1 PEMUAIAN LOGAM I.TUJUAN1.Menjelaskan pengaruh perubahan temperatur terhadap bahan terutama logam2.Mengukur besarnya koefisien pemuaian panjang material II.DASAR TEORI 2.1 Pengertian PemuaianPemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zatyaitupemuaianpadazatpadat,padazatcair,danpadazatgas.Pemuaianpadazat padatada3jenisyaitupemuaianpanjang(untuksatudemensi),pemuaianluas(dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koefisien muai volumenya sama dengan 1/273.Pemuaian yang terjadi pada tiga zat yaitu : 1.Pemuaian pada zat padat. Dalam Pemuaian pada zat padat terbagi menjadi 3 jenis, yaitu :a. Pemuaian panjang. b. Pemuaian luas. c. Pemuaian volume. 2.Pemuaian pada zat cair TernyataPadazatcair,hanyaterjadipemuaianvolume.Khususuntukair, pemuaiantidakberlakupadasuhu0Csampaidengan4Ckarenapadaselang suhu tersebut volume air mengalami penyusutan.Sifat air itu dinamakan anomali air. 3.Pemuaian pada zat gas Seperti halnya zat cair,zat gas pun juga hanya mengalami pemuaian volume. Berdasarkan jenisnya Pemuaianada tiga jenis yaitu : 1.Pemuaian panjang PemuaianPanjangadalahbertambahnyaukuranpanjangsuatubendakarena menerimakalor.Padapemuaianpanjangnilailebardantebalsangatkecil 2 dibandingkandengannilaipanjangbendatersebut.Sehinggalebardantebal dianggaptidakada.Contohbendayanghanyamengalamipemuaianpanjangsaja adalah kawat kecil yang panjang sekali. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi olehbeberapafaktoryaitupanjangawalbenda,koefisienmuaipanjangdanbesar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis bendaataujenisbahan.Secaramatematispersamaanyangdigunakanuntuk menentukanpertambahanpanjangbendasetelahdipanaskanpadasuhutertentu adalah : L=Lo..t (1.1) Keterangan : L = pertambahan panjang (m) lo = panjang awal (m) = koefisien muai panjang (/C0) Bilainginmenentukanpanjangakhirsetelahpemanasanmakadigunakan persamaan sebagai berikut : 0l l l + A =) . 1 (0t l l A + = o (1.2) KeteranganL = pertambahan panjang (m) l = panjang akhir (m) lo = panjang awal (m) = koefisien muai panjang (/C0) 2.Pemuaian luas PemuaianLuasadalahpertambahanukuranluassuatubendakarenamenerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkantebalnyasangatkecildandianggaptidakada.Contohbendayang mempunyaipemuaianluasadalahlempengbesiyanglebarsekalidantipis.Seperti halnyapadapemuianluasfaktoryangmempengaruhipemuaianluasadalahluas awal,koefisienmuailuas,danperubahansuhu.Karenasebenarnyapemuaianluas itumerupakanpemuianpanjangyangditinjaudariduadimensimakakoefisien 3 muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. Untuk menentukan pertambahan luas dan volume akhir digunakan persamaan sebagai berikut : A= Ao.. t A=A + Ao A= Ao(1+ . t) (1.3) Keterangan :A = luas akhir (m2) A= pertambahan luas (m2) Ao = luas awal (m2) =Koefisien muai luas (/Co) 3.Pemuaian volume Pemuaianvolumeadalahpertambahanukuranvolumesuatubendakarena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan volume dan volumeakhirsuatubendatidakjauhbedapadaperumusansebelum.Hanyasaja beda pada lambangnya saja. Perumusannya adalah sebagai berikut :V=Vo.. t V= V + Vo V= Vo(1+ . t)(1.4) Keterangan : V= volume