ACARA IIIPEMUAIAN PANJANG

A. Pendahuluan 1. Latar BelakangIndonesia sebagai negara kepulauan yang terletak di daerah katulistiwa termasuk wilayah yang sangat rentan terhadap perubahan iklim. Perubahan iklim akan menyebabkan seluruh wilayah Indonesia mengalami kenaikan suhu udara, dengan laju yang lebih rendah dibanding wilayah subtropis. Itu sebabnya Indonesia memiliki iklim yang cenderung panas. Kenaikan suhu ini dapat menyebabkan zat mengalami pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu. Pemuaian dapat dialami oleh zat padat, zat, cair dan gas. Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian volume saja. Dari kehidupan sehari-hari, kita dapat menemukan beberapa contoh dari manfaat pemuaian tersebut. Misalnya botol kaca yang memiliki tutup logam sering kali sukar untuk dibuka. Untuk membukanya, tutup botol dipanaskan terlebih dahulu dengan api. Ketika dipanaskan, tutup botol logam akan memuai lebih cepat daripada botol kaca sehingga tutup akan longgar dan mudah dibuka.Pemanfaatan sifat pemuaian dalam bidang pertanian adalah dalam pembuatan termostat. Termostat adalah alat yang berfungsi ganda sebagai saklar otomatis dan sebagai pengatur suhu. Beberapa alat yang memanfaatkan keping bimetal dalam termostat, antara lain: almari es, bel listrik, rice cooker, oven. Dengan mempelajari sifat pemuaian lebih dalam dapat mengetahui pemanfaatan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari khususnya untuk memajukan pertanian.2. Tujuan PraktikumTujuan dari praktikum acara III. Pemuaian ini adalah:a. Menjelaskan pengaruh perubahan temperatur terhadap bahan terutama logam tembaga dan alumuniumb. Mengukur besarnya koefisien pemuaian panjang material3. Waktu dan Tempat PraktikumPraktikum acara III. Pemuaian dilaksanakan pada hari Selasa, tanggal 18 September 2013 pada pukul 15.00-18.00 WIB bertempat di Laboratorium Pusat, Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.

