ACARA IV
PEMUAIAN ZAT PADAT
ABSTRAK
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran
suatu benda karena pengaruh perubahan suhu. Praktikum mengenai pemuaian zat ini
bertujuan agar praktikum dapat mengetahui bahwa pemuaian zat padat akan terjadi
jika suhu dinaikkan dan agar praktikum dapat menentukan besar pemuaian zat
padat pada logam yang jenis bahannya berbeda namun memiliki ukuran yang sama
jika suhunya dinaikkan. Pada praktikum ini digunakan logam tembaga dan besi
untuk dicari besar koefisien pemuaiannya. Tetapan nilai koefisien muai tembaga
adalah 1,7x10-5/0C-1 dan 1,2x10-5/0C-1
untuk tetapan nilai koefisien muai besi. Namun berdasarkan hasil praktikum yang
kami lakukan didapatkan nilai koefisien muai panjang tembaga sebesar 2,680x10-4/0C-1
dan nilai koefisien muai panjang besi sebesar 2,632x10-4/0C-1.
Dan diperoleh % error tembaga sebesar 86
% dan % error besi sebesar 73 %. Dapat dikatakan bahwa nilai koefisien muai
panjang tembaga lebih besar dibandingkan dengan besi. Nilai koefisien muai
panjang tembaga dan besi berdasarkan hasil percobaan berbeda nilainya dengan
koefisien muai panjang tembaga dan besi menurut tetapan. Hal ini disebabkan
karena kekurang telitian dan kesalahan dalam mengamati perubahan suhu dan
panjang yang terjadi.
A.
PELAKSANAAN
PRAKTIKUM
1. Tujuan
Praktikum :
a. Mengetahui bahwa pemuaian
zat padat yang terjadi apabila suhu dinaikkan.
b. Menentukkan
besar pemuaian zat padat pada logam yang
jenis bahannya berbeda namun memiliki ukuran bentuk yang sama jika suhu
dinaikkan.
2.
Hari /
Tanggal :
a. Sabtu, 24 Mei 2014
3.
Tempat
:
Laboratorium
Fisika, Lantai II, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Mataram.
B. ALAT
DAN BAHAN
1.
Alat-alat Praktikum
a.
Obeng
b.
Tang
c.
Katel
uap dengan pipa karet penyambung
d.
Termokapel
e.
Penjepit
logam
f.
Skala
penunjuk perubahan panjang static
g.
Kompor
pemanas
2.
Bahan-bahan Praktikum
a.
Logam
tembaga
b.
Logam
besi
c.
Air
C. TINJAUAN
PUSTAKA
Pemuaian
zat padat adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu
atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian pada zat padat
ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, pemuaian volume. Pemuaian
panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor,
pada pemuain panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil jika dibandingkan
dengan muai panjang benda tersebut, sehingga lebar dan tebal dianggap tidak
ada. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang awal benda tersebut,
koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang sendiri
dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan. Nilai koefisien muai panjang
besi dan tembaga menurut standar internasional adalah sebesar 1.2x10-5/0C-1
dan 1,7x10-5/0C-1 . (Anonim,2011)
Jika
tempratur benda padat dinaikkan maka benda padat tersebut akan memuai. Dapat
diamati dari sebuah batang logam yang memiliki panjang dan suhu tertentu. Jika
tempratur atau suhunya berubah maka perubahan panjang akan sebanding dengan
perubahan suhu dan panjang mula-mula.
Dapat dirumuskan sebagai :
ΔL=
Lo ΔT
Keterangan :
ΔL = Perubahan panjang
= Koefisien
muai linier
Lo = Panjang mula-mula
ΔT = Perubahan suhu
(Tipler,1998:369)
Koefisien
muai panjang biasanya dihituing berdasarkan persamaan empiris antara rapat
massa dan suhu pada tekanan konstan. Jika metode ini tidak memungkinkan digunakan metode optic yang melibatkan factor intenferensi cahaya koefisien muai
panjang tidak bebas pengaruh perubahan dari tekanan. (Zears,1999:387)
D. PROSEDUR
PERCOBAAN
1.
Disiapkan
semua alat dan bahan yang dibutuhkan untuk praktikum.
2.
Diambil
batang logam besi kemudian dipasang pada alat penjepit logam.
3.
Diatur
skala penunjuk perubahan panjang sehingga jarumnya benda tepat diangka nol.
4.
Dismbungkan
pipa-pipa karet pada ketel uap dan batang logam yang memiliki rongga.
5.
Dipanaskan
ketel uap yang telah diisi air.
6.
Diamati
perubahan suhu dan jarum skala penunjuk perubahan panjang untuk setiap
perubahan panjangnya.
7. Diulangi langkah-langkah diatas untuk jenis
batang logam tembaga.
