DASAR TEORI
LKS GURU
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 panjang akibat perubahan suhu dapat dirumuskan sebagai berikut : ΔL = α. L 0. ΔT Persam Persamaan aan terseb tersebut ut dapat dapat diubah diubah menjad menjadii dimana dimana ΔLL ΔLL0 adalah adalah peruba perubahan han relati! relati! dari dari panjang dan ΔT adalah adal ah perubaha suhu. "engan demikian k#e!isien muai panjang $α % suatu &at dide!inisikan sebagai perubahan relati! dari panjang &at itu perderajat perubahan suhu $'inn $' innam# am#,, (00)% (00)%.. *!ek-e *!ek-e!ek !ek yang yang la&im la&im dari peruba perubahan han temper temperatu aturr $suhu% $suhu% adalah adalah suatu suatu perubahan ukuran bahan. +ila temperatur dinaikan maka jarak rata-rata di antara at#m-at#m akan bertambah yang mengakibatkan suatu ekspansi dari seluruh benda padat tersebut. Perubahan dari setiap dimensi linear tersebut, seperti panjang , lebar, atau tebalnya dinamakan ekspansi linier. #e!isien ekspansi linear mempunyai nilai yang berbeda-beda untuk bahan-bahan yang berbeda. Tegasnya b#leh dikatakan baha k#e!isien ekspansi linear atau k#e!isi k#e!isien en muai muai panjan panjang g tergan tergantun tung g pada pada temperat temperatur ur re!erens re!erensii yang yang dipili dipilih h unutk unutk menentukan menentukan panjangaal. panjangaal. kan tetapi /ariasinya /ariasinya biasanya biasanya dapat diabaikan diabaikan dibandingk dibandingkan an terhadap ketelitian dengan nama pengukuran $Tepler, $Tepler, 112%. 3alah 3alah satu satu si!at si!at &at pada pada umumny umumnyaa adalah adalah akan akan mengal mengalami ami peruba perubahan han dimens dimensii $panjang, luas dan /#lume% bila dikenai panas, seandainya benda tersebut berujud batang atau kabel maka yang banyak menarik perahatian adalah perubahan panjangnya. 4ntuk itu dide!in dide!inisi isikan kan suatu suatu besaran besaran yang yang disebu disebutt k#e!isi k#e!isien en muai muai panjan panjang g $α% suattu suattu peruba perubahan han !raksi#nal panjang ΔLL0 dibagi perubahan suhu. +ila ΔL = L t 5 L0 6aka, Lt = L0 $ 7 α . ΔT %
Persamaan diatas menyatakan baha panjang batang pada suatu k#ndisi dapat dinyatakan dalam panjang batang disetiap k#ndisi lain asal suhu kedua k#ndisi itu diketahui $'innam#, (008%. Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kal#r. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut. 3ehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. 9#nt#h benda yang hanya mengalami pemuaian panjang saja adalah kaat kecil yang panjang sekali $9hang, (0(%. #e!isien muai panjang suatu benda adalah perbandingan antara pertambahan panjang terhadap panjang aal benda persatuan kenaikan suhu. ika suatu benda padat dipanaskan maka benda tersebut akan memuai kesegala arah,dengan kata lain ukuran panjang bertambahnya
ukuran
panjang
suatu
benda
karena
menerima
kal#r. lat
untuk
membandingkan muai panjang dari berbagail#gam adalah m#schen br#ek. etika tiga batang l#gam yang berbeda jenis $tembaga,almunium,besi% dan sama panjang alaupun panjang dari ketiga l#gam sama dengan mengalami kenaikan suhu yang sama, tetapi pertambahan panjangnya berbeda $'aluy#, (001%. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi #leh beberapa !akt#r yaitu panjang aal benda, k#e!isien muai panjang dan besar perubahan suhu. #e!isien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi #leh jenis benda atau jenis bahan $aluy#, (0(%.
METODE
A. TUJUAN PERCOBAAN
4ntuk menentukan k#e!isien ekspansi linear untuk aluminium , kuningan dan tembaga B. RUMUSAN MASALAH +agaimana hubungan antara perubahan panjang dengan perubahan suhu pada aluminium , kuningan dan tembaga; C. HIPOTESIS L#gam pipa yang dikenai kal#r $ mengalami perubahan suhu % l#gam pipa akan bertambah panjang D. IDENTIFIKASI VARIABEL
G. PRINSIP KERJA
Prinsip kerja yang digunakan #leh pengukur perubahan panjang ini adalah menggunakan dua sens#r yang ber!ungsi sebagai saklar untuk memulai dan menghentikan perubahan panjang. Perhitungan perubahan panjang ini ber!ungsi untuk mengetahui berapa panjang akhir l#gam yang telah mengalami perubahan suhu $>T%. perubahan suhu terjadi akibat dikenai kal#r #leh katel uap yang telah berisi air dan dipanaskan, yang kemudian dihubungkan melalui selang menuju l#gam pipa, sehingga l#gam pipa mengalami perubahan suhu, sebagai akibat dari perubahan suhu, l#gam pipa mengalami pemuaian sehingga panjangnya mengalami perubahan.
