakibatkan logam
tersebut akan memuai ke segala arah. Pemuaian ini
menyebabkan volume logam bertambah besar dan
kerapatannya menjadi berkurang.
Atas dasar itulah, para ahli konstruksi dan
desain bangunan, jembatan, dan jalan raya harus
memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan
bahan karena perubahan suhu. Seperti pemasangan
besi pada jembatan maupun rel kereta api tidak
boleh disusun terlalu rapat dan perlu ada rongga.
Tujuannya agar besi tidak melengkung saat siang
hari atau suhu panas, sehingga bisa mencegah
terjadinya kecelakaan. Atas dasar itu lah pula ahli
listrik membuat alat yang dinamakan bimetal (logam
ganda) yang menjadi bagian dari alat pemutus aliran
listrik atau sekring dibuat sehingga membuat rumah
kalian mati lampu jika terjadi arus pendek. Apakah
kalian tahu cara kerja bimetal?
Aktivitas 3.4 yang telah kalian lakukan di
atas adalah percobaan sederhana dari sistem kerja
bimetal (Gambar 3.16) yang dibuat berdasarkan
sifat pemuaian zat padat. Bimetal antara lain
dimanfaatkan pada termostat atau sekering listrik.
Termostat adalah sistem alat yang dapat memutus
atau menyambung arus listrik.
Pemuaian Panjang
Pemuaian panjang adalah yang terjadi pada satu
bagian sisi pada benda, misalnya pemuaian yang
terjadi pada panjang suatu logam. Apakah jenis
logam yang berbeda mengalami pemuaiannya
berbeda atau sama? Tentu saja berbeda. Antara
logam aluminium, tembaga, maupun baja, ketika
dipanaskan mana yang lebih cepat memuai?
Perhatikan nilai koefisien muai panjang yang tertulis
dalam Tabel 3.2.
Kaitkan dengan hasil pengamatan kalian. Logam
yang paling cepat memuai, memiliki koefisien muai
panjang paling besar atau paling kecil?
Pemuaian Luas
Pemuaian luas adalah pemuaian yang terjadi pada
kedua arah sisi-sisi benda. Pemasangan pelat-pelat
logam selalu memperhatikan terjadinya pemuaian
luas. Pemuaian luas memiliki koefisien muai sebesar
dua kali koefisien muai panjang. Berdasarkan data
dalam Tabel 3.2, lempengan baja memiliki koefisien
muai luas sebesar 0,000022/°C. Kita tinggal
menghitung dua kali dari koefisien panjang baja.
Bagaimana pemuaian benda-benda yang
berdimensi tiga (memiliki jangkauan pandang
mencakup panjang, lebar, dan tinggi) jika dipanaskan?
Misalkan saja balok baja, kaca jendela, atau lainnya
yang kalian temukan sehari-hari. Pemuaian ruang
memiliki koefisien muai tiga kali koefisien muai
panjang. Balok baja bila dipanaskan akan memuai
dengan koefisien muai sebesar 0,000033/°C
Pemuaian Zat Cair
Zat cair juga mengalami pemuaian ketika
dipanaskan. Zat cair relatif lebih mudah teramati
dibanding zat padat. Salah satu contohnya adalah
pembuatan termometer yang memanfaatkan sifat
pemuaian zat cair di dalamnya. Dapatkah kalian
menjelaskan mengapa alkohol dan air raksa dipilih
sebagai pengisi pipa kapiler dalam termometer?
Pemuaian Zat Gas
Seperti halnya zat cair, gas juga akan mengalami
pemuian jika diberikan kalor dalam jumlah
tertentu. Sifat pemuaian gas dapat kita manfaatkan
dalam kehidupan sehari-hari, misalnya untuk
menerbangkan balon udara, memompa ban sepeda
tidak perlu terlalu kencang dan jangan meletakkan
balon di tempat yang panas.