E. HASIL
PENGAMATAN
1.
Logam
Tembaga
Lo =
600 mm
To = 30,5 0C
No
|
L (mm)
|
T (0C)
|
ΔL (mm)
|
ΔT (0C)
|
(0C)
|
1
|
600,1
|
30,7
|
0,1
|
0,2
|
8,33 x10-4
|
2
|
600,2
|
30,8
|
0,2
|
0,3
|
0,111 x10-4
|
3
|
600,3
|
30,9
|
0,3
|
0,4
|
0,125 x10-4
|
4
|
600,4
|
31,1
|
0,4
|
0,6
|
0,111 x10-4
|
5
|
600,5
|
32,3
|
0,5
|
1,8
|
4,63 x10-4
|
6
|
600,6
|
33,7
|
0,6
|
3,2
|
3,125 x10-4
|
7
|
600,7
|
35,6
|
0,7
|
5,1
|
2,29 x10-4
|
∑
|
|
|
|
|
5,3075 x10-4
|
2.
Logam
Besi
Lo = 600 mm
To = 30,3 0C
No
|
L (mm)
|
T (0C)
|
ΔL (mm)
|
ΔT (0C)
|
(0C)
|
1
|
600,1
|
30,6
|
0,1
|
0,3
|
5,556 x10-4
|
2
|
600,2
|
30,6
|
0,2
|
0,3
|
0,111 x10-4
|
3
|
600,3
|
31,4
|
0,3
|
0,1
|
4,545 x10-4
|
4
|
600,4
|
33,9
|
0,4
|
3,6
|
1,851 x10-4
|
5
|
600,5
|
37,9
|
0,5
|
7,6
|
1,096 x10-4
|
∑
|
|
|
|
|
13,159 x10-4
|
F. ANALISIS DATA
1. Tembaga
Diketahui :
L0 = 600 mm
T0 =
30,5 oC
No
|
L(mm)
|
T ( oC)
|
∆L (mm)
|
∆T (oC)
|
α (/oC-1)
|
1
|
600,1
|
30,7
|
0,1
|
0,2
|
8,33×10-4
|
2
|
600,2
|
30,8
|
0,2
|
0,3
|
0,111×10-4
|
3
|
600,3
|
30,9
|
0,3
|
0,4
|
0,125×10-4
|
4
|
600,4
|
31,1
|
0,4
|
0,6
|
0,111×10-4
|
5
|
600,5
|
32,3
|
0,5
|
1,8
|
4,63×10-4
|
6
|
600,6
|
33,7
|
0,6
|
3,2
|
3,125×10-4
|
7
|
600,7
|
35,6
|
0,7
|
5,1
|
2,29×10-4
|
∆T1 = T1 – T0
= 30,7 – 30,5
= 0,2 0C
∆L1 = L1 - L0
= 600,1 - 600
= 0,01 mm
α1 =
= 8,33 × 10-4 /oC-1
∑α = α1 +
α2 + α3 + α4 + α5 + α6 +
α7
= (8,33 + 0,111
+ 0,125 + 0,111 + 4,63 +3,125 +2,29) x 10-4
= 18,722 x
10-4 /oC-1
ᾱ =
=
= 2,680 x 10-4 /oC-1
∆α =
=
=
| -5,65
|
=
=
| 2,569
|
=
=
| 2,555
|
=
=
| 2,569
|
=
=
| -1,95
|
=
=
| -0,445
|
=
=
| 0,39
|
∆α =
=
=
= 2,304
/oC-1
Nilai Penambahan
NP = ᾱ ± ∆α
NPmax = ᾱ
+ ∆α
= 2,68 x
+ 2,304 x
NPmin = ᾱ
- ∆α
= 2,68 x
– 2,304 x
% Error =
x 100%
=
x 100%
= 0,86 x 100%
= 86%
2. Besi
Diketahui :
L0 = 600 mm
T0 =
30,3 0C
No
|
L(mm)
|
T ( 0C)
|
∆L (mm)
|
∆T (oC)
|
α (/oC-1)
|
1
|
600,1
|
30,6
|
0,1
|
0,3
|
5,56 × 10-4
|
2
|
600,2
|
30,6
|
0,2
|
0,3
|
0,11 × 10-4
|
3
|
600,3
|
31,4
|
0,3
|
1,1
|
4,54 × 10-4
|
4
|
600,4
|
33,9
|
0,4
|
3,6
|
1,85 × 10-4
|
5
|
600,5
|
37,9
|
0,5
|
7,6
|
1,096 × 10-4
|
∆T1 = T1 – T0
= 30,6 – 30,3
= 0,3 oC
∆L1 = L1 - L0
= 600,1-600
= 0,01 mm
α1 =
= 5,556 × 10-4 /oC-1
∑α = α1 + α2 + α3
+ α4 + α5
= (5,556 + 0,111
+ 4,545 + 1,851 + 1,096) x 10-4
= 13.159 x
10-4 /oC-1
ᾱ =
=
= 2,632 x 10-4 /oC-1
∆α =
=
=
| -2,924
|
=
=
| 2,521
|
=
=
| -1,913
|
=
=
| 0,781
|
=
=
| -1,536
|
∆α =
=
=
= 1,935
/oC-1
Nilai Penambahan
NP = ᾱ ± ∆α
NPmax =
ᾱ + ∆α
= 2,632 x
+ 1,935 x
NPmin =
ᾱ - ∆α
= 2,632 x
– 1,935x
%
Error =
x 100%
=
x 100%
= 0,73 x 100%
= 73%
G. PEMBAHASAN
Pemuaian adalah bertambahnya
ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau karenamenerima kalor.
