Rumus pemuaian luas beserta pengertian, contoh penerapan, dan cara menghitungnya

Brilio.net - Peristiwa pemuaian merupakan salah satu peristiwa yang kerap dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Pemuaian umumnya terjadi akibat perubahan suhu yang dialami oleh suatu benda. Contoh benda yang dapat mengalami pemuaian adalah kaca, logam, dan masih banyak lagi.

Peristiwa pemuaian juga dapat terjadi seiring bertambahnya ukuran luas atau volume suatu benda. Peristiwa ini juga disebut dengan pemuaian luas, yakni perubahan dalam luas suatu benda atau bahan sebagai akibat dari perubahan suhu atau suhu lingkungan. Ketika suhu suatu benda berubah, benda tersebut dapat mengalami perubahan dalam luasnya.

Pemahaman tentang pemuaian luas penting dalam berbagai konteks teknik dan rekayasa, seperti perancangan jembatan, konstruksi bangunan, pengembangan peralatan elektronik, dan banyak aplikasi lainnya. Nah, agar lebih memahami tentang peristiwa pemuaian luas, berikut brilio.net rangkum materi mengenai rumus pemuaian luas beserta pengertian, contoh penerapan, dan cara menghitungnya dari berbagai sumber pada Jumat (20/10).

Pengertian dan rumus pemuaian luas.

foto: unsplash.com

Pemuaian luas adalah perubahan dalam luas suatu benda atau bahan sebagai akibat dari perubahan suhu atau suhu lingkungan. Pemuaian luas biasanya terjadi pada benda yang memiliki ukuran panjang dan lebar. Pemuaian luas juga dapat didefinisikan sebagai pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor.

Salah satu contohnya benda yang memiliki pemuaian luas adalah jendela kaca rumah. Saat udara dingin, kaca akan menyusut karena koefisien muai kaca lebih besar daripada koefisien muai kayu. Jika suhu meningkat, maka kaca jendela akan memuai sehingga kaca akan terlihat terpasang rapat pada kusen kayu.

Untuk dapat menghitung perubahan luas pada benda bidang yang mengalami pemuaian, dapat menggunakan rumus pemuaian luas sebagai berikut:

ΔA = A * 2α * ΔT

di mana:

ΔA adalah perubahan luas.
A adalah luas awal benda.
α adalah koefisien pemuaian linier benda.
ΔT adalah perubahan suhu dalam satuan derajat Celcius atau Kelvin.

Contoh penerapan pemuaian luas.

foto: unsplash.com

Peristiwa pemuaian luas dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, terutama dalam konteks rekayasa dan desain. Berikut beberapa contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari:

1. Jembatan dan struktur bangunan.

Ketika insinyur merancang jembatan dan struktur bangunan, mereka harus memperhitungkan efek pemuaian luas akibat perubahan suhu. Bahan seperti beton, baja, dan kaca dapat mengalami pemuaian luas. Tanpa memperhitungkan pemuaian ini, jembatan atau bangunan dapat mengalami keretakan atau kerusakan struktural.

2. Rel kereta api.

Rel kereta api terbuat dari besi atau baja. Perubahan suhu harian dapat menyebabkan rel ini mengalami pemuaian atau penyusutan. Pemeliharaan rel dan keselamatan kereta api harus diperhitungkan untuk mencegah kecelakaan.

3. Jalanan aspal.

Permukaan jalan aspal juga mengalami pemuaian luas karena perubahan suhu. Desain jalan juga harus dipertimbangkan untuk mencegah kerusakan akibat perubahan suhu yang ekstrem.

4. Peralatan elektronik.

Pada perangkat elektronik seperti komputer dan ponsel, pemuaian luas dapat memengaruhi komponen elektronik dan kinerja perangkat. Produsen peralatan elektronik harus merancang produk mereka agar dapat mengatasi perubahan suhu yang terjadi selama penggunaan normal.

5. Pipa dan saluran.

Pipa air, pipa gas, dan saluran lainnya terbuat dari berbagai jenis bahan. Pemuaian luas harus diperhitungkan dalam sistem ini untuk mencegah retakan atau kerusakan selama perubahan suhu ekstrem.

6. Kaca jendela.

Kaca jendela di rumah atau bangunan komersial juga mengalami pemuaian luas. Perubahan suhu bisa memengaruhi penutupan dan kekencangan kaca. Pemuaian juga dapat memengaruhi efisiensi energi karena celah yang terbentuk pada kaca.

7. Bantalan rel dan pemuaian rel baja.

Pada bantalan rel kereta api, pemuaian luas adalah faktor penting. Hal ini digunakan untuk menghindari gangguan pengiriman yang bisa terjadi ketika rel memuai atau menyusut secara signifikan.

Contoh soal dan cara menghitung pemuaian luas.

foto: unsplash.com

1. Sebuah piring dengan luas 0,05 m² terbuat dari kaca, yang memiliki koefisien pemuaian linier 0,000009 per derajat Celsius. Jika suhu ruangan meningkat 30 derajat Celsius , berapa perubahan luas piring?

Pembahasan:

Kita dapat menggunakan rumus pemuaian luas untuk benda bidang:

ΔA = A * 2α * ΔT

ΔA = 0,05 m² * 2 * 0,000009 (1/°C) * 30 °C
ΔA = 0,000027 m²

Jadi, luas piring akan bertambah sekitar 0,000027 m² ketika suhu ruangan naik 30 derajat Celsius.

2. Sebuah kaca memiliki luas awal 0,2 m² dan suhu awal 25°C. Jika suhu turun menjadi 10°C, berapa perubahan luas kaca tersebut? Koefisien pemuaian linier kaca adalah 0,000008 per derajat celsius.

Pembahasan:

Kita dapat menggunakan rumus pemuaian luas untuk benda bidang:

ΔA = A * 2α * ΔT

ΔA = 0,2 m² * 2 * 0,000008 (1/°C) * (10°C - 25°C)
ΔA = -0,000032 m²

Jadi, luas kaca akan berkurang sekitar 0,000032 m² ketika suhu turun dari 25°C ke 10°C.

3. Sebuah kaca dengan luas awal 1 m² memiliki suhu awal 20°C. Jika suhu kaca naik menjadi 50°C, berapa perubahan luasnya? Koefisien pemuaian linier kaca adalah 0,000009 per derajat celsius.

Jawaban: