Pengertian Pemuaian Zat Padat Beserta Contohnya

Saya beritahu sebuah rahasia: zat padat dapat mengalami pemuaian. Berarti pula besi bisa melar. Ah, masak iya? Gejala ini memang sulit untuk diamati secara langsung, tetapi seringkali kita dapat melihat pengaruhnya. Pernahkah kamu melihat adegan sinetron atau film drama, saat sang artis menuangkan air panas ke dalam gelas, tiba-tiba gelas itu retak. Meskipun film, tetapi retaknya gelas karena dituang air panas itu adalah kejadian ilmiah. Hal itu terjadi karena adanya pemuaian yang tidak merata pada gelas itu.

Umumnya benda padat akan memuai/mengembang jika dipanaskan, dan sebaliknya, menyusut jika didinginkan. Pemuaian dan penyusutan ini terjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut.

Jika suatu benda padat dipanaskan, suhu benda tersebut akan naik (lawasss). Nah, ini yang tidak lawas (atau lawas, tapi kamu baru tahu): pada suhu yang tinggi, atom dan molekul penyusun benda padat tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga benda padat tersebut akan memuai ke segala arah.

Karena itulah para perancang bangunan, jembatan, rel kereta api, dan jalan raya, harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan bahan karena perubahan suhu.

Ambil contoh jembatan. Jembatan pada umumnya terdiri dari besi baja yang saling dirangkaikan satu dengan lainnya. Untuk itu, sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan lainnya, arus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan itu. Hal ini harus dilakukan agar sambungan besi baja tidak melengkung karena memuai akibat terik panas matahari atau menyusut di malam hari.

sambungan rel

Jika kamu perhatikan rel kereta api, pada sambungan antar relnya terdapat celah/rongga. Celah ini akan merapat pada siang hari karena baja rel memuai, dan merenggang pada malam hari karena baja rel menyusut.

Benda/alat yang dibuat berdasarkan sifat pemuaian zat padat contohnya adalah bimetal. Bimetal ini dimanfaatkan antara lain pada termostat.

Prinsip kerja termostat adalah sebagai berikut:

Apabila udara di ruangan dingin, maka keping bimetal akan menyusut, membengkok ke kiri, dan menyentuh logam biasa sehingga kedua ujungnya saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan rangkaian menjadi tertutup dan menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat.

Untuk mengontrol ruangan berpendingin, cara kerjanya pun sama. Saat suhu ruangan mulai panas, termostat akan membengkok dan menghubungkan rangkaian listrik sehingga pendingin akan kembali bekerja.

Koefisien Muai Panjang

Tahukah kamu bahwa jenis logam yang berbeda, pertambahan panjangnya benda karena pemuaiannya berbeda pula. Besaran yang menentukan pemuaian panjang suatu benda atau zat padat adalah koefisien muai panjang. Koefisien muai panjang suatu zat/benda padat adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang tiap satu satuan panjang zat/benda itu jika suhunya dinaikkan 1 derajat celcius.

Di bawah ini adalah tabel koefisien muai panjang pada berbagai macam benda padat. Contoh: jika 1 meter kaca mendapat penambahan suhu sebesar 1 derajat celcius, maka kaca akan bertambah panjang sebesar 0,000009 meter.

koefisien muai panjang

Bagaimana dengan pemuaian luas dan volume zat padat?

Jika kita memanasi suatu benda berbentuk lempengan, maka akan terjadi pemuaian pada kedua arah sisi-sisinya. Pemuaian semacam ini disebut sebagai pemuaian luas. Pemasangan pelat-pelat logam harus selalu memperhatikan pemuaian luas.

Koefisien muai pemuaian luas adalah sebesar dua kali koefisien muai panjang. Sementara benda-benda tiga dimensi (memiliki panjang, lebar, dan tinggi), akan mengalami muai ruang jika dipanaskan.

Saya beritahu satu rahasia lagi: pemuaian ruang memiliki koefisien muai sebesar tiga kali koefisien muai panjang

Dengan demikian, maka koefisien muai luas kaca adalah sebesar 0,000018. Dan koefisien muai ruang kaca sebesar 0,000027.