Apa Itu Suhu dan Pemuaian

Apa Itu Suhu dan Pemuaian – Apa kalian tau bahwa suhu itu berkaitan dengan pemuaian? Bagaimana suhu dapat mempengaruhi molekul-molekul dan membuat benda jadi memuai?

Singkatnya hal ini berkaitan dengan energi kinetik molekul

Jadi Apa Itu Suhu?

Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Sederhananya makin panas benda maka akan semakin tinggi suhunya.Tidak sesederhana hanya menentukan benda itu panas atau dingin. Di dalam fisika suhu/temperatur merupakan ukuran energi internal yang dimiliki suatu benda.

Tapi kenapa suhu ini bisa ada?

Jadi kalau kita amati pada tingkat paling dasar dalam struktur mikroskopik sebenernya suhu ini ada karna adanya energi kinetik dari suatu molekul.  

Suhu merupakan ukuran dari seberapa besar energi kinetik dalam suatu sistem

Jika kalian belum tau mengenai terminologi sistem, kalian bisa baca pada artikel Termodinamika berikut.

Jika suhu suatu sistem semakin tinggi maka akan memicu molekul-molekul untuk bergerak makin cepat. Artinya energi kinetik molekulnya akan semakin besar. Ketika energi kinetik dalam suatu sistem membesar maka sistem tersebut akan semakin panas.

Semakin besar derajat kebebasan dari molekul, temperatur benda akan semakin tinggi

Bagaimana suhu dapat diukur?

Untuk mengukur suhu kita pakai suatu alat yang namanya Termometer. Tetapi untuk dapat mengukur suhu secara kuantitatif maka diperlukan skala numerik seperti ⁰C, ⁰F, K.

Bagaimana termometer dapat mengukur suhu?

Jadi termometer ini menggunakan sifat termometrik zat, yaitu sifat fisik dari suatu zat saat ia didinginkan dan dipanaskan. Contoh pada air raksa, ketika air raksa didinginkan maka air raksa akan menyusut dan ketika dipanaskan akan memuai.

Kenapa Air Raksa digunakan pada Termometer?

Sebenernya kalau menurut pendapat gw pribadi, benda apapun yang memiliki sifat berubah terhadap perubahan temperatur dapat digunakan sebagai termometer.

Kenapa air raksa? Hal ini berdasarkan pada sifat air raksa yang dapat menyerap panas benda yang diukur. Jadi air raksa memiliki kalor yang rendah jika dibandingkan dengan cairan lain. Hal ini  membuat air raksa bisa mendeteksi perubahan suhu secara cepat, dengan menyerap kalor dari objek yang diukur.

Air raksa memiliki kohesi yang tinggi sehingga tidak membasahi dinding tabung, pemuaian air raksa teratur. Air raksa memiliki cakupan suhu yang cukup tinggi yaitu dengan memiliki titik beku pada -39⁰C dan titik didih pada 357⁰C.

Kohesi terjadi ketika molekul dari satu zat lebih tertarik dengan molekul sejenis dibandingkan dengan zat lain yang bersentuhan dengannya

Dalam fisika, suhu pada umumnya dinyatakan dalam 4 Skala, yaitu:

Skala Celcius

Skala celcius dicetuskan oleh seorang ilmuan bernama Anders Celcius pada tahun 1741. Skala ini lebih gampang untuk diaplikasikan ke banyak hal, karena skala ini dikalibrasi berdasarkan titik beku dan dtitik didih air dengan rentang 0 – 100 derajat.

Skala Reamur

Skala reamur diusulkan oleh Rene Antoine Ferchault de Reamur. Skala ini dikalibrasi berdasarkan titik beku dan titik didih air. Pada kondisi beku derajat reamur akan menunjukan 0 reamur dan pada titik didih air 80 reamur. Jadi jika dikalibrasi dengan termometer dengan derajat lain 1 derajat reamur akan sama dengan 1,25 derajat Celcius dan 274,25 Kelvin. 

Skala Fahrenheit

Skala Fahrenheit ditemukan oleh Daniel Gabriel Fahrenheit (Fisikawan). Skala ini menggunakan raksa pada termometernya. Skala ini memiliki titik beku 32 derajat Fahrenheit, dengan titik didih 212 derajat fahrenheit.

