Sifat Termal Zat

Pada umumnya suatu benda akan memuai (volume benda bertambah) jika dipanaskan? sedangkan massa benda tetap. Tetapi air pada daerah tertentu (antara 0-4 derajat C) memiliki keanehan pemuaian disebut ANOMALI AIR.

Pada suhu 4 derajat C volume air adalah paling kecil sehingga massa jenisnya paling besar, yaitu 1 gram/cm³.

Grafik volume vs suhu Es untuk es dan air

Pemuaian suatu benda karena menerima kalor (suhu benda naik) terbagi atas:

1. Muai Panjang (pemuaian satu dimensi)

L_t = L_o ( 1 + a Dt)

L_t = panjang benda pada tºC (m)
L_o = panjang benda pada 0ºC (m)
a = koefisien muai panjang

2. Muai Luas (pemuaian dua dimensi)

A_t = A_o (1 + b Dt)

A_t = luas benda pada tºC (m²)
A_o = luas benda pada 0ºC (m²)
b = koefisien muai luas = 2a

3. Muai Volume (pemuaian tiga dimensi)

V_t = V_o ( 1 + g Dt)

V_t = volume benda pada tºC (m³)
Vo = volume benda pada 0ºC (m³)
g = koefisien muai volume = 3a
g = 1/273ºK (khusus pada tekanan dan volume tetap)

Contoh:

1. Sebatang baja (angka muai linier 10^-5/ºC) panjangnya 100,0 cm pada suhu 30ºC. Bila panjang batang baja itu sekarang menjadi 100,1 cm, berapakah suhunya sekarang?

Jawab:

L_t = L_o ( 1 + a Dt)
Dt = (L_t - L_o) / (L_o a)

Dt = (100,1 -100)/(100.10^-5) = 100ºC

Dt = t_akhir - t_awal

100 = t_akhir - 30

t_akhir = 130ºC

2. Sebuah tabung terbuat dari gelas (a = 10^-5/ºC) pada suhu 20ºC mempunyai volume sebesar 250 cm³. Tabung itu berisi penuh dengan eter ( g = 5.10^-3/ºC). Berapakah cm³ eter akan tumpah jika tabung dipanasi sampai 120ºC?

Jawab:

Gelas:

V_o = 250 cm³
Dt = 120 - 20 = 100ºC
g = 3a = 3.10^-5/ºC

V_t = V_o(1 + g Dt)
V_t = 250 (1 + 3.10^-5.100) = 250,75 cm³

Eter:

Vº = 250 cm³
Dt= 100ºC
g = 5.10^-3/ºC

V_t = V_o (1 + g Dt)
V_t = 250 (1 + 5.10^-3.100) = 375 cm³

Jadi volume eter yang tumpah = 375 - 250,75 = 124,25 cm³