modulpemuaian

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga modul ini dapat diselesaikan sesuai dengan harapan. Modul ini disusun berdasarkan Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar 2006. Modul ini juga disertai dengan kejadian-kejadian yang sering terjadi di sekitar kita tetapi jarang kita amati. Selain itu modul ini dapat dijadikan sebagai sarana bagi siswa untuk mempelajari Bab Pemuaian yang membuat siswa lebih terampil mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari. Penulis secara khusus mengucapkan terima kasih kepada ibu Mabruratul Hasanah selaku pembimbing, serta teman-teman yang telah menjadi sumber inspirasi dan motivasi dalam menyusun modul ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan modul ini dengan sebaik-baiknya. Penulis sangat berharap modul ini bermanfaat bagi siswa dalam memahami materi fisika khususnya bab pemuaian. Kritik dan saran akan selalu diterima untuk perbaikan modul ini.   Kata Pengantar ...................................................................................................................... i Daftar isi ........................................................................................................................................... ii Penjelasan Umum Modul................................................................................................................ iv Petunjuk Penggunaan Buku......................................................................................................... v Standart Kompetensi ......................................................................................................................... vi Kompetensi Dasar ............................................................................................................................... vi Indikator Pembelajaran ....................................................................................................... vi Peta Konsep.......................................................................................................................................... vii Untuk Mengingat .................................................................................................................................... 1 BAB 7 PEMUAIAn ....................................................... 2 APERSEPSI...................................................................................... 3 A. PENGERTIAN PEMUAIAN............................................ 4 B. PEMUAIAN ZAT PADAT .............................................. 5 a. Pemuaian Panjang ............................................... 5 b. Pemuaian Luas ..................................................... 7 c. Pemuaian Volume ................................................ 9 C. PEMUAIAN ZAT CAIR ................................................ 12 D. PEMUAIAN GAS ..................................................... 15 a. Keadaan gas pada tekanan tetap (Isobar)....................................................... 15 b. Keadaan gas pada volume tetap (Isokhorik)......................................................... 16 E. PENERAPAN PEMUAIAN........................................... 9 RANGKUMAN....................................................................... 19 UJI KOMPETENSI 1................................................................. 20 TUGAS TAMBAHAN............................................................... 24 Daftar Pustaka ............................................................................................................. 