Suhu dan Pemuaian

By | January 24, 2018

Sobat idschool pasti sudah sering mendengar kata suhu dan pemuaian, bukan? Suhu dan pemuaian merupakan dua materi yang saling berkaitan. Hubungan tersebut ditunjukkan pada pemuaian yang disebabkan adanya kenaikan suhu. Pemuaian dapat diartikan sebagai perubahan suatu benda. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat atau cair. Pemuaian yang terjadi dapat berupa muai panjang, luas, dan volume.

Suhu sangat erat kaitannya dengan panas, sehingga materi ini sangat berkaitan dengan Panas (kalor). Benda yang mengalami kenaikan suhu akan memuai, sehingga benda tersebut mengalami pemuaian. Oleh karena itu, suhu dan pemuaian dijadikan dalam satu pembahasan. Selanjutnya, mari kita simak materi mengenai suhu dan pemuaian.

Pembahasan pertama yang akan dibahas adalah suhu.

 

Suhu

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas atau dingin. Suhu digunakan untuk menyatakan tingkat panas/dingin badan, cuaca, air, dan lain sebagainya.

Jika sedang sakit demam, biasanya kita akan mengukur suhu badan kita menggunakan termometer. Termometer adalah sebuah alat untuk mengukur suhu. Suhu menandakan kondisi panas atau dingin. Termometer adalah alat untuk mengukur suhu.

Banyak jenis termometer yang sering kita temui di kehidupan sehari-hari. Macam-macam Termometer yang banyak ditemui antara lain adalah termometer cairan alkohol, termometer cairan air raksa, termometer dinding, dan termometer digital.

Satuan suhu dapat dinyatakan dalam derajat skala pada termometer. Skala termometer yang sering digunakan adalah celcius, reamur, fahrenheit, dan kelvin. Skala termometer yang sering digunakan di Indonesia adalah celcius. Sedangkan skala internasional termometer yang sering digunakan adalah fahrenheit atau kelvin.

Setiap skala termometer memiliki perbandingan yang berbeda. Perbandingan tersebut dinyatakan dalam perbandingan skala pada termometer yang dapat dilihat pada persamaan di bawah.

 
Skala Pada Termometer
Perhatikan gambar termometer pada gambar di bawah berikut!
 
Skala Termometer
 

Perbandingan skala termometer dapat diperoleh dari rentang suhu yang dimiliki masing-masing termometer di atas. Sederhananya, perbandingan skala termometer dapat dilihat pada gambar di bawah.

 
Perbandingan Skala Termometer
Perbandingan hubungan antara termometer celcius, reamur, fahrenheit, dan kelvin ditunjukkan dalam persamaan di bawah.

    \[ C : R : (F - 32) : K = 5 : 4 : 9 : 5 \]

 

Perbandingan skala termometer di atas dapat digunakan untuk melakukan konversi suhu. Konversi suhu adalah pengukuran suhu dari satu skala termometer ke skala termomter lainnya. Untuk melakukan konversi suhu dapat dilakukan dengan cara yang akan diberikan melalui ulasan di bawah.

 
Hubungan antara skala Celcius dan Fahrenheit

    \[ C = \frac{5}{9} \times \left( F  - 32^{o} \right) \]

    \[ F = \left( \frac{4}{5} \times C \right) + 32^{o}  \]

 
Hubungan antara skala Celcius dan Reamur

    \[ C = \frac{5}{4} \times R  \]

    \[ R = \frac{4}{5} \times C  \]

 
Hubungan skala Celcius dan Kelvin

    \[ K = C + 273^{o} \]

    \[ C = K - 273^{o} \]

 
Hubungan skala Reamur dan Fahrenheit

    \[ R = \frac{4}{9} \times \left( F - 32 \right) \]

    \[ F = \left( \frac{9}{4} \times R \right) + 32 \]

 

Selain skala termometer yang telah ditetapkan seperti uraian materi yang telah dibahas di atas, ada juga skala termometer yang belum diketahui skalanya. Cara mencari perbandingan antara dua termometer yang belum diketahui skalanya adalah sebagai berikut.