akhir (m3) V=pertambahan volume (m3) Vo= Volume awal (m3) = koefisien muai volume (/Co) 2.2 Manfaat Pemuaian Dalamkehidupansehari-harikita,kitadapatmenemukanbeberapacontohdarimanfaat pemuaiantersebutBerikutiniadalahBeberapamanfaatpemuaianyangadadalam kehidupan sehari-hari kita sebagai berikut. -Pemasangan Roda Baja 4 Banbajayangberdiameterlebihkecildaripelekrodaketikaingindipasangharus dimuaikan lebih dulu untuk mempermudah. -PengelinganPengelingan adalah proses penyambungan dua plat logam menggunakan palu khusus. Keduaplatyangakandisambung.Pakukelingyangsudahdipanaskanhinggamembara kemudiandigunakanuntukmenyambung,setelahitu dipukulhinggarata.Padasaat dingin kembali, paku menyusut dan kedua plat dapat tersambung erat. Pengelingan sering dilakukanpadapembuatanjembatan,pabrikotomotif,pembuatanbadankapallaut, mobil, dan pesawat terbang. -Membuka tutup botol logamBotolkacayangmemilikitutuplogamseringkalisukaruntukdibuka.Untuk membukanya,tutupbotoldipanaskanterlebihdahuludenganapi.Ketikadipanaskan, tutupbotollogamakanmemuailebihcepatdaripadabotolkacasehinggatutupakan longgar dan mudah dibuka. -Keping bimetalBimetalartinyaduabuahlogam.Kepingbimetaladalahduakepinglogamyang memilikikoefisienmuaipanjangberbeda(biasanyakuningandanbesi)yangdikeling menjadisatu.Kepingbimetalsangatpekaterhadapperubahansuhu.Padasuhunormal panjangkedualogamsama,jikasuhunyanaik,kedualogammemuaidengan pertambahanpanjangyangberbeda,akibatnyakepingbimetalmembengkokkearah logamyangmempunyaikoefisienterkecil.Pembengkokanbimetal dapatdimanfaatkan untuk berbagai keperluan misalnya saklar alarm bimetal, atau termometer bimetal. 2.3 Gejala Pemuaian dalam Kehidupan Manusia. Pemuaianpadabenda-bendamemilikipengaruhyangberbeda-beda.Adayang dampaknyabaikbagimanusia,namunadapulayangtidakbaik.Berikutiniadalah beberapa contoh dari gejala pemuaian dalam kehidupan manusia seperti :-Pemuaian pada sambungan rel kereta api Pemasangansambunganrelkeretaapidibuatdenganrenggang,agarterdapat ruang untuk pemuaian rel di siang hari. Hal ini dilakukan untuk mencegah agar rel 5 keretatidakmelengkungketikamemuaikarenadapatmembahayakanperjalanan kereta api. -Sambungan jembatan baja dan konstruksi baja bangunan Diantarasambunganbajapadajembatandankonstruksibangunanselaludibuat celah,karenacelahitudipergunakanuntukmemberikanruangbagipemuaiandi siang hari. -Kabel telepon atau listrik Kabel telepon atau listrik yang dipasang di antara dua tiang selalu dibuat kendor , untukmencegahagarkabeltidakputusketikaterjadipenyusutandimalamhari karena turunnya suhu. -Pemuaian kaca jendela Ukuranbingkaijendelaselaludibuatsedikitlebihbesardaripadaukurankaca.Haliniterjadidimaksudkanuntukmemberiruangbagipemuaiankacadisiang hari.Jikatidakadaruanguntukpemuaianmaka,kacabisapecahsaatterjadi pemuaian. III. ALAT DAN BAHAN 1.Satu set peralatan muai panjang 2.Termometer 3.Kompor listrik 4.Alat ukur (mistar dan jangka sorong) Gambar1. Set up peralatan muai panjang 6 IV. PROSEDUR KERJA 1.Semuaperalatandipasangsepertitampakpadagambar.Pastikanlogamujiterjepit dengan kuat.2.Panjang logam mula-mula Lo diukur.3.Skalapertambahanpanjangdiletakkanpadaklempenyikulogam,pastikanskala pertambahan panjang dapat berputar dengan bebas dan titik nol pengukuran ditentukan. 