A. Muai Panjang
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {l_t = l_0(1 + \alpha \cdot \triangle T)}$$
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\triangle l = l_0 \cdot \alpha \cdot \triangle T}$$
Keterangan:
\(l_t = \text{ panjang akhir}\)
\(l_0 = \text{ panjang mula-mula}\)
\(\alpha = \text{ koefisien muai panjang}\)
\(\triangle T = \text{ perubahan suhu}\)
Bimetal
Bimetal adalah dua logam yang disatukan atau dikeling dan memiliki koefisien muai berbeda. Karena memiliki koefisien muai panjang yang berbeda maka saat bimetal dipanaskan bimetal akan melengkung ke arah logam yang memiliki koefisien muai kecil. Bimetal banyak digunakan pada alat-alat elektronik sebagai sekring dan pengaman panas.
Berikut ini adalah gambar bimetal yang tersusun atas logam A dan logam B.
Koefisien muai panjang logam A lebih besar dari koefisien muai panjang logam B, sehingga logam A lebih cepat bertambah panjang saat dipanaskan dibandingkan dengan logam B.
B. Muai Luas
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {A_t = A_0(1 + \beta \cdot \triangle T)}$$
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\triangle A = A_0 \cdot \beta \cdot \triangle T}$$
Keterangan:
\(A_t = \text{ luas akhir}\)
\(A_0 = \text{ luas mula-mula}\)
\(\beta = \text{ koefisien muai luas}\)
\(\triangle T = \text{ perubahan suhu}\)
C. Muai Volume
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {V_t = V_0(1 + \gamma \cdot \triangle T)}$$
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\triangle A = A_0 \cdot \gamma \cdot \triangle T}$$
Keterangan:
\(V_t = \text{ volume akhir}\)
\(V_0 = \text{ volume mula-mula}\)
\(\gamma = \text{ koefisien muai volume}\)
\(\triangle T = \text{ perubahan suhu}\)
Note:
\(\color{red} \alpha : \beta : \gamma = 1 : 2 : 3\)
CONTOH SOAL
Soal 01
Sebuah besi dengan panjang mula-mula 2 m dengan suhu 25°C dipanaskan hingga suhunya 125°C. Jika koefisien muai panjang besi 0,000012/°C, panjang besi setelah dipanaskan adalah…
(A) 2,0019 m
(B) 2,0024 m
(C) 2, 0105 m
(D) 2, 0225 m
(E) 3,2000 m
Soal 02
Panjang batang rel kereta api masing-masing 20 meter, dipasang pada suhu 25°C. Koefisien muai batang rel kereta api 0,000011/°C. Jika pada suhu 55°C kedua batang rel tersebut saling bersentuhan, maka panjang celah antara kedua rel pada suhu 25°C adalah… (Asumsikan rel sebelah kiri memanjang ke kanan sebesar \(\triangle l\) dan rel sebelah kanan memanjang ke kiri sebesar \(\triangle l\)).
(A) 0,0132 meter
(B) 0,0186 meter
(C) 0,0198 meter
(D) 0,0210 meter
(E) 0,0250 meter
Soal 03
Agar dapat menjamin hubungan yang kuat, maka paku keling aluminium yang digunakan pada kontruksi pesawat udara diameternya lebih besar sedikit dari lubangnya, lalu didinginkan dengan es kering (\(\ce{CO2}\) padat) sebelum dimasukkan. Jika diameter lubang 0,2500 inci, maka berapakah diameter paku keling tersebut pada 20°C, jika diameter ini akan sama dengan diameter lubangnya bila paku keling didinginkan sampai −78°C, yaitu suhu es kering tadi.
Diketahui koefisien muai linier aluminium adalah \(24 \times 10^{-6}\)/°C.
(A) 0,2208 inci
(B) 0,2506 inci
(C) 0,3500 inci
(D) 0,3809 inci
(E) 0,4555 inci
Soal 04
Suatu plat aluminium berbentuk persegi dengan panjang sisi 40 cm pada suhu 20°C. Koefisien muai panjang aluminium adalah 0,000025/°C. Pertambahan luas plat tersebut jika dipanasi hingga suhu 120°C adalah…
(A) 4 cm²
(B) 5 cm²
(C) 6 cm²
(D) 7 cm²
(E) 8 cm²
Soal 05
Sebuah bejana diisi penuh air 1 liter (1000 cm³) pada suhu 20°C dan dipanaskan sampai suhu 90°C. Koefisien muai panjang logam \(3 \times 10^{-6}\)/°C dan koefisien muai volume air \(2 \times 10^{-4}\)/°C. Banyak air yang tumpah adalah…
(A) 14,6 cm³
(B) 13,8 cm³
(C) 13,6 cm³
(D) 13,4 cm³
(E) 13,2 cm³