 
Hubungan Antara Termometer X dan Y
 
Perbandingan Dua Termometer
 

    \[ \frac {X_{a} - X}{X_{a} - X_{b}} = \frac {Y_{a} - Y}{Y_{a} - Y_{b}} \]

 

Selanjutnya, ulasan materi yang akan dibahas adalah pemuaian. Materi yang akan dibahas terdiri dari pemuaian yang terjadi pada zat padat dan zat cair. Simak urain lebih lanjut pada penjelasan di bawah.

 
 

Pemuaian

Pemuaian yang terjadi pada zat padat meliputi muai panjang, luas, dan volume. Sedangkan pemuaian yang terjadi pada zat cair dan gas hanya meliputi muai volume. Besarnya pemuaian dapat diketahui melalui rumus berikut.

 
suhu dan pemuaian
 
Keterangan:
      l_{0} = panjang mula-mula (m)
      l_{t} = panjang setelah dipanaskan (m)
      A_{0} = luas mula-mula (m^{2})
      A_{T} = luas setelah dipanaskan (m^{2})
      V_{0} = volume mula-mula (m^{3})
      V_{T} = volume setelah dipanaskan (m^{3})
      \alpha = koefisien muai panjang (/ ^{o}C)
      \beta = koefisien muai luas (/ ^{o}C)
      \gamma = koefisien muai volume (/ ^{o}C)
 

Berikutnya akan diberkan contoh soal konversi suhu dan contoh soal pemuaian untuk menambah pemahaman sobat idschool memahamim materi yang telah disampaikan di atas. Simak kedua soal di bawah!

 

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh Soal Mencari Skala Termometer (SOAL UN IPA FISIKA SMP 2016)
Perhatikan gambar termometer Celcius dan Fahrenheit berikut!
 
Celdius dan Fahrenheit
 
Nilai X yang benar adalah ….
A.     45 ^{o}C
B.     55 ^{o}C
C.     65 ^{o}C
D.     75 ^{o}C
 
Pembahasan:
Cara 1:
Pembahasan:

    \[ \frac{C}{F} = \frac{5}{9} \]

    \[ \frac{T_{C}}{T_{F} - 32} = \frac{5}{9} \]

    \[ T_{C} = \frac{5}{9} \times \left( T_{F} - 32 \right) \]

    \[ T_{C} = \frac{5}{9} \times \left( 167 - 32 \right) \]

    \[ T_{C} = \frac{5}{9} \times 135 \]

    \[ T_{C} = 5 \times 15 = 75^{o}C \]

 
Cara 2:

    \[ \frac{C_{a} - C}{C_{a} - C_{b}} = \frac{F_{a} - F}{F_{a} - F_{b}} \]

    \[ \frac{100 - X}{100 - 0} = \frac{212 - 167}{212 - 32} \]

    \[ \frac{100 - X}{100} = \frac{45}{180} \]

    \[ \frac{100 - X}{100} = \frac{1}{4} \]

    \[ 100 - X = \frac{1}{4} \times 100 \]

    \[ 100 - X = 25 \]

    \[ - X = 25 - 100 \]

    \[ - X = -75 \rightarrow X = 75^{o}C \]

 
Jawaban: D

 
Contoh Soal Pemuaian (SOAL UN IPA FISIKA SMP 2016)
Perhatikan gambar dan tabel berikut!
 
Indikator pemuaian
 
Berdasarkan ilustrasi percobaan dan data koefisien muai panjang logam, yang menunjukkan batang baja, tembaga, dan aluminium yang benar secara berurutan adalah ….
A.     P, Q, R
B.     Q, P, R
C.     Q, R, P
D.     R, Q, P
 
Pembahasan:
Semakin besar pertambahan panjang benda setelah dipanaskan menunjukkan semakin besar pula koefisien muai panjangnya. Sehingga, kondisi yang sesuai untuk ilustrasi di atas adalah sebagai berikut.
 
KOefisien Pemuaian Logam
 
Jadi, yang menunjukkan batang baja, tembaga, dan aluminium yang benar secara berurutan adalah Q, P, R.
Jawaban: B
 
Sekian pembahasan mengenai materi suhu dan yang memuat contoh soal menemukan skala termometer. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
 
Baca Juga: Kalor: Rumus, Grafik Perubahan Wujud Zat, Contoh Soal