Skala Kelvin (Skala Mutlak)

Skala ini ditemukan oleh William Thomson Kelvin (Fisikawan). Skala ini mencantumkan -273,15⁰ C  Pada titik nol di termometernya. Jadi titik nol pada derajat Celcius berada pada 273,15 Kelvin, dan titik 100⁰ C ada di titik 373,15 Kelvin. Pada suhu 0 mutlak, molekul-molekul pada suatu sistem akan berada dalam keadaan diam.

Berikut hubungan antara skala fahrenhait dan Skala Celcius:

(T_f – 32) : T_c = 9 : 5

Konversi Celcius ke Kelvin

T = T_c + 273

Nah suhu ini ternyata bisa membuat Panjang, Luas dan Volume dari suatu benda berubah. Jika suhunya dinaikan maka partikel-partikel benda akan saling bergetar kuat dan akhirnya saling menjauh. Lalu apa yang terjadi? Hal ini akan menyebabkan benda menjadi memuai.

Lalu Apa yang dimaksud dengan pemuaian?

Pemuaian adalah perubahan fisik suatu zat dengan ciri-ciri menjadi bertambah panjang, bertambah lebar, bertambah luas ataupun bertambah volumenya karena adanya pemanasan pada benda tersebut

Jika suhu turun, getaran partikel tadi akan melemah dan molekul-molekul saling mendekat dan menyebabkan benda menyusut.

Fenomena perubahan suhu yang membuat molekul bergerak cepat maupun bergerak lambat akan menyebabkan pemuaian dan penyusutan.

Pemuaian ini tidak hanya terjadi pada benda padat tetapi juga pada benda dengan wujud cair dan gas.

Contoh empiris pemuaian pada benda padat, misalnya pada kabel listrik. Lah emang kenapa dengan kabel listrik?

Jadi kalo kalian perhatikan kabel-kabel itu ketika siang kabelnya kendor, tapi ketika malam kabelnya tidak sekendor ketika siang. Hal ini terjadi karena kabel tersebut mengalami perubahan panjang yang diakibatkan oleh pemuaian akibat kenaikan suhu.

Selain itu pada rel kereta api, kalau kita perhatikan rel kereta dibuat dengan bercelah tujuannya adalah untuk mengantisipasi pemuaian. Mencegah antar batang rel saling bertabrakan dan membengkok.

Berdasarkan hal-hal empiris tersebut maka secara fisika Pemuaian dapat dirumuskan dalam bentuk matematis, diantaranya:

1. Muai Panjang

Muai panjang ini dapat dirumuskan:

Pemuaian panjang hanya terjadi pada satu dimensi (hanya panjangnya saja)

Besarnya koefisien muai panjang, tergantung pada material bendanya. Dalam fenomena pemuaian termal, logam akan memuai jika dipanaskan dan pemuaiananya akan berbeda tergantung dari jenis tiap tiap logam yang dipanaskan. Semakin besar koefisien muai panjang maka semakin besar tingkat pemuaiannya.

Berdasarkan data pada tabel diatas dapat diketahui bahwa koefisien muai panjang alumunium lebih besar daripada tembaga dan besi. Berdasarkan data tersebut maka pertambahan panjang terbesar terjadi pada almunium (Al), Tembaga (Cu) kemudian Besi (Fe).Koefisien muai panjang Almunium (Al) > Tembaga (Cu) > Besi (Fe)

2. Muai Luas

Muai Luas dapat dirumuskan:

Muai luas terjadi pada panjang dan lebar suatu benda

Contoh dari muai luas ini adalah pemasangan jendela yang diberi celah anatara kaca dengan bingkainya. Hal ini dilakuka agar ketika kaca mengalami pemuaian luas kaca tidak akan pecah karena tertahan oleh bingkai.

3. Muai Volume 

Muai Volume dapat dirumuskan:

Muai volume terjadi pada panjang, lebar dan tinggi atau ketebalan suatu benda

Ketika kita memompa ban motor kita biasanya tidak dipompa sampai ban terisi penuh oleh udara. Hal ini dilakukan agar ketika udara di dalam ban mengalami pemuaian volume, ban tidak akan meledak.(belajarsesuatu.id)

Info ruanglab lainnya:

• Perangkat Baru yang Dapat Mengubah Suhu Tubuh Menjadi Aliran Listrik
• Helm Robocop N901, Helm Canggih Pendeteksi Suhu Tubuh dengan Akurasi 100%
• Pengertian Desibel, Rumus dan Cara Mengukurnya
• Tips Mengatur Suhu AC Agar Tetap Nyaman