24 Lampiran 1: Kunci Jawaban Uji Kompetensi........................................................... 26 Lampiran 2: LKS 01...................................................................................................... 27   Dalam modul ini pembelajaran akan dimulai dengan bahasan mengenai pemuaian dimana secara umum sudah dibahas pada kelas VIII SMP, sehingga diawal diberikan kolom mengingat sebagai langkah awal mempelajari pengertian pemuaian dilanjutkan dengan jenis-jenis pemuaian yang di dalamnya membahas pemuaian zat padat (pemuaian panjang, luas, dan volume), pemuaian zat cair (pemuaian volume), dan pemuaian zat gas (isobar dan isokhorik). Materi dalam bab 7 akan membahas tentang Pemuaian. Bab ini akan diawali dengan mengingat kembali pengertian pemuaian. Materi ini dijelaskan secara detail sehingga memudahkan siswa memahami pemuaian zat. Serta ada juga kegiatan diskusi untuk lebih memahami tentang pemuaian. Tidak lupa dalam bab ini diberikan contoh soal dan pembahasan tentang pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume pada pemuaian zat padat, pemuaian volume pada zat cair, hukum Gay-lussac, hukum Charles, hukum Boyle, dan hukum Boyle- Gay-lussac pada pemuaian zat gas. mempengaruhi Di SMP kelas VIII kalian telah mempelajari tentang pemuaian. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari kalian sering mendengar kata tersebut. Jadi kata pemuaian tentu bukanlah kata asing buat kalian. Mungkin kalian masih ingat apa saja yang kalian pahami tentang pemuaian kemudian tuliskan pada kolom di bawah ini.!!!!!!!!!!!!!! Kereta api merupakan alat transportasi yang banyak dimanfaatkan untuk bepergian. Kereta berjalan di atas rel. Pada sambungan kereta api terdapat sebuah celah, celah tersebut pada malam hari lebar, siang menjadi sempit karena terkena sinar matahari. Ukuran bingkai kaca selalu didesain sedikit lebih besar daripada ukuran kacanya. Begitu pula dengan ban sepeda apabila kita menaruhnya di tempat yang terkena sinar matahari secara langsung. Mengapa demikian?. Apakah sebabnya??. Sebenarnya ada apa sih dengan pemuaian kok sampek penting banget? Penasaran? Ingin tahu kejelasannya?. Dalam bab 7 modul ini akan dipelajari mengenai pemuaian zat padat, pemuaian zat cair, dan pemuaian zat gas. Untuk mengetahui semua itu, ikuti pembahasannya!!!   Pada peristiwa kabel listrik yang terlihat kendur pada siang hari karena terkena sinar matahari. Pada malam hari kabel tersebut akan kembali ke asalnya. Pemasangan kaca pada jendela rumah juga dibuat longgar dengan tujuan ketika kaca memuai ada ruang muai untuk kaca, sehingga kaca tidak pecah. Peristiwa ini menunjukkan bahwa zat akan memuai apabila dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikel-partikel zat bergetar lebih cepat sehingga saling menjauh dan benda memuai. Sebaliknya, ketika zat didinginkan (melepas kalor) partikel-partikel zat bergetar lebih lemah sehingga saling mendekati dan benda menyusut. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas. Pemuaian pada zat gas ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian volume saja. Apabila suatu benda padat dipanaskan maka lama-kelamaan akan memuai kesegala arah. Dengan kata lain, ukuran panjang, luas, dan volume benda tersebut bertambah. Pemuaian yang terjadi pada benda, sebenarnya terjadi pada seluruh bagian benda tersebut. Namun demikian, untuk mempermudah pemahaman maka pemuaian zat padat dibedakan tiga macam, yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat padat disebut muschenbrock. Pemuaian Panjang Ketika tiga batang logam yang berbeda jenis dan sama panjang dipanaskan, maka