H. Cara Pembuatan Aat Per!"baan Pemua#an $at %a&at
. 6enyiapkan bahan dan alat yang diperlukan. (. 6enyediakan kayu berukuran ( cm ? 0 cm sebanyak ( buah 8. 6elubangi kayu sebesar baut untuk mengaitkan kedua kayu dengan l#gam berbentuk persegi sebagai penyangga @. 6elubangi bagian atas kayu sampai ke tengah-tengah bagian kayu untuk temapat penjepit l#gam. A. 6erekatkan kayu yang telah dipasang dengan sens#r r#tary enc#rder pada salah satu sisi kayu B. 6erakit k#mp#nen untuk mikr#k#ntr#ler nya terlebih dahulu. ). 6elubangi beberapa bagian b#? untuk tempat L9" dan saklar. 2. 6emasang rakitan mikr#k#ntr#ler pada b#?. 1. 6emasang L9" dan saklar pada lubang yang telah disediakan pada b#?. 0. 6enyetting pr#gram yang akan digunakan pada mikr#k#ntr#ler. . 6emasang sens#r suhu $L68A% pada lubang yang sudah disediakan pada kayu. (. 6enghubungkan sens#r $L68A% dengan b#? serta memastikan pr#gram yang dimasukkan pada mikr#k#ntr#ler bisa ber!ungsi. 8. 6erapikan kabel yang terhubung. @. 6eyiapkan ketel uap yang telah disertakan selang penghubung A. 6enyiapkan berbagai jenis l#gam pipa B. 6enguji c#ba alat ). 6encatat data yang diper#leh dari hasil uji c#ba alat.
I. Pan&uan Pen''unaan Aat
. 6enyiapkan alat untuk praktikum pemuaian &at padat (. 6emasang l#gam pipa dengan panjang sama dan pada suhu aalnya 80,80 #9 pada penjepit l#gam.
8. 6elindungi batang dan thermist#r $sens#r L68A% dengan pembungkus busa. memasang pembungkus busa dari baah batang sampai busa menutupi lingkar batang $Lihat Cambar (%.
Cambar (: is#lasi batang busa semi penjepit penahan pin sens#r gerakan berputar
@. 6enghubungkan l#gam pipa dengan selang yang menghubungkan pada ketel uap. A. 6enghubungkan L9" penunjuk angka perubahan panjang dan aktu pada sumber tegangan .
B. Dsi ketel uap penuh dengan air. Eyalakan ketel uap dengan cara menyambungkan pada sumber tegangan. ). 3aat memulai pemanasan klik t#mb#l 3TT untuk mulai merekam suhu. uap akan mulai mengalir melalui batang lama kemudian. 4ap mulai mengalir, amati dan catat
kenaikan suhu dan parubahan panjang di "ata 3tudi# Cra!ik ditampilkan sebagai pemanasan batang. 2. 4langi langkah -) untuk jenis l#gam pipa yang berbeda
J. Data Per!"baan Pen'u(uran Aum#n#um
L"'am
Aum#n#um
L) *mm+
@00
Lt *mm+
@00,@2 @00,@2 @00,@B @00,@A @00,@)
,L *Lt-L)+ *mm+
0,@2 0,@2 0,@B 0,@A 0,@)
T) *
Tt *
℃
℃
+
+
80,80 80,80 80,80 80,80 80,80
)2,B1 )2,B1 )2,B1 )2,B1 )2,B1
T) *
Tt *
℃
℃
+
+
80,80 80,80 80,80 80,80 80,80
)2,B1 )2,B1 )2,B1 )2,B1 )2,B1
T) *
Tt *
℃
℃
+
+
80,80 80,80 80,80
)2,B1 )2,B1 )2,B1
/ ,T *Tt-T)+ * ℃ +
Δ L / L0 Δ T
*%er ℃ +
@2,81 @2,81 @2,81 @2,81 @2,81
0,0000(A 0,0000(A 0,0000(@ 0,0000(8 0,00001
Pen'u(uran Kun#n'an
L"'am
Kun#n'an
L) *mm+
@00
Lt *mm+
@00,8@ @00,8) @00,82 @00,8B @00,8)
,L *Lt-L)+ *mm+
0,8@ 0,8) 0,82 0,8B 0,8)
/ ,T *Tt-T)+ * ℃ +
Δ L / L0 Δ T
*%er ℃ +
@2,81 @2,81 @2,81 @2,81 @2,81
0,00002 0,00001 0,0000(0 0,00001 0,00001
Pen'u(uran Temba'a
L"'am
Temba'a
L) *mm+
@00
Lt *mm+
@00,8A @00,8A @00,8)
,L *Lt-L)+ *mm+
0,8A 0,8A 0,8)
/ ,T *Tt-T)+ * ℃ +
Δ L / L0 Δ T
*%er ℃ +
@2,81 @2,81 @2,81
0,00002 0,00002 0,00001
@00,8A @00,8B
0,8A 0,8B
80,80 80,80
)2,B1 )2,B1
@2,81 @2,81
0,00002 0,00001
K. HASIL DAN PEMBAHASAN