4.Logampadapemanasataukomporlistrikdipanaskan.Pastikanlogammendapat pemanasan secara langsung.5.Secaraberkala,misalkansetiap2menit,temperaturbatanglogamdicatatdan pertambahanpanjangLdibaca.Pemanasdimatikanjikatemperaturdimatikanjika temperatur batang logam tidak bertambah lagi.6.GrafikhubunganantarapertambahanpanjangdenganLdibuat,sebagaifungsidari perubahantemperaturT.Kemiringangrafikdiukurdankoefisienmuaipanjang dihitung. V.HASIL PENGAMATAN a.Data awal: Jenis logam: besi Panjang awal (L0) : 56 cm Temperatur ruang : 29C No Temperatur Batang ( ) CT A Pembacaan skalal A129000 230100 331100 432100 533100 634100 735100 836100 937100 1038100 b.Data awal: Jenis logam: aluminium 7 Panjang awal (L0) : 61 cm Temperatur ruang : 27C No Temperatur Batang ( ) CT A Pembacaan skalal A129000 2451600 3561100 459300 560100 667700 774700 877300 981400 1085400 VI.PERHITUNGAN Perhitungan data untuk koefisien pemuaian panjang (o ) Diketahui:L0 = 56 cm = 0,56 m l A = 0 m T A=1 Ditanya : o ..? Jawab: T l l A = A . .0oTllAA=0o= 0.lTl AA= 0.56 , 01 = 0 mDengan cara yang sama diperoleh : No T A ( ) C l A L0o1000,560 2100,560 3100,560 4100,560 5100,560 6100,560 7100,560 8100,560 8 9100,560 10100,560 Dengan cara yang sama untuk jenis logam aluminium diperoleh : NoT A ( ) Cl A L0o1000,610 21600,610 31100,610 4300,610 5100,610 6700,610 7700,610 8300,610 9400,610 10400,610 VII.RALAT KERAGUAN Pada logam besi -Pertambahan panjang Nol Al A100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 0 .21) (21) ( = = = A A cil skalaterke l Ralat nisbi ==AA A% 100 .) (ll% 0 % 100 . 0 = Kebenaran praktikum = 100% - 0 % = 100 % 9 -Pertambahan suhu No T AT A100,9 210,9 310,9 410,9 510,9 610,9 710,9 810,9 910,9 1010,9 C C cil skalaterke T = = = A A 5 , 0 1 .21) (21) ( Ralat nisbi ==AA A% 100 .) (TT% 56 % 100 . 56 , 09 , 05 , 0= = Kebenaran praktikum = 100% - 56 % = 44 % Pada logam aluminium -Pertambahan panjang Nol Al A100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 0 .21) (21) ( = = = A A cil skalaterke l Ralat nisbi ==AA A% 100 .) (ll% 0 % 100 . 0 = 10 Kebenaran praktikum = 100% - 0 % = 100 % -Pertambahan suhu No T AT A105,6 2165,6 3115,6 435,6 515,6 675,6 775,6 835,6 945,6 1045,6 C C cil skalaterke T = = = A A 5 , 0 1 .21) (21) ( Ralat nisbi ==AA A% 100 .) (TT% 9 , 8 % 100 . 089 , 06 , 55 , 0= = Kebenaran praktikum = 100% - 8,9 % = 91,1% VIII.GRAFIK 00.20.40.60.811.20 0 0 0 0 0 0 0 0 0PERUBAHAN TEMPERATUR (T) PERTAMBAHAN PANJANG (L) GRAFIK ANTARA L DAN T UNTUK BESI 11 IX. PEMBAHASAN PemuaianPanjangadalahbertambahnyaukuranpanjangsuatubendakarenapengaruh perubahansuhuataubertambahnyaukuransuatubendakarenamenerimakalor.Praktikum PemuaianPanjangkaliinibertujuanuntukmenjelaskanpengaruhperubahantemperatur terhadapbahanterutamalogamsertamengukurbesarnyakoefisienpemuaianpanjang material.Praktikumpemuaianpanjangkaliinimenggunakanlogamyaitubesidan aluminium.Untuk percobaanI logamyang dipergunakan adalah besi. Percobaan ini dimulai dengan mengukurpanjangawal(lo)logambesiyaitu0,56m,dengansuhuawalyaitu29oC.Besi