Pemuaian zat padat adalah proses pertambahan panjang, lebar, dan volume benda
padat karena menerima kalor. Praktikum tentang pemuaian zar padat ini bertujuan
untuk mengetahui bahwa pemuaian zat padat akan terjadi jika suhu dinaikkan dan
untuk menentukan besar pemuaian zat padat pada logam yang jenis bahannya
berbeda namun memiliki ukuran yang sama jika suhunya dinaikkan. Pada praktikum ini
jenis logam yang digunakan adalah logam tembaga dan logam besi.
Pada percobaan yang pertama, yaitu
menggunakan logam tembaga yang panjang awalnya 600 mm dengan suhu awal 30,5oC
kemudian setelah dialiri uap panas panjangnya bertambah menjadi 600,7 mm dan suhunya menjadi 35,6oC.
sehingga didapatkan besar koefisien muai panjang tembaga sebesar 2,68 x 10-4
/oC-1. Sedangkan pada percobaan kedua yang menggunakan
logam besi dengan panjang awal 600 mm dan suhu mula-mula 30,3 oC
kemudian setelah dialiri uap panas panjangnya menjadi 600,5 mm dan suhunya
meningkat menjadi 37,9 oC. Sehingga diperoleh nilai koefisien muai
panjang pada besi sebesar 2,632 x 10-4 /oC-1.
Berdasarkan praktikum ini dapat dikatakan bahwa pertambahan panjang tembaga
lebih besar dari pada besi, dengan pertambahan panjang tembaga sebesar 0,7 mm
dan pertambahan panjang besi sebesar 0,5 mm. Hal ini disebabkan karena logam
tembaga memiliki titik lebur yang lebih rendah dibandingkan dengan logam besi.
Pada percobaan ini didapatkan % error untuk logam tembaga sebesar 86% dan 73%
untuk % error pada logam besi. Nilai tetapan koefisien muai panjang untuk logam
tembaga adalah 1,7 x 10-5 /oC-1dan 1,2 x 10-5
/oC-1 untuk logam besi. Nilai tetapan ini berbeda dengan
nilai koefisien muai panjang berdasarkan hasil percobaan yang kami lakukan. Hal
ini disebabkan karena kesalahan dan kekurang telitian saat mengamati perubahan
panjang dan perubahan suhu pada saat praktikum.
H.
PENUTUP
1. Kesimpulan
· Apabila
zat padat dipanaskan maka akan terjadi pemuaian. Sebuah logam dapat memuai
karena adanya pengaruh perubahan suhu yang meningkat atau karena menerima
kalor. Pemuaian ditandai dengan bertambahnya panjang suatu suatu zat padat
tersebut.
· Koefisisen
muai panjang tembaga adalah 2,68 x 10-4 /oC-1
dan koefisien muai panjang besi sebesar 2,632 x 10-4 /oC-1.
Koefisien muai panjang tembaga lebih besar dari pada nilai koefisien muai
panjang besi. Hal ini disebabkan karena tembaga memiliki titik lebur yang lebih
rendah bila dibandingkan dengan besi. Dan pertambahan panjang tembaga juga
lebih besar dari pada besi dengan nilai 0,7 mm untuk tembaga dan 0,5 mm untuk
besi.
2 Saran
Disarankan untuk praktikum
selanjutnya agar lebih teliti dalam mengamati dan membca perubahan panjang dan
suhu agar tidak terjadi kesalah dalam menghitung nilai koefisien muai panjang.
Bimbingan asisten sangat dibutuhkan.
Mbak angka-angka pada analisis datanya masih blm lngkp, msh ada b'brp yang kosong. Dan trimakasih banyak untk post'an ini. Salam satu almamater.
BalasHapusSangat bermanfaat mba postingannya, izin mengutip untuk referensi laporan ☺
BalasHapusthankss
BalasHapus