BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan Percobaan
Menentukan koefisien muai panjang suatu batang logam
1.2 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita dapat melihat banyak sekali hal-hal
yang terjadi berkaitan dengan pemuaian dan pengerutan suatu benda.
Misalnya pada suatu hari yang panas, kawat-kawat listrik atau kawat
telepon yang bergantung pada tiangnya akan bergantung kendur. Tetapi
sebaliknya pada hari yang dingin.
Rel kereta api dibangun dengan
memberikan sedikit ruang pemisah diantara sambungan-sambungan antar
relnya sehingga rel tersebut tidak akan melengkung ketika musim panas.
Pesawat supersonik Concorde akan bertambah panas selama melakukan
penerbangan kerena adanya gesekan dengan udara, pesawat tersebut akan
bertambah panjang 25 cm. Dan banyak hal lainnya yang terjadi dalam
kehidupan sehari-hari kita.
Oleh karena itu, percobaan kali ini
mengenai “Muai Panjang Zat Padat”, untuk dapat memberikan suatu
pengetahuan lebih mengenai hal tersebut, dan dapat kita terapakan dalam
kehidupan sehari-hari.
BAB II
DASAR TEORI
Pada umumnya, ukuran suatu benda akan berubah apabila suhunya berubah.
Pada benda-benda yang berbentuk batang, perubahan ukuran panjang akibat
perubahan suhu adalah sangat nyata, sedangkan perubahan ukuran luas
dapat diabaikan karena kecilnya.
Perubahan panajng akibat perubahan suhu dapat dirumuskan sebagai berikut :
∆L = œ. Lo. ∆T ……………………………………………………..(1)
Persamaan
tersebut dapat diubah menjadi dimana ∆L/Lo adalah perubahan relative
dari panjang dan ∆T adalah perubaha suhu. Dengan demikian koefisien muai
panjang ( œ ) suatu zat didefinisikan sebagai perubahan relative dari
panjang zat itu perdrajat perubahan suhu (Tim Penyusun, 2007).
Efek-efek
yang lazim dari perubahan temperatur (suhu) adalah suatu perubahan
ukuran bahan. Bils te,epratur dinaikan maka jarak rata-rata diantara
atom-atom akan bertambah yang mengakibatkan suatu ekspansi dari seluruh
benda padat tersebut. Perubahan dari setiap dimensi linier tersebut,
seperti panjang , lebar, atau tebalnya dinamakan ekspansi linier.
Koefisien
ekspansi linier mempunyai nilai yang berbeda-beda untuk bahan-bahan
yang berbeda. Tegasnya boleh dikatakan bahwa kooegisien ekspansi linier
atau koefisien muai panjang tergantung pada temperatur referensi yang
dipilih unutk menentukan panjang awal. Akan tetapi variasinya biasanya
dapat diabaikan dibandingkan terhadap ketelitian dengan nama pengukuran
(Tepler, 1998).
Salah satu sifat zat pada umumnya adalah akan
mengalami perubahan dimensi (panjang, luas dan volume) bila dikenai
panas, seandainya benda tersebut berwujud batang atau kabel maka yang
banyak menarik perahatian adalah perubahan panjangnya. Untuk itu
didefinisikan suatu besaran yang disebut koefisien muai panjang ( œ )
suattu perubahan fraksional panjang ∆L/Lo dibagi perubahan suhu. Bila ∆L
= Lt – Lo
Maka, Lt = Lo ( 1 + œ . ∆T ) ………………………………………………(2)
Bila umumnya œ berharga sangat kecil, sehingga œ2 dapat diabaikan, maka :
L2 = L1 ( 1 + œ ( T2 – T1 ) ………………………………………………......(3)
Persamaan
diatas menyatakan bahwa panjang batang pada suatu kondisi dapat
dinyatakan dalam panjang batang disetiap kondisi lain asal suhu kedua
kondisi itu diketahui (Tim Pnusun, 2003).
Semua logam memuai pada
fraksi yang sama dari volume semula. Kehilangan logam seperti timah
seola-olah mengetahui bahwa ia akan cepat melebar, sehingga ia memuai
dengan cepat sesuai dengan kenaikan temperatur. Sedangkan platina dengan
titik lebur tinggi memperlambat kelajuan pemuaiannya.
Koefisien
volume dapat dihitung dalam bentuk koefisien linier (lurus) sebagai
berikut, misalnya sebuah benda padat berbentuk paralepedium tegak yang
panjang isinya L1, L2, dan L3. Maka volumenya ialah :
V = L1. L2. L3 …………………………………………………………… (4)
dV = L1. L2. dL1 + L1.L3 dL2 + L1. L2 dL3 ………………………… (5)
dt dt dt dt
Ini kita bagi dengan Ll, L2, L3, maka :
1. dV = 1. dL1 + 1 dL2 + 1 dL3 ……………………………..(6)
V dt L1 dt L2 dt L3 dt
(Sears&Zemansky, 1969)
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Fungsi
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah :
a. Satu set “Expansiion Apparatus”
Berfungsi sebagai tempat untuk meletakkan logam besi dan kuningan yang akan digunakan dalam percobaan.
b. Termometer Digital
Berfungsi untuk mengukur suhu (temperatur) zat yang digunakan dalam percobaan.
c. Selang Karet
Berfungsi untuk menghubungkan steam generator denngan batang logam dan
menyalurkan air yang keluar dari steam generator ke batang logam.
d. Cawan Petri
Berfungsi untuk menampung air yang keluar dari lubang yang ada pada batang logam pada saat air mendidih.
e. Dial Gauge
Berfungsi untuk mengukur perubahan relatif panjang suatu logam.
f. Steam Generator
Berfungsi untuk menampung air yang akan dididihkan atau sebagai tempat untuk memanaskan air.
3.2 Prosedur Percobaan
1. Mengisi steam generator dengan air hingga kurang lebih 3/4nya.
2. Merendam pipa besi dalam air dan mengukur suhunya sebagai suhu awal.
3. Merangakai peralatan dan mengatur penunnjuk dial gauge supaya menunjukkan angka nol.
4. Menghubungkan steam generator dengan listrik dan menuggu sampai mendidih.
5. Memperhatikan jarum penunjuk dial gauge dan mencatat sebagai ∆L bila sudah maksimum.
6. Mengulangi percobaan namun dengan menggunakan kuningan.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
Tabel 1. Hasil Percobaan Muai Panjang Terhadap Besi
No. T (°C) ∆L(mm)
1.
2.
3.
4.
5. 32
40
60
80
99,4 0
21.10-2
56.10-2
78.10-2
81.10-2
To = 32 °C
Lo = 640 mm
Tabel. 2 Hasil Percobaan Muai Panjang Terhadap Kuningan.
No. T (°C) ∆L (mm)
1.
2.
3.
4.
5. 31,5
40
60
80
99,3 0
7,5.10-2
27.10-2
42,5.10-2
48,5.10-2
To = 31,5 °C
Lo = 640 mm
4.2 Pembahasan
Suatu benda akan berubah ukurannya jika suhunya juga berubah. Dan
hal ini terbukti dalam percobaan yang telah dilakukan, dimana logam
besi dan kuningan mengalami perubahan panjang jika terjadi kenaikan
suhu. Dan dari percobaan inilah kita dapat menentukan koefisien muai
panjang dari logam besi dan kuningan tersebut.
Pada percobaan ini
logam besi dan kuningan mengalami pertambahan panjang yang berbeda
karena pemanasan, yaitu pada kuningan petambahan panjang lebih besar
dari pada besi. hal ini diduga kerena kunigan memiliki densitas yang
lebih kecil dari pada besidan merupakan penghantar panas yagn baik
dibandingkan besi.
Perbedaan perubahan panjang dan suhu pada
msing-masing logam menyebabkan hasil yang diperoleh untuk koefisien muai
panjang juga berbeda-beda.. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar
kecilnya koefisien muai panjang yaitu temperatur / suhu, kemampuan
masing-masing logam untuk memuai, dan tingkat kepekaan jenis benda dalam
menghantarkan panas.
Dari percobaan yang dilakukan ddapatkan nilai œ
sebesar 1,1643.10-5 pada besi dalam 5 kali percobaan sedangkan œ pada
kuningan seesar 1.9054. 10-5 dalam 5 kali percobaan. Nilai œ ( koefisien
muai panjang ) dari hasil perhitungan lebih kecil dari pada nilai œ
menurut dasar teori.
Kesalahan relative rata-rata pada besi yaitu
sebesar 68,1652 % sedangkan kesalahan relative pada kunigan sebesar
60,4376 %. Kesalahan relative didapat dengan cara y persamaan dikurang y
data dan dikalikan 100 %.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Kenaikan suhu menyebabkan ukuran dari suatu logam bertambah panjang.
2. Pertambahan pajang pada kuningan lebih besar dari pada besi.
3. Besar muai panjang pada logam besi yaitu 1,1643. 10-5 K-1
4. Kesalahan relatif pada logam besi sebesar 68,1625 %
5. Besar muai panjang pada logam kuningan yaitu 1,9054. 10-5 K-1
6. Kesalahan relatif pada logam kuningan sebesar 60,437 %
5.2 Saran
Penyusun menyarankan agar percobaan ini dijalankan dengan teliti
dan tepat dalam melihat temperatur digital dan dial gauge yang terus
berputar.
DAFTAR PUSTAKA
Lafferti, Peter. 1993. Penuntun Ilmu Pengetahuan Pembakaran dan Peleburan. adi Prasetya. Semarang.
Sears & Zemansky. 1969. Fisika Untuk Universitas. Binacipta. Bandung.
Tepller. 1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Erlangga. Jakarta.
Tim Penyusun. 2003. Fisika I. FMIPA. ITS. Surabaya.
Tim Penyusun. 2007. Penuntun Praktikum Fisika Dasar. Universitas Lambung Mangkurat. Banjarbaru.