Suhu dan Pemuaian 7

Gambar 1

Pembahasan soal Tekanan yang dikutip dari buku Mandiri Kelas VIII SMP/Mts 

 

Nama Sekolah	:
Tahun Pelajaran	:	2024 / 2025
Semester	:	I (Satu)
Mata Pelajaran	:	IPA – Fisika
Materi Ajar	:	Suhu dan Pemuaian
Kelas	:	VII – SMP

 

 

 

 

Uraian

 

Soal : 1

Panci penuh air dipanaskan hingga mendidih. Saat mendidih, air di dalam panci meluap hingga tumpah. Mengapa demikian ?

 

Pembahasan

 

Karena saat suhu air meninggkat hingga mencapai titik didihnya, terjadi penambahan volume air. Sedangkan pemuaian panci lebih rendah dari pemuaian yang dialami air dan akibatnya air tumpah.

 

Soal : 2

Perhatikan tabel berikut.

 

Termometer	Titik Beku	Titik Didih
A	12 0A	92 0A
B	22 0B	112 0B

 

Jika suatu benda diukur menggunakan termometer A menunjukkan 36 ⁰A. Berapakah suhu benda tersebut saat diukur menggunakan termometer B.

 

Pembahasan

 

Soal : 3

Sebuah drum besi tanpa tutup memiliki ukuran diameter 70 cm dan tinggi 100 cm. Drum tersebut diisi air 380 liter. Mula – mula suhu air dan drum 28⁰C. Selanjutnya  drum berisi air dipanaskan hingga suhunya 163 ⁰C. Jika koefisien muai volume air 0,000 21/⁰C dan koefisien muai panjang besi 0,000 012/⁰C. Tentukan banyak air yang tumpah setelah dipanaskan.

 

Pembahasan

 

Pemuaian air setelah dipanaskan,

 

ó ∆V₁ = V₁.γ.∆T

ó ∆V₁ = 380.(0,000 21).(163 – 28)

ó ∆V₁ = 10,773 liter

 

Pemuaian drum setelah dipanaskan,

 

Luas alas drum, A₂ :

ó A₂ = ¼ ∏ (d₂)²

ó A₂ = ¼ x 3,14 x (70)²

ó A₂ = 3.846,5 cm².

 

Volume drum, V₂ :

ó V₂ = A₂ x t

ó V₂ = 3.846,5 x 100

ó V₂ = 38,465 cm³

 

ó ∆V₂ = V₂. γ.∆T

ó ∆V₂ = V₂.(3α).∆T

ó ∆V₂ = 38,465.(3 x 0,000 012).(163 – 28)

ó ∆V₂ = 0,1869399 cm³

ó ∆V₂ = 0,0001869399 liter

  

Maka air yang tumpah dari drum,

 

ó ∆V_air = ∆V₁ - ∆V₂

ó ∆V_air = 10,773 liter – 0,0001869399 liter

ó ∆V_air = 10,7728130601 liter    

 

Soal : 4

Pak Soni memasang jendela dengan luas kaca 3,52 m². Mula – mula Pak Soni memasang kerangkanya saat suhu ruangnya 26 ⁰C dan memberikan ruang pada kerangka 9,072 x 10 ^{– 4} m². Jika suhu maksimal pada siang hari 40 ⁰C dan koefisien muai panjang kaca 0,000 009/⁰C. Apakah kacanya akan pecah ?

 

Pembahasan

 

 

Perubahan suhu kaca, ∆T :

 

ó ∆T = (T₁ – T₀)

ó ∆T = (40 – 26)

ó ∆T = 14⁰C

 

Perubahan luas Kaca, ∆A :

 

ó ∆A = A₀.β.∆T

ó ∆A = A₀.(2α).∆T

ó ∆A = 3,52 x ( 2 x 0,000 009/⁰C) x (14)

ó ∆A = 0,000 88704 m².

 

Ruang kosong yang disediakan Pak Soni,

 

ó ∆A = 9,072 x 10 ^{– 4} m².

ó ∆A = 0,000 9072 m².

 

Kesimpulan :

Ruang kosong yang disediakan Pak Soni lebih besar dari pada luas pemuaian kaca. Maka pada saat terjadi pemuaian kaca tidak akan mengalami kerusakan (pecah).

  

Soal : 5

Setrika listrik memiliki komponen bimetal di dalamnya seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.

 

Logam A dan B dibuat dari bahan – bahan berikut.

 

Bahan	Koefisien Muai Panjang
Besi	0,000 012/0C
Tembaga	0,000 017/0C
Kuningan	0,000 019/0C
Aluminium	0,000 025/0C

 

Dalam penerapannya, saat dipanaskan bimetal akan melengkung ke atas berdasarkan data tersebut. Tentukan beberapa kemungkinan jenis logam A dan logam B.

 

Pembahasan

 

Bimetal merupakan perpaduan dua jenis logam yang memiliki nilai koefisien muai panjang yang berbeda. Dan saat dipanaskan, logam dengan koefisien muai panjang lebih besar akan memuai lebih panjang dibandingkan dengan logam yang memiliki nilai koefisien muai panjang yang lebih kecil.

 

Dalam permasalahan setrika listrik, bimetal mengalami pemanasan. Sehingga perpaduan bimetalnya diharapkan akan melengkung ke atas seperti gambar berikut.

 

Maka susunan bimetal yang cocok untuk setrika listrik dengan cara menempatkan logam yang memiliki koefisien muai panjang lebih besar ditempatkan di bagian bawah. Dan koefisien muai panjang lebih kecil ditempatkan pada bagian atas.

 

Berikut beberapa kemungkinan kombinasi bimetal pada setrika

 

Logam A	Besi	0,000 012/0C
Logam B	Aluminium	0,000 025/0C
Logam A	Besi	0,000 012/0C
Logam B	Kuningan	0,000 019/0C
Logam A	Besi	0,000 012/0C
Logam B	Tembaga	0,000 017/0C
Logam A	Tembaga	0,000 017/0C
Logam B	Aluminium	0,000 025/0C
Logam A	Kuningan	0,000 019/0C
Logam B	Aluminium	0,000 025/0C