ketiga jenis batang tersebut mengalami kenaikan suhu yang sama tetapi pertambahan panjang ketiganya berbeda. Untuk benda padat yang panjang tetapi luas penampangnya kecil, misalnya jarum rajut, kita perhatikan pemuaian panjangnya saja. Jadi, pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Perbedaan pertambahan panjang disebabkan oleh perbedaan koefisien muai panjang yang didefinikan sebagai berikut. Koefisien muai panjang (α) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang awal (l0) benda per satuan kenaikan suhu (∆T). Secara matematis dinyatakan Pemuaian panjang dengan l = panjang akhir (m) T = suhu akhir benda (°C atau K) T0 = suhu awal benda (°C atau K) Tabel koefisien muai panjang berbagai zat No Jenis zat Alpha( /0C) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Aluminium Perunggu Baja Tembaga Kaca Pirek Berlian Grafit Invar 24 ×〖 10〗^(-6) 19 × 〖10〗^(-6) 11 × 〖10〗^(-6) 17 ×〖 10〗^(-6) 9 × 〖10〗^(-6) 3 × 〖10〗^(-6) 1 ×〖 10〗^(-6) 8 × 〖10〗^(-6) 0,9 × 10-6 Pemuaian Luas Jika benda padat berbentuk persegi panjang dipanaskan, terjadi pemuaian dalam arah memanjang dan melebar. Dengan kata lain, benda tersebut mengalami pemuaian luas. Sehingga pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. pemuaian luas berbagai zat bergantung pada koefisien muai luas. Pemuaian luas itu merupakan pemuaian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis. Koefisien muai luas (β) adalah suatu bahan adalah fraksi pertambahan luas benda (∆α) terhadap luas awal benda (A0) per satuan kenaikan suhu (∆T). Secara matematis, ß dinyatakan Pemuaian luas dengan ∆A = A - A0 = pertambahan luas (m2) A = luas akhir benda (m2) c. Pemuaian Volume Apabila benda padat berbentuk balok dipanaskan maka akan memuai dalam arah memanjang, melebar, dan meninggi. Dengan kata lain benda tersebut mengalami pemuaian volume. Jadi, Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang. Koefisien muai volume (γ) suatu bahan adalah fraksi pertambahan volume terhadap volume awal benda (V0) per satuan kenaikan suhu (∆T). Secara matematis, dinyatakan Pemuaian volume dengan ∆V = V - V0 = pertambahan volume (m3) V = volume akhir benda (m3)   Sifat zat cair adalah selalu mengikuti bentuk wadahnya. Jadi, wadah berarti volume. Oleh karena itu, pada zat cair hanya terjadi pemuaian volume. Pemuaian volume zat cair lebih besar daripada penuaian volume zat padat. Misalkan, Sebuah panci berisi penuh air kemudian panaskan, beberapa saat kemudian akan ada air yang tumpah dari panci tersebut, itulah salah satu contoh pemuaian zat cair. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat cair disebut labu didih. Secara matematis rumus pemuaian zat cair sama dengan rumus pemuaian volume pada pemuaian zat padat. Besarnya pemuaian zat cair ditentukan dari koefisien muai volumenya. Tabel koefisien muai volume zat cair No Jenis zat Alpha( /0C) 1 2 3 4 5 6 7 Air Alkohol Benzena Aseton Raksa Bensin Udara 2,1 ×10-4 1,12 × 〖10〗^(-3) 1,24 × 〖10〗^(-3) 1,5 ×〖 10〗^(-3) 1,82 × 〖10〗^(-3) 9,6 × 〖10〗^(-3) 3,67×〖 10〗^(-3) Pemuaian volume zat cair ∆V = V - V0 = pertambahan volume (m3) V = volume akhir benda (m3) γ = koefisien muai volume Gas juga mengalami pemuaian layaknya pada pemuaian zat cair dan zat padat. Khusus untuk pemuaian zat gas agak berbeda dengan pemuaian zat padat dan pemuaian zat cair. Salah satu perbedaan antara zat gas dengan zat padat dan cair adalah volume zat gas dapat diubah-ubah dengan mudah. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian gas disebut dilatometer. Pemuaian gas dibedakan menjadi: pemuaian gas pada tekanan tetap dan pemuaian gas pada volume tetap Pemuaian Gas Pada Volume Tetap (Hukum Gay-Lussac) Pemuaian gas pada volume tetap yaitu jika volume gas di dalam ruang tertutup dijaga tetap, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Dirumuskan sebagai atau untuk gas dari keadaan (1) ke keadaan (2), berlaku persamaan dengan P = tekanan (atm) V = volume (L) T = suhu (K) Pemuaian gas pada tekanan tetap (Hukum Charles) Pemuaian gas pada tekanan tetap yaitu gas di dalam ruang tertutup dengan tekanan dijaga tetap, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Dalam bentuk persamaan dapat dituliskan sebagai: atau untuk gas dari keadaan (1) ke keadaan (2), berlaku persamaan dengan V=volume(L) T = suhu (K) Hukum Boyle Pada temperatur konstan, volume gas dalam ruangan berbanding terbalik dengan tekanannya. Gas yang berada dalam ruangan tertutup memiliki volume yang sama dengan volume ruang. Jika dalam ruang tersebut suhunya tetap, maka hubungan tekanan dan volume gas, dirumuskan sebagai berikut. atau apabila terjadi pada dua keadaan dengan suhu sama sedangkan keseimbangannya berbeda maka persamaan di atas menjadi Dengan P = tekanan (atm) V = volume (L) hukum Boy-Gay Lussac Sehingga untuk keadaan suatu gas dinyatakan dengan tiga variabel, yaitu tekanan p, volume V, dan suhu mutlak T. Persamaan keadaan gas ini bisa diperoleh dengan menghubungkan persamaan dari ketiga hukum di atas sehingga diperoleh persamaan keadaan gas ideal atau hukum Boy-Gay Lussac. Persamaan keadaan gas ideal Pemuaian zat dalam kehidupan sehari-hari Jenis Pemuaian Zat Contoh Pemuaian Zat Pemuaian Zat padat Rel Kereta Api yang bengkok karena panas Kabel listrik/telepon yang lebih kendur ketika siang hari Bimetal pada alat-alat listrik seperti pada setrika yang akan mati sendiri ketika sudah terlalu panas. Pemuaian pada kaca rumah. Mengeling Pelat Logam Umumnya dilakukan pada pembuatan container dan badan kapal besar. Pemasangan Ban Baja pada Roda Lokomotif Dilakukan dengan cara memanaskan ban baja hingga memuai kemudian dipasangkan pada poros roda,setelah dingin akan menyusut dan mengikat kuat. Zat Cair Termometer Memanfaatkan pemuaian zat cair (raksa atau alkohol) pada tabung thermometer. Air dalam panci akan meluap ketika dipanaskan. (selain dipengaruhi oleh konveksi kalor peristiwa ini juga dipengaruhi oleh pemuaian air) Pemuaian (zat) Gas Balon yang meletus terkena panas. Roda kendaraan yang meletus terkena panas Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas. Pemuaian pada zat gas ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan gas terjadi pemuaian volume. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat padat disebut muschenbrock. Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian zat cair disebut labu didih. Pemuaian panjang ∆l = α l0 ∆T Pemuaian luas ∆A = β l0 ∆T Pemuaian volume ∆V = V0 γ ∆T Pada pemuaian gas dibedakan menjadi dua keadaan yaitu pada keadaan tekanan tetap (Isobar) dan keadaan pada volume tetap (Isokhorik). Pemuaian gas pada tekanan tetap (Isobar) (V₁)/(T₁)=(V₂)/(T₂) Pemuaian gas pada volume tetap (p₁)/(T₁)=(p₂)/(T₂) Persamaan gas dalam kasus umum yaitu ketiga variabelnya tidak ada yang dijaga dalam keadaan tetap (p^1 V^1)/T^1 = (p^2 V^2)/T^2 Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dari soal-soal di bawah ini dengan memberi tanda silang (X) pada huruf a, b, c, d, atau e !!! Alat yang digunakan untuk membuktikan koefisien muai panjang zat padat yang berbeda-beda adalah . . . . . Bola magdeburg Spektroskop Muschenbrock Dilamometer Kalorimeter Pertambahan panjang suatu batang logam yang dipanaskan adalah . . . . . Berbanding lurus dengan massa jenis batang Berbanding terbalik dengan perubahan suhunya Berbandig lurus dengan penampang melintang batang Berbanding terbalik dengan koefisien muai panjang batang Berbanding lurus dengan panjang batang awal Batang tembaga dengan panjang awal 10 m. Jika koefisien muai panjang tembaga 0,000017/°C, maka pertambahan panjang tembaga tersebut pada kenaikan suhu 50°C adalah . . . . . 