Pemuaian Volume pada Zat Cair

Kita ketahui bahwa pada zat padat jika dipanaskan akan mengalami pemuaian. Jika zat padat tersebut hanya memiliki panjang saja (diameter atau tebal zat tersebut sanagt kecil) misalnya kawat, hanya terjadi pemuaian panjang saja. Jika zat padat tersebut berupa plat tipis yang memiliki panjang dan lebar, maka benda tersebut jika dipanaskan akan terjadi pemuaian luas. Begitu juga pada volume zat padat, jika dipanaskan akan terjadi pemuaian volume. Lalu bagaimana dengan pemuaian pada zat cair?

Untuk membuktikan apakah zat cair juga mengalami pemuaian, bisa dicoba dengan memasak air (bukan air es) dengan menggunakan panci. Air yang ada di dalam panci harus penuh, agar kita mudah mengetahui apakah terjadi pemuaian. Ketika kita memanaskan panci yang berisi penuh dengan air, pada suhu yang sangat tinggi, sebagian dari air tersebut akan tumpah. Hal ini berarti volume air di dalam panci tersebut memuai atau volumenya bertambah. Ini membuktikan bahwa zat cair jika dipanaskan juga akan mengalami pemuaian. 

Memasak air contoh pemuaian volume pada zat cair

Pada zat cair hanya terjadi pemuaian volume saja. Seperti yang sudah disinggung pada postingan sebelumnya bahwa persamaan untuk pemuaian volume pada zat padat juga akan berlaku pada pemuaian volume pada zat cair, yakni dengan persamaan:

V = V₀+ ΔV

dengan ΔV = V_o . γ . ΔT, maka persamaannya menjadi:

V = V₀ + V_o . γ . ΔT

V = V_o.(1 + γ . ΔT)

Ingat:

ΔT = T – T₀

dan

γ = 3α

dengan:

ΔV = perubahan volume

V = volume setelah pemanasan

V_o = volume awal

γ = koefesien muai volume

ΔT = perubahan suhu

T = suhu akhir

T₀ = suhu awal

α = koefesien muai panjang

Jika mengacu pada persamaan di atas, maka zat cair jika dipanaskan akan mengalami pemuaian, kecuali air jika dipanaskan dari 0°C sampai 4°C justru mengalami penyusutan volume. Sifat keanehan air seperti itu disebut anomali air. Apa pengertian anomali air dan apa contohnya dalam kehidupan sehari-hari? Silahkan baca postingan “Pengertian dan Contoh Peristiwa Anomali Air”.

Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang pemuaian volume pada zat cair, silahkan simak dan pahami contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 1

Pada suhu 20°C sebuah botol berisi penuh cairan yang volumenya 500 cc. Jika koefesien muai volume botol dan cairan berturut-turut 0,00004/°C dan 0,0004/°C, berapakah cairan yang tumpah jika dipanaskan sampai 70°C?

Penyelesaian:

Diketahui:

T₀ = 20°C

V_b = V_a = 500 cc

γ_b = 0,00004/°C

γ_a = 0,0004/°C

T = 70°C

Ditanyakan: V tumpah = ?

Jawab:

ΔT = T – T₀

ΔT = 70°C – 20°C

ΔT = 50°C

ΔV_b = γ_b.V_b. ΔT

ΔV_b = 0,00004/°C. 500 cc. 50°C

ΔV_b = 1 cc

ΔV_a = γ_a.V_a. ΔT

ΔV_a = 0,0004/°C. 500 cc. 50°C

ΔV_a = 10 cc

V tumpah = ΔV_a – ΔV_b

V tumpah = 10 cc – 1 cc

V tumpah = 9 cc

Contoh Soal 2

Ke dalam sebuah gelas yang bervolume 50 cm³dimasukkan air sebanyak 49 cm³ pada suhu 25°C, kemudian bersama-sama air dipanaskan. Pada suhu berapakah air akan mulai tumpah jika koefesien linier gelas = 4×10^-6/°C dan koefesien muai volume air = 5×10^-4/°C.

Penyelesaian:

V0_g = 50 cm³

V0_a = 49 cm³

T₀ = 25°C

α_g = 4×10^-6/°C

γ_a = 5×10^-4/°C

Ditanya = T = ?

Jawab:

Perubahan volume gelas:

V_g = V_0g + V_og. 3α_g . (T – T₀)

V_g = 50 + 50 . 3×4×10^-6 . ΔT

V_g = 50 + 0,0006ΔT

Perubahan volume air:

V_a = V_0a + V_oa. γ_a . ΔT

V_a = 49 + 49 . 5×10^-4 . ΔT

V_a = 49 + 0,245ΔT

Air tepat akan tumpah jika volume gelas sama dengan volume air, maka:

V_g = V_a

50 + 0,0006ΔT = 49 + 0,245ΔT

50 – 49 = 0,0245ΔT – 0,0006ΔT

1 = 0,0239ΔT

ΔT = 1/0,0239

ΔT = 41,8°C

ΔT = T – T₀

T = T₀ + ΔT

T = 25°C + 41,8°C

T = 66,8°C

Jadi, air tepat akan tumpah pada saat suhunya mencapai 66,8°C

Nah demikian materi tentang pemuaian volume pada zat cair, jika ada permasalahan atau kendala dalam memahami materi ini, silahkan tanyakan pada kolom kometar. Kita pasti bisa.