SUHU
Jika
kita membahas tentang suhu suatu benda, tentu terkait erat dengan panas atau
dinginnya benda tersebut. Dengan alat perasa, kita dapat membedakan benda yang
panas, hangat atau dingin.
Secara
sederhana suhu didefinisikan sebagai
derajad panas dinginnya suatu benda. Ada beberapa sifat benda yang berubah
apabila benda itu dipanaskan, antara lain adalah warnanya, volumnya, tekanannya
dan daya hantar listriknya. Sifat-sifat benda yang berubah karena dipanaskan
disebut sifat termometrik.
Suhu termasuk besaran pokok dalam fisika yang dalam S.I. bersatuan Kelvin.
Alat Ukur Suhu
Untuk
menyatakan suhu suatu benda secara kuantitatif diperlukan alat ukur yang
disebut termometer.
Ada
beberapa termometer yang menggunakan sifat perubahan volum karena pemanasan,
antara lain: Celcius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin. Masing-masing termometer
tersebut mempunyai ketentuan ketentuan tertentu dalam menetapkan nilai titik
didih air dan titik beku air pada tekanan 1 atm.
Dari
ketentuan tersebut diperoleh perbandingan skala dari keempat termometer
tersebut sebagai berikut:
Hubungan antara termometer Celcius dan Kelvin secara khusus
dapat dinyatakan:
Secara umum hubungan termometer yang satu dengan yang lain
adalah sebagai berikut:
PEMUAIAN
Pemuaian merupakan gerakan atom penyusun
benda karena
mengalami
pemanasan. Makin panas suhu suatu benda, makin cepat getaran antara tom
yang menyebar ke segala arah. Karena adanya getaran atom inilah yang
menjadikan benda tersebut memuai ke segala arah.
Pemuaian dapat dialami zat padat, cair, dan gas.
1. Pemuaian Zat Padat
a. Pemuaian Panjang
Pemuaian panjang
disebut juga dengan pemuaian linier.
Berdaasar
percobaan Musschenbroek, dimana dari hasil percobaannya disimpulkan bahwa
pertambahan panjang, zat padat yang dipanasi sebanding dengan panjang
mula-mula, sebanding dengan kenaikan suhu dan tergantung pada jenis zat padat.
Untuk membedakan sifat muai berbagai zat digunakan konsep koefisien muai.
Koefisien muai panjang atau koefisien
muai linier dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang
zat dengan panjang mula-mula zat, untuk tiap kenaikan suhu sebesar satu satuan
suhu. Jika koefisien muai panjang dilambangkan dengan α dan pertambahan panjang
ΔL, panjang mula-mula Lo dan perubahan suhu ΔT maka koefisien muai panjang
dapat dinyatakan dengan persamaan:
sehingga satuan
dari α adalah 1/K atau K⎻¹
b. Pemuaian Luas
Jika
zat padat tersebut mempunyai 2 dimensi (panjang dan lebar), kemudian dipanasi
tentu baik panjang maupun lebarnya mengalami pemuaian atau dengan kata lain
luas zat padat tersebut mengalami pemuaian. Koefisien muai pada pemuaian luas
ini disebut dengan koefisien muai luas
yang diberi lambang β.
Analog
dengan pemuaian panjang, maka jika luas mula-mula Ao, pertambahan luas ΔA dan
perubahan suhu ΔT, maka koefisien muai luas dapat dinyatakan dengan persamaan:
Berdasarkan
penurunan persamaan pemuaian luas, diperoleh nilai β = 2α.
c. Pemuaian Volum
Zat
padat yang mempunyai bentuk ruang, jika dipanaskan mengalami pemuaian volum.
Koefisien pemuaian pada pemuaian volum ini disebut dengan koefisien muai volum atau koefisien muai ruang yang diberi lambang 𝛾.
Jika
volum mula-mula Vo, pertambahan volum ΔV
dan perubahan suhu ΔT, maka koefisien muai volum dapat dinyatakan dengan
persamaan:
2. Pemuaian Zat Cair
Pada pembahasan sebelumnya telah
dijelaskan bahwa pada umumnya setiap zat memuai jika dipanaskan, kecuali air
jika dipanaskan dari 0℃ sampai 4℃, menyusut. Sifat keanehan air seperti itu
disebut anomali air.
Karena pada zat cair hanya mengalami pemuaian
volum, maka pada pemuaian zat cair hanya diperoleh persamaan:
3. Pemuaian Gas
Jika gas dipanaskan, maka dapat
mengalami pemuaian volum dan dapat juga terjadi pemuaian tekanan. Dengan
demikian pada pemuaian gas terdapat beberapa persamaan, sesuai dengan proses
pemanasannya.
a. Pemuaian volum pada tekanan tetap
(Isobarik)
Pada
tekanan tetap, volum gas sebanding dengan suhu mutlak gas itu. Pernyataan itu
disebut hukum Gay-Lussac . Secara
matematik dapat dinyatakan:
b. Pemuaian tekanan gas pada volum tetap
(Isokhorik)
Pada
volum tetap tekanan gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Pernyataan itu
disebut juga dengan hukum Gay-Lussac.
Secara matematik dapat dinyatakan:
c. Pemuaian volum gas pada suhu tetap
(Isotermis)
pada
suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volum gas. Pernyataan itu
disebut hukum Boyle. Salah satu
penerapan hukum Boyle yaitu pada pompa sepeda. Dari hukum Boyle tersebut
diperoleh:
Jika pada proses pemuaian gas terjadi
dengan tekanan berubah, volum berubah dan suhu berubah maka dapat diselesaikan
dengan persamaan hukum Boyle - Gay Lussac,
dimana:
No comments:
Post a Comment