0,085 cm 0,85 cm 8,5 cm 85 cm 850 cm Sekeping logam kuninngan luasnya 500 m2 dipanaskan sehingga suhunya naik 80°C. Apabila koefisien muai panjang kuningan 0,000019/°C, maka pertambahan luas keping kuningan adalah . . . . . 0,76 m2 0,076 m2 1,52 m2 0,152 m2 0,0152 m2 Sebuah balok kaca pada susu 20°C mempunyai volume 200 m3. Balok tersebut dipanaskan sampai suhu 120°C. Jika koefisien muai panjang balok kaca tersebut adalah 9×10-6/°C, maka volume balok kaca tersebut setelah dipanaskan adalah . . . . . 201,14 m3 20,14 m3 2,014 m3 2011,4 m3 20114 m3 Alat yang digunakan untuk menyelidiki koefisien muai zat cair adalah . . . . . Kalorimeter kubus leslie Termometer Labu didih Stetoskop Penerapan pemuaian panjang terdapat pada . . . . . Pembuatan saklar bimetal Kabel instalasi listrik dipasang tidak terlalu tegang Pemasangan ban baja pada roda lokomotif Pengelingan plat logam Semua benar Benzena sebanyak 100 m3 dipanaskan dari suhu 15°C sampai 75°C dan koefisien muai volume benzena 0,0124/°C, maka pertambahan volume benzena sekarang adalah . . . . . 744 m3 74,4 m3 7,44 m3 223,2 m3 22,32 m3 Suatu gas dalam ruang tertutup suhu awalnya 27°C, volumenya 2 liter, gas mengalami proses isobarik dan volumenya mengembang menjdi 4 liter. Suhu gas sekarang adalah . . . . . 320°K 450°K 600°K 435°K 527°K Suatu jenis gas menempati volume 100 cm3 pada suhu 27°C dan tekanan 1 atm. Jika suhu gas tersebut menjadi 87°C sedangkan menjadi 2 atm, maka volume gas sekarang adalah . . . . . 35 cm3 42 cm3 51 cm3 60 cm3 64 cm3   Mengapa kabel telepon didesain mengendur pada musim panas?. Berikan contoh dalam kehidupan keseharian yang membuktikan bahwa zat cair memuai lebih besar daripada zat padat!. Sebuah bola logam memiliki diameter 3 cm dan suhu 20°C. Bola tersebut dipanaskan hingga suhunya menjadi 120°C dan volumenya menjadi 14,2 cm3. Berapakah koefisien muai panjang bola logam?. Pada sebuah panci alumunium yang volumenya 500 m3 berisi air pada suhu 10°C. Apabila gelas alumunium tersebut dipanaskan sehinnga suhu gelas dan air 50°C. Berapa banyak air yang yang tumpah?. (α alumunium =24×10-6/°C, γ = 2,1×10-4/°C). Gas ideal pada tekanan 105 N/m2 dan suhunya 275 K mempunyai volume 2,25 m3. Gas ini mengalami proses isokhorik tekanannya menjadi 1,2×105 N/m2, kemudian proses isobarik pada tekanan 1,5×105 N/m2 sampai volumenya 4,5 m3. Tentukan suhu akhir gas ini!. Yunianto, Muhtar. 2007. Fisika SMA. Surakarta : Haka MJ Kanginan, M. 2013. Fisika Untuk SMA Kelas X. Jakarta : Erlangga Abdullah , M. 2006. FISIKA 1B SMA dan MA. Bandung : esis   Lampiran 1: Kunci Jawaban Uji Kompetensi 1 C E B C A D E B C 10. D   Lampiran 2: LKS 01 Mengamati Pemuaian Apa saja yang mempengaruhi pemuaian? Siapkan air sebanyak 300 mL dab tabung kaca tahan api bervolume 500 mL! Masukkan air ke dalam tabung kaca, kemudian ukur suhunya! Panaskan tabung kaca tersebut dengan suhu tertentu, kemudian ukur kembali suhunya! Isikan data pengamatan anda dalam tabel berikut! T awal (°C) Takhir (°C) ∆T (°C) V awal (mL) V akhir (mL) ∆V (mL) Kenaikan suhu air berasal dari proses pemansan. Berdasarkan pangamatan Kalian, pemuaian apa yang terjadi? Buatalah kesimpulan dari kegiatan ini!