Pemuaian

Tahukah kamu, mengapa di siang hari yang panas aspal jalan raya dapat retak? Sambungan rel kereta api harus dibuat renggang? Besi-besi penghubung pada jembatanpun harus dibuat renggang? Hal itu sangat berkaitan dengan sifat pemuaian dan penyusutan zat. Peristiwa pemuaian dan penyusutan terjadi pada zat padat, zat cair, dan gas. Untuk itu pada subbab ini kamu akan mempelajari tentang sifat pemuaian dan penyusutan yang terjadi pada ketiga macam zat tersebut dan juga bagaimana penerapan sifat pemuaian itu pada zat -zat tersebut.

A.      Pemuaian Zat Padat

Pada umumnya benda atau zat padat akan memuai atau mengembang bila dipanaskan dan menyusut bila didinginkan. Pemuaian dan penyusutan itu terjadi pada semua bagian benda, yaitu panjang, lebar, dan tebal benda tersebut. Bila benda padat (misalnya logam) dipanaskan maka suhunya akan naik. Pada suhu yang tinggi atom-atom dan molekul-molekul penyusun logam tersebut akan bergetar lebih cepat dari biasanya sehingga mengakibatkan logam tersebut akan memuai ke segala arah. Pemuaian ini menyebabkan volume logam bertambah besar dan kerapatannya menjadi berkurang.

Dalam menjalankan tugasnya, para ahli konstruksi dan disain bangunan, jembatan, dan jalan raya harus memperhatikan sifat pemuaian dan penyusutan bahan karena perubahan suhu.

Jembatan umumnya dibuat dari besi baja yang saling disambungkan satu dengan lainnya. Untuk itu agar sambungan besi baja tidak melengkung, karena memuai akibat terik panas matahari atau menyusut di malam hari, maka sambungan-sambungan besi baja tidak boleh dipasang saling rapat satu dengan lainnya. Harus ada rongga yang cukup di antara sambungan-sambungan itu.

Seperti halnya sambungan logam pada jembatan, besi-besi rel kereta api harus dipasang saling berongga untuk mencegah terjadinya kecelakaan kereta api yang disebabkanrel kereta api melengkung. Karena sambungan rel kereta api berongga, maka suara berisik roda kereta api ketika melewati rel akan terdengar lebih keras di waktu malam hari dibandingkan siang hari.

B.       Pemuaian Zat Cair

Pada zat cair hanya dikenal ukuran volume, karena itu pada zat cair hanya dikenal muai volume. Makin tinggi kenaikan suhu, makin besar penambahan volume zat cair. Pemuaian zat cair yang satu dengan yang lain umumnya berbeda, meskipun volume zat cair mula-mula sama. Untuk seluruh zat cair pemuaian makin besar jika kenaikan suhu bertambah besar.

Pemuaian zat cair dapat dimanfaatkan dalam penggunaan termometer zat cair, biasanya zat cair yang digunakan adalah raksa atau alkohol. Sifat naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler sebagai akibat pemuaian zat cair inilah yang digunakan untuk mengukur suhu. Permukaan zat cair naik sepanjang pipa kapiler dan berhenti pada posisi tertentu yang sesuai dengan suhu benda. Suhu yang terukur dinyatakan oleh skala yang berimpit dengan permukaan zat cair pada pipa kapiler tersebut.

Pemuaian yang terjadi pada zat cair adalah muai volume. Air yang keluar dari bejana merupakan indikasi perbedaan pemuaian yang berbeda antara zat padat dan zat cair. Air yang tertumpah dari bejana menandakan pemuaian zat cair yang lebih besar dari muai zat padat, dalam hal ini adalah bejananya.

Anomali Air

Hampir semua zat akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Tetapi, air memiliki sedikit pengecualian. Jika suhu diturunkan, memang volume air akan makin kecil seperli lainnya. Namun pada suatu ketika volume air justru membesar meskipun suhunya tetap diturunkan. Jadi ada suhu dimana air memiliki volume paling kecil. Jika pada suhu tersebut air dipanaskan, volumenya akan bertambah besar, jika pada suhu tersebut air didinginkan, volumenya akan membesar.Sifat air yang demikian disebut anomali air. Pada tekanan 1 atm, volume terkecil yang dimiliki air pada suhu 4°C . Dengan demikian, volume es lebih besar daripada volume air pada suhu 4°C . Karena volumenya paling kecil maka, massa jenis yang terbesar terjadi saat suhu 4°C.

C.       Pemuaian Zat Gas

Mungkin kamu pernah menyaksikan mobil atau motor yang sedang melaju di jalan tiba-tiba bannya meletus? Ban mobil tersebut meletus karena terjadi pemuaian udara atau gas di dalam ban. Pemuaian tersebut terjadi karena adanya kenaikan suhu udara di ban mobil akibat gesekan roda dengan aspal. Pemuaian gas dibedakan tiga macam, yaitu:

1.        Pemuaian gas pada suhu tetap (isotermal)

2.        Pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar)

3.        Pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).