dipanaskandenganmenggunakanspiritus.Padapercobaanpertamahinggapercobaanke sepuluhyangmengambilintervalwaktuselama2menit,setiappercobaannyamengalami perubahan suhu (t) sebesar 1oC, hal ini membuktikan adanya penyerapan kaloratau panas pada logam.Akantetapi,pertambahanpanjangpadalogambesitidakterjadiBesimerupakanbenda yangmemilikimolekulyanglebihpadatdibandingkandenganaluminium,halini menyebabkanbesisulituntukmengalamipemuaian.Kemudiandilakukanperhitungan koefisienmuaipanjangdenganmenggunakanrumusT l l A = A . .0o ,dimanakoefisienmuai panjangyangdiperolehadalahnol.Sehinggakebenaranpraktikumyangdiperolehuntuk pertambahan panjangyaitu 100%, sedangkan untuk pertambahan suhu kebenaran praktikum diperoleh sebesar 44%.UntukpercobaanIIlogamyangdipergunakanadalahaluminium.UntukpercobaanI logamyangdipergunakanadalahaluminium.Percobaaninidimulaidenganmengukur 051015200 0 0 0 0 0 0 0 0 0PERUBAHAN TEMPERATUR (T) PERTAMBAHAN PANJANG (L) GRAFIK ANTARA L DAN T UNTUKALUMINIUM 12 panjangawal(lo)logamaluminiumyaitu0,61m,dengansuhuawalyaitu27oC.Besi dipanaskandenganmenggunakanspiritus.Padapercobaanpertamahinggapercobaanke sepuluhyangmengambilintervalwaktuselama2menit,setiappercobaannyamengalami perubahan suhu (t), hal ini membuktikan adanya penyerapan kaloratau panas pada logam. Akan tetapi, pertambahan panjang pada logam aluminium tidak terjadi sama halnya dengan logam besi. Aluminiummerupakanbendayangmemilikimolekulyanglebihrenggangdibandingkan denganbesi,halinimenyebabkanseharusnyaaluminumlebihmudahuntukmengalami pemuaian.Kemudiandilakukanperhitungankoefisienmuaipanjangdenganmenggunakan rumusT l l A = A . .0o ,dimanakoefisienmuaipanjangyangdiperolehadalahnol.Sehingga kebenaranpraktikumyangdiperolehuntukpertambahanpanjangyaitu100%,sedangkan untuk pertambahan suhu kebenaran praktikum diperoleh sebesar 91,1%.Besimerupakanlogamyanglebihpadat,halinimenyebabkanbesilebihsulituntuk mengalamipemuaiandibandingkandenganaluminium.Pertambahanpanjangyangtidak didapatkan dalam percobaan ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu yaitu dipengaruhi oleh pemanasanyangtidakkonstan/pemberiankaloryangkurangbesarataudapatjugakarenaalatyangdigunakankurangbekerjadenganbaik,sertakemungkinankarenakurangadanya ketelitian praktikan dalam melakukan percobaan ini. X.KESIMPULAN1.Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. 2.Pemuaianpanjangadalahbertambahnyaukuranpanjangsuatubendakarena menerima kalor. 3.Faktor-faktoryangmempengaruhipemuaianpanjangadalahpanjangawalbenda, koefisienmuaipanjangdanbesarperubahansuhu.Koefisienmuaipanjangsuatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan 4.Koefisienpemuaianpanjangyangdiperolehuntukbahanbaikbesimaupun aluminiumadalahnol,halinidisebabkankarenatidakterjadinyapertambahan panjang.5.Hubunganantarapertambahanpanjangdengansuhuyaitusemakinbesar pertambahan panjang yang diperoleh, maka semakin besar pula suhunya.13 6.Kebenaranpraktikumyangdiperolehuntukpertambahanpanjangpadabesimaupun aluminumdiperolehsebesar100%,sedangkanuntukpertambahansuhukebenaran praktikumyangdiperolehyaitu44%danuntukbahanaluminiumkebenaran praktikum pertambahan suhu diperoleh sebesar 91,1%