PEMUAIAN ZAT CAIR :)

- Pemuaian Zat Cair

      Pada zat cair hanya dikenal ukuran volume, karena itu pada zat cair hanya dikenal muai volume.

Makin tinggi kenaikan suhu, makin besar penambahan volume zat cair. Pemuaian zat cair yang satu dengan yang lain umumnya berbeda, meskipun volume zat cair mula-mula sama. Untuk seluruh zat cair pemuaian makin besar jika kenaikan suhu bertambah besar.

      Pemuaian zat cair dapat dimanfaatkan dalam penggunaan termometer zat cair, biasanya zat cair yang digunakan adalah raksa atau alkohol. Sifat naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler sebagai akibat pemuaian zat cair inilah yang digunakan untuk mengukur suhu. Permukaan zat cair naik sepanjang pipa kapiler dan berhenti pada posisi tertentu yang sesuai dengan suhu benda. Suhu yang terukur dinyatakan oleh skala yang berimpit dengan permukaan zat cair pada pipa kapiler tersebut.

Pemuaian yang terjadi pada zat cair adalah muai volume. Air yang keluar dari bejana merupakan indikasi perbedaan pemuaian yang berbeda antara zat padat dan zat cair. Air yang tertumpah dari bejana menandakan pemuaian zat cair yang lebih besar dari muai zat padat, dalam hal ini adalah bejananya.

Besarnya muai volume: V= V₀ (1 + γ Δt )

pertambahan volume: ΔV= γ V₀ Δt

Ketika suhu naik, volume zat cair bertambah, sementara massanya tetap, akhirnya ketika suhu zat cair bertambah massa zat cair berkurang.

Bila massa jenis zat cair mula-mula adalah ρ₀ maka:  ρ₀= m/ V₀

Keterangan :

m = massa zat cair (kg)

ρ₀ = massa jenis mula-mula (kg/m kubik)

V₀= volume mula-mula ( m kubik atau liter)

V = volume akhir ( m kubik atau liter)

γ = koefisien muai volume

Di bawah ini adalah tabel koefisien muai volume beberapa zat cair.

 

Tabel 2. Koefisien Muai Volume Zat Cair

Gambar 5. Termometer alkohol  adalah salah satu contoh penerapan pemuaian pada zat cair.  

Prinsip kerja termometer zat cair menggunakan prinsip dasar pemuaian zat cair. Naiknya permukaan raksa mengindikasikan adanya pemuaian, semakin besar panas yang diterima semakin besar pula tingkat kenaikan raksa.

Selain termometer zat cair terdapat termometer lain yaitu termometer digital. Keuntungan dari termometer digital adalah hasil pengukuran lebih akurat dan langsung dapat dilihat, tetapi termometer digital memiliki kekurangan yaitu memerlukan baterai sebagai sumber energi.

Anomali Air

     Hampir semua zat akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Tetapi, air memiliki sedikit pengecualian. Jika suhu diturunkan, memang volume air akan makin kecil seperli lainnya. Namun pada suatu ketika volume air justru membesar meskipun suhunya tetap diturunkan. Jadi ada suhu dimana air memiliki volume paling kecil. Jika pada suhu tersebut air dipanaskan, volumenya akan bertambah besar, jika pada suhu tersebut air didinginkan, volumenya akan membesar.

Sifat air yang demikian disebut anomali air. Pada tekanan 1 atm, volume terkecil yang dimiliki air pada suhu 4°C . Dengan demikian, volume es lebih besar daripada volume air pada suhu 4°C . Karena volumenya paling kecil maka, massa jenis yang terbesar terjadi saat suhu 4°C.  

    

 

Gafik 1. Pada suhu 4°C air menunjukkan sifat anomali

    

Ketika danau di daerah yang bersuhu dingin membeku, es yang terbentuk akan mengapung di atas permukaan air. Hal ini terjadi karena massa jenis es lebih kecil daripada air yang bersuhu 1°C sampai 4°C. Itulah sebabnya permukaan danau sudah menjadi es, namun di dasarnya masih menjadi air. Begitu juga bila kita membuat es batu dengan menggunakan pendingin (refrigerator) , volume air sebelum menjadi es akan jauh lebih kecil dibandingkan setelah seluruh air telah berubah menjadi es.

 

Foto. Sebuah danau yang pada permukaannya telah terjadi perubahan wujud.