LAPORAN PRAKTIKUM : KOEFISIEN MUAI TERMAL

KOEFISIEN MUAI TERMAL

Zinata Dara Moerdani (16030072), Produksi Garmen,Politeknik STT Tekstil Bandung.

ABSTRAK

Seatu plat besi apabila dipanaskan sampai suhu tertentu akan mengalami ekspansi termal sehingga mengalami pertambahan panjang plat tersebut.agar besi mengalami penyusutan maka dapat dilakukan kompresibilitas dengan memberinya tekanan . Perubahan yang diakibatkan perubahan suhu dan tekanan akan menentukan karakteristik suatu bahan . Teori ralat juga digunaan dalam eksperimen ini.

PENDAHULUAN

Sering kita melihat ketika seorang pembalap F-1 merayakan kemenangannya, mereka menggyang-goyangkan botol champagne (berisi materi gas CO₂). Sehingga tutup botol tersebut terlepas dengn sendirinya.hal tersebut diakibatkan oleh prinsip koefisien muai termal ini, kita akan mengetahui bahwa perubahan suhu akan membuat suuatu materi akan mengalami pertambahan panjang ataupun pertambahan volume.

Terdapat berbagai metode yang digunakan dalam menganalisa pergerakan suatu system mekanis khususnya partikel banyak. Mekanika klasik khususnya ranah mekanika non relativistic dapat digunakan untuk memperlihatkan persamaan termodinamika untuk suatu kondisi tertentu. Berbagai metode yang biasa gunakan dalam menjabarkan persamaan gerak suatu benda (mikroskopik) dan suatu contoh sebagai ilustrasi penggunaan metode tersebut disajikan dapat dipelajari pada buku-buku termodinamika dan mekanika statistik. Pada penelitian ini dianggap perlu untuk memperkenalkan salah satu contoh kasus termodinamika yaitu mengenai koefisien muai termalpanjang ɑ.

TUJUAN

- Dapat melakukan percobaan muai termal.

- Dapat menentukan konstanta muai termal panjang dari besi (tembaga, alumunium dan kuningan) berdasarkan hasil percobaan koefisien muai termal.

DASAR TEORI

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor.

Sebagian besar zat akan memuai bila dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bila suatu zat dipanaskan (suhunya dinaikkan) maka molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu zat tersebut. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas.

Pemuaian Zat Padat

Pada umumya benda yang berwujud (zat padat) akan bertambah panjangnya dengan meningkatnya suhu seperti alumunium dan sebagainya. Apabila sebatang logam pada suhu T1 mempunyai panjang Lo akibat dipanaskan suhu menjadi T2, panjangnya akan bertambah menjadi Lt.

Rumus umum untuk muai panjang di nyatakan sbb:

(1)

L = Lo (1 +

(2)

Proses penyusutan dikarenakan tekanan dirumuskan sebagai berikut

(3)

L = Lo (1

) (4)

Grafik dari pers-35 dan pers-36 dapat dilihat seperti gambar di bawah

Gambar 1- Kurva Ekspansi termal dan komresbilitas

Untuk menentukan besar perubahan materi volume, maka

V =

… (5)

… (6)

)…(7)

V = Vo

…(8)

= 3

(10)

= β

…(11)

Dengan menggunakan persamaan (1) dan persamaan (11) dapat ditentukan besar koefisien termal utuk dua juga untuk volume.

Koefisien muai panajang suatu benda adalah perbandingan antara pertambahan panjang terhadap panjang awal benda persatuan kenaikan suhu . Jika suatu benda padat dipanaskan maka benda tersebut akan memuai kesegala arah,denagn kata lain ukuran panjang bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor.alat untuk membandingkan muai panjang dari berbagai logam adalah maschen brock.ketika tiga batang logam yang berbeda jenis (tembaga,almunium,besi) dan sama panjang walaupun panjang dari ketiga logam sama dengan mengalami kenaikan suhu yang sama.tetapi pertambahan panjangnya berbeda.

Peristiwa yang mengikuti penambahan temperatur pada bahan adalah perubahan ukuran dan keadaanya.keadaan temperatur akan mengakibatkan terjadinya penambahan jarak rata-rata atom bahan. Hal ini mengakibatkan terjadinya pemuaian (ekspensi) pada seluruh padatan tersebut. Perubahan pada dimensi linier disebut sebagai muai linier, jika penambahan temperatur ΔT adalah penambahan panjang ΔT, untuk penambahan temperatur yang kecil, maka pertambahan panjang pada tempertur (lt) akan sebanding dengan perubahan temperatur dengan panjang muai. (Lo).

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, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai volumenya sama dengan 1/273.

Pemuaian panjang

Pemuainan panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu panjang awal benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.

Pemuaian luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada.

Seperti halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

Pemuaian volume

Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.

Tetapan nilai koefisien muai termal

Pada praktikum kali ini ada tiga jenis besi yang akan dicari koefisien muai termal panjangnya, untuk menyamakan terdapat tetapan nilai koefisien muai tembaga , alumunium dan kuningan adalah 1,7 . 10^-5(