Artikel ini menjelaskan apa itu koefisien muai dan cara menghitungnya. Dengan demikian, Anda akan menemukan definisi koefisien muai dan rumus koefisien termodinamika ini.
Berapa koefisien muainya?
Koefisien muai , atau koefisien muai panas , adalah koefisien yang menentukan perubahan relatif ukuran suatu benda ketika terjadi perubahan suhu.
Sederhananya, koefisien muai menunjukkan seberapa besar suatu benda mengembang seiring dengan peningkatan suhu.
Seperti yang Anda ketahui, benda memuai jika dipanaskan dan sebaliknya menyusut jika didinginkan. Dengan demikian, koefisien muai panas merupakan koefisien karakteristik setiap bahan yang menunjukkan hubungan antara variasi ukurannya dan variasi suhu.
Satuan koefisien muai dalam Sistem Internasional adalah K -1 (kelvin), namun biasanya dinyatakan dalam ºC -1 (derajat Celsius). Karena koefisien muai menunjukkan kenaikan, maka koefisien muai dapat dinyatakan secara bergantian dalam kelvin atau derajat Celsius.
Jenis koefisien ekspansi
Tergantung pada dimensi yang akan dipelajari, ada tiga jenis koefisien muai :
- Koefisien muai linier (α) : menunjukkan hubungan antara pertambahan panjang suatu benda dengan pertambahan suhu yang dialami.
- Koefisien muai permukaan (σ) : menunjukkan hubungan antara variasi permukaan suatu benda dengan variasi suhu yang dialami.
- Koefisien muai volumetrik (γ) : menunjukkan hubungan antara perubahan volume suatu benda dengan perubahan suhu yang dialami.
Jadi, bergantung pada apakah kita ingin menganalisis pertambahan panjang, luas permukaan, atau volume sebagai fungsi variasi suhu, kita akan menggunakan salah satu jenis koefisien muai panas atau lainnya.
Cara menghitung koefisien muai
Untuk menghitung koefisien muai panas, perubahan ukuran benda harus dibagi dengan perubahan suhu dan ukuran awal benda.
Misalnya, untuk menghitung koefisien muai panas linier, kita perlu membagi pertambahan panjang dengan pertambahan suhu dan panjang aslinya.
Di bawah ini Anda dapat melihat rumus untuk menghitung setiap jenis koefisien muai panas.
Koefisien ekspansi linier
Koefisien muai panjang sama dengan perubahan panjang yang dialami dibagi perubahan suhu yang dialami dan dibagi dengan panjang semula benda.
Emas:
-
adalah koefisien ekspansi linier.
-
adalah panjang aslinya.
-
adalah variasi panjangnya.
-
adalah variasi suhu.
Koefisien muai panjang umumnya digunakan untuk mempelajari perilaku benda padat di bawah pengaruh perubahan suhu.
Nilai koefisien muai panjang beberapa bahan ditunjukkan di bawah ini:
| Bahan | Koefisien muai linier (10 -6 °C -1 ) |
|---|---|
| Baja | 11.5 |
| Aluminium | 23 |
| Tembaga | 17 |
| Besi | 12 |
| Konkret | 12 |
| Kuningan | 18 |
| Emas | 14 |
| Uang | 19 |
| Kaca | 8.5 |
Koefisien ekspansi permukaan
Koefisien muai permukaan setara dengan variasi permukaan yang dialami dibagi variasi suhu yang dialami dan dibagi luas permukaan asli benda.
Emas:
-
adalah koefisien muai permukaan.
-
adalah permukaan aslinya.
-
adalah variasi permukaan.
-
adalah variasi suhu.
Koefisien ekspansi volumetrik
Koefisien muai volumetrik , atau koefisien muai kubik , sama dengan perubahan volume yang dialami dibagi perubahan suhu yang dialami dan dibagi dengan volume awal benda.
Emas:
-
adalah koefisien muai volumetrik.
-
adalah volume aslinya
-
adalah perubahan volume.
-
adalah variasi suhu.
Meskipun koefisien muai panjang umumnya digunakan untuk melakukan perhitungan pada benda padat, koefisien muai volumetrik lebih umum digunakan untuk gas dan cairan.
Pada tabel berikut ini Anda dapat melihat nilai koefisien muai volumetrik beberapa bahan:
| Bahan | Koefisien muai volumetrik (10 -6 °C -1 ) |
|---|---|
| Baja | 33 – 39 |
| Aluminium | 69 |
| Tembaga | 51 |
| Besi | 33.3 |
| Konkret | 36 |
| Kuningan | 54 |
| Emas | 42 |
| Uang | 54 |
| Kaca | 25.5 |
ekspansi termal
Ekspansi termal adalah bertambahnya ukuran suatu benda akibat kenaikan suhu. Jadi, suatu benda bertambah panjang, luas permukaan, atau volumenya ketika suhunya meningkat.
Namun pertambahan dimensi ini bergantung pada koefisien muai, sehingga semakin besar koefisien muai maka semakin besar pertambahan dimensi yang dialami benda.
Dengan demikian, pemuaian panas yang dialami suatu bahan dapat dihitung jika diketahui nilai koefisien muai dan kenaikan suhunya.
Pemuaian linier adalah pemuaian yang hanya mendominasi satu dimensi, yaitu hanya satu dimensi yang diperhitungkan dalam perubahan ukuran benda. Ekspansi linier dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut:
Ekspansi permukaan mengacu pada peningkatan luas permukaan yang dialami suatu benda seiring dengan peningkatan suhunya. Perluasan permukaan dihitung dengan rumus berikut:
Pemuaian volumetrik adalah pertambahan volume yang dialami suatu benda seiring dengan kenaikan suhunya. Jenis pemuaian ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