B. Tinjauan PustakaEfek-efek yang lazim dari perubahan-perubahan temperatur dan perubahan keadaan bahan-bahan. Gaya-gaya di antara atom-atom adalah menyerupai gaya-gaya yang akan dikerahkan oleh sekumpulan pegas yang menghubungkan atom-atom tersebut. Bila temperatur dinaikkan maka jarak rata-rata di antara atom-atom akan bertambah, yang mengakibatkan suatu ekspansi dari seluruh benda padat tersebut. Perubahan setiap dimensi linear dari benda padat tersebut, seperti panjangnya, lebarnya, atas tebalnya, dinamakan ekspansi linear (Halliday, 1996).Pemuaian linear benda padat, ketika suatu benda padat mengalami peningkatan temperatur T, pertambahan panjangnya L hampir sebanding dengan panjang awalnya L0 dikalikan dengan T. Yaitu L = . L0 T dimana konstanta perbandingan disebut sebagai koefisien pemuaian linear. Nilai tergantung pada sifat zat. Untuk berbagai keperluan, kita dapat menganggap sebagai konstanta yang sepenuhnya bebas dari T, meskipun hal tersebut jarang benar. Dari persamaan di atas, adalah perubahan panjang per satuan panjang awal per derajat perubahan temperatur. Sebagai contoh, jika kuningan sepangjang 1000.000 cm menjadi 1000.019 cm ketika temperatur dinaikkan 1,0 0C, koefisien pemuaian linear kuningan adalah= 1,9 x 10-3 oC-1Pemuaian luas, jika luas A0 memuai menjadi A0 + A ketika mengalami kenaikan temperatur T, yaitu A=A0Tdimana adalah koefisien pemuaian luas. Untuk zat padat isotopik (yang memuai dengan cara yang sama ke segala arah). Pemuaian volume, jika suatu volume V0 memuai menjadi V0 + V ketika mengalami kenaikan temperatur, makaV=V0Tdimana adalah koefisien pemuaian volume. Ini dapat berupa peningkatan atau pengurangan volume (Bueche, 1999).Pertambahan ukuran tiap bagian suatu benda untuk suatu bahan temperatur tertentu sebanding dengan ukuran mula- mula bagian benda itu. Jadi, jika kita naikkan temperatur suatu penggaris baja, misalnya, pengaruhnya akan serupa dengan oembesaran fotografis. Garis- garis yang semula berjarak pisah sama akan tetap berjarak sama, tetapi jika jarak pisahnya lebih besar. Bila penggaris mempunyai lubang, maka lubang akan menjadi lebih besar, seperti yang terjadi pada pembesaran fotografis. Satuan adalah kebalikan derajat Celcius (1/0C) atau kebalikan Kelvin (1/K). koefisien muai linier untuk padatan atau cairan biasanya tidak banyak berubah dengan tekanan, tetapi dapat berubah dengan temperatur. Koefisien muai linear pada suatu temperatur tertentu T didapat dengan mengambil limit T mendekati nol: dengan banyak hal, ketelitian yang mencukupi didapat dengan menggunakan nilai rata-rata untuk rentang temperatur yang lebar (Tipler, 1998).Suhu adalah suatu atribut sistem yang menentukan apakah sistem tersebut akan berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem-sistem yang lain. Ini sama dengan pengertian sehari-hari kita tentang suhu, karena ketika tubuh yang panas dan tubuh yang dingin melakukan kontak, tubuh berubah menjadi suhu yang sama. Kebanyakan benda memuai bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Tetapi besarnya pemuaian dan penyusutan bervariasi, tergantung pada materialnya (Giancoli, 1997).Untuk mendapatkan nilai koreksi, maka perlu diketahui suhu pengukuran, koefisien muai termal dari balok ukur acuan dan yang dikalibrasi serta panjang nominal balok ukur. Untuk suhu pengukuranbisa dilihat selama proses pengukuran berlangsung, begitu pula panjang nominalnya. Tetapi untuk koefisien muai termal, kadang-kadang pabrik pembuat balok ukur tidak mencantumkan nilainya, sehingga ada kesulitan untuk melakukan koreksi. Padahal dengan mengetahui masing-masing koefisien muai termal, maka akan diperoleh selisihnya yang kemudian bias digunakaan untuk menentukan nilai koreksinya. Dalam penentuan selisih koefisien muai termal balok ukur, panjang nominal pasangan kedua balok ukur harus sama dan paling sedikit diukur pada dua titik suhu yang berlainan. Sebagaimana diketahui bahwa perubahan panjang nominal, koefisien muai termal, serta perubahan suhu yang terjadi padanya. Nilai koefisien muai termal balok ukur tergantung dari material yang digunakan untuk membuatnya (Anwar, 2004).Benda memuai ketika dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Besar pemuaian atau pengkerutan berbeda bergantung pada kisaran suhu tinjauan, dan jenis materi (Kane dan Sternheim, 1997). Pemuaian itu berprosentase kecil dibanding dimensi bendanya. Namun gaya yang diberikan terlalu besar, sehingga tidak bisa dilawan dan bisanya hanya dihindari. Ini menyebabkan efek pemuaian benda menempati peran penting dan selalu diperhitungkan keberadaannya (Irwan, 2004).Koefisien linier dari sebuah objek didefinisikan sebagai perubahan panjang suatu objek karena adanya kenaikan temperatur 10C. Efek-efek yang biasa terjadi akibat perubahan temperatur adalah perubahan ukuran dan perubahan keadaan bahan. Perubahan dimensi linier dari suatu objek, seperti panjang, lebar, atau tebalnya karena adanya kenaikan temperatur 10C dinamakan koefisien ekspansi termal linier atau koefisien ekspansi linier (Astuti, 2009).Koefisien ekspansi termal dari bahan komposit dikenal memainkan peran kunci di daerah penerapannya. Pengaruh perilaku ekspansi termal itu menunjukkan bahwa dari eksperimen koefisien ekspansi termal tidak mematuhi hukum campuran. Koefisien ekspansi termal diukur dengan menggunakan metroscope, membaca ekspansi akhir diambil menggunakan metroscope dan perbedaan dalam ekspansi dihitung. Untuk koefisien ekspansi termal dapat diperoleh dengan menerapkan teori klasik elastisitas kepada perwakilan elemen volume yang sifat mekanik sama dengan sifat rata-rata gabungan (Jagannath, 2012).Ekspansi termal merupakan aspek fundamental dari EOS. Berbagai parameter telah diperkenalkan untuk ekspansi termal karakteristik di bawah tekanan tinggi. Ekspansi termal jatuh ke dalam dua kategori umum, satu fokus pada termodinamika makroskopik dan turunannya, yang lainnya didasarkan pada teori getaran kisi dan melihat mikroskopis padat (Chen, 2007).

C. Alat, Bahan dan Cara Kerja1. Alata. Satu set peralatan muai panjang model Pasco TD-8558b. Termometerc. Ketel aird. Kompor listrike. Mistar f. Jangka sorong2. Bahan a. Air b. Logam alumuniumc. Logam tembaga3. Cara kerja

Gambar 3.1 Peralatan Pemuaian Panjanga. Memasang semua peralatan dengan memastikan logam uji terjepit dengan kuat.b. Mengukur panjang logam mula-mula L0.c. Meletakkan skala pertambahan panjang pada klem penyiku, memastikan skala pertambahan panjang dapat berputar dengan bebas dan menentukan titik nol pengukuran.d. Mengisi ketel dengan air lalu menghidupkan pemanas. Menunggu sampai terjadi uap air panas. Mengatur agar uap air panas ini dapat mengalir dengan baik di dalam logam.e. Mencatat temperatur batang logam secara teratur, misalkan tiap 2 menit dan membaca pertambahan panjang L. Mengisikan data pengamatan. Mematikan pemanas jika temperatur batang logam sudah maksimum tidak mau bertambah.f. Mengukur perubahan panjang pada setiap penurunan temperatur. Mengisikan data pengamatan secara berkala.g. Membuat grafik hubungan antara pertambahan panjang L sebagai fungsi dari perubahan temperatur T.h. Mengukur kemiringan grafik dan menghitung koefisian muai panjang .