3etelah dilakukan perhitungan pemuaian panjang dari l#gam pipa dihasilkan k#e!isien pemuaian panjang dari l#gam aluminium adalah 0,0000(8( #9 dan k#e!isien pemuaian panjang dari l#gam kuningan adalah 0,00001 #9 sedangkan k#e!isien pemuaian panjang dari l#gam tembaga adalah 0,00002@ #9 seperti yang sudah dijelaskan pada te#ri sebelumnya baha k#e!isien pemuaian panjang pada l#gam besi dalam ketetapan standar internasi#nal atau 3D adalah 0,0000(@ #9, l#gam kuningan 0,00001 #9 dan pada l#gam tembaga adalah 0,0000) #9. Perbedaan hasil ini disebabkan karena kurangnya ketelitian dan kehati-hatian dari praktikan dalam mengukur perubahan suhu dan perubahan panjang dari kedua l#gam yang telah diamati sehingga dalam perhitungan didapatkan k#e!isien pemuaian panjang yang berbeda dibandingkan dengan k#e!isien muai panjang dari ketetapan satuan internasi#nalnya. Pemuaian Panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kal#r. Praktikum pemuaian kali ini bertujuan untuk mengetahui pemuaian yang terjadi pada benda padat dan cara benda padat tersebut dapat memuai. Praktikum pemuaian kali ini menggunakan l#gam yaitu aluminium, kuningan dan tembaga. Perc#baan dimulai dengan mengukur setiap panjang aal benda yaitu kedua benda tersebut memiliki panjang yang sama yaitu @00 mm dengan suhu pengukuran yang berbeda- beda dimana suhu aal adalah 80,80
#
9 l#gam pipa dipanaskan dengan
menggunakan ketel uap selama kurang lebih A menit. +erdasarkan hasil pengamatan dari perc#baan ini ternyata masing-masing benda mengalami perubahan panjang dan perubahan suhu yang berbeda-beda. Fal ini membuktikan adanya perbedaan penyerapan kal#r atau panas pada l#gam. kan tetapi, pertambahan panjang pada l#gam tembaga lebih kecil dibandingkan dengan l#gam aluminium dan kuningan yang semula panjang aal l#gam pipa @00 mm dengan suhu aal 80,80 #9 setelah dipanaskan dengan aktu A menit panjang l#gam besi tersebut perubahan suhunya $ΔT% adalah @2,81 #9.
Fal ini dapat membuktikan baha pemuaian lebih kecil terjadi pada l#gam tembaga daripada l#gam kuningan dan aluminium pada suhu yang sama dengan perubahan suhu sebesar @2,81 #9. L#gam tembaga yang merupakan benda yang memiliki m#lekul serta kerapatan yang lebih rapat sehingga menyebabkan tembaga lebih sulit untuk mengalami pemuaian daripada l#gam aluminium dan kuningan.
3aat sebuah l#gam yang dipanaskan akan mengalami pertambahan panjang. Fal ini yang biasa disebut dengan pemuaian panjang. Pertambahan panjang tersebut dapat diukur dan bernilai. Eilai pertambahan panjang per panjang mula 5mula batang ini berbanding lurus dengan k#e!isien muai panjang $α% dan kenaikan suhunya. ika panjang batang l#gam pada suhu 0 ℃ adalah L0 dan pada suhu T ΔL = α . L0
℃
adalah Δ L maka :
. ,t
"ari rumus persamaan tersebut, kita dapat mengerti baha pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi #leh beberapa !akt#r yaitu panjang aal benda, k#e!isien muai panjang dan besar perubahan suhu. #e!isien muai panjang suatu benda sendiri dipengaruhi #leh jenis benda atau jenis bahan. L. KESIMPULAN
Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kal#r. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal s angat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut.+erdasarkan analilisis diatas, dapat disimpulkan baha k#e!isien pemuaian panjang dari l#gam aluminium adalah 0,0000(8( #9 dan k#e!isien pemuaian panjang dari l#gam kuningan adalah 0,00001 #9 sedangkan k#e!isien pemuaian panjang dari l#gam tembaga adalah 0,00002@ #9. +erdasarkan hasil pengamatan dari perc#baan ini ternyata masing-masing benda mengalami perubahan panjang dan perubahan suhu yang berbeda-beda. Fal ini membuktikan adanya perbedaan penyerapan kal#r atau panas pada l#gam. kan tetapi, pertambahan panjang pada l#gam tembaga lebih kecil dibandingkan dengan l#gam aluminium dan kuningan yang semula panjang. L#gam tembaga yang merupakan benda yang memiliki m#lekul serta kerapatan yang lebih rapat sehingga menyebabkan tembaga lebih sulit untuk mengalami pemuaian daripada l#gam aluminium dan kuningan.
