Modul Pemuaian (Pertemuan 2)

0SUHU DAN KALOR

Puji dan syukur kepada Tuhan YME. Penulis dapat menyelesaikan bahan ajar fisika
berbasis Problem Based Learning pada Materi Suhu dan Kalor untuk SMA/MA KELAS XI.

Bahan ajar fisika ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan yang luas terhadap
guru dan peserta didik dalam belajar mengajar. Bahan ajar fisika ini mengintegrasikan
sains dan teknologi. Ilmu pengetahuan ini digambarkan dengan adanya pengetahuan

yang berkembang yang relevan dengan materi Gelombang Bunyi. Bahan ajar
disesuaikan dengan kurikulum 2013 menggunakan model pembelajaran Problem
Based Learning. Model ini merupakan suatu pembelajaran yang berpusat pada peserta
didik, mendorong peserta didik untuk menyelesaikan masalah dalam berbagai situasi
serta melatih pola berpikir dalam menyelesaikan suatu masalah. Model ini menantang
kemampuan peserta didik serta memberi kepuasan untuk menemukan pengetahuan
yang baru bagi peserta didik, meningkatkan motivasi dan kreativitas belajar peserta

didik, memudahkan peserta didik dalam menjawab dan menguasai konsep
permasalahan. Penulis berharap bahan ajar ini dapat membantu peserta didik dan
pendidik dalam proses pembelajaran, dengan adanya bahan ajar ini memudahkan

peserta didik dan pendidik memahami materi gelombang bunyi. Penulis juga
mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk mengembangkan bahan ajar

yang lebih baik kedepannya.

Data Penulis :
Nama Lengkap : Ig. Setyawan Sutanto, S.Si
Tempat Lahir : Teluk Betung
Tanggal Lahir : 19 Januari 1983
Pekerjaan : Guru Fisika SMA Fransiskus
Tempat Tinggal : Bandarlampung Prov. Lampung

1SUHU DAN KALOR

Cover Halaman
Kata Pengantar
Daftar Isi 1
2
A. Pendahuluan
1. Deskripsi Singkat 3
2. Relevnsi 5
3. Petunjuk Belajar 6

B. Inti 7
1. Capaian Pembelajaran 8
2. Sub Capaian Pembelajaran 9
3. Uraian Materi 10
Kegiatan PBL 11
Pengertian Suhu 12
Jenis Jenis Termometer 13
Skala Termometer 14
Contoh soal
17
C. Penutup 17
1. Rangkuman 18
2. Tes Formatif 20
3. Kunci Jawaban
5
Daftar Pustaka 9
11
Daftar Gambar 11
12
Gambar 1. Minum air dingin saat cuaca panas 12
Gambar 2. Mencelukan tangan pada 3 wadah 12
Gambar 3. Pengukuran suhu menggunakan 12
Gambar 4. Bagian bagian termometer. 13
Gambar 5. Termometer Laboratorium
Gambar 6. Termometer Suhu Badan
Gambar 7. Termometer Bimetal
Gambar 8. Termokopel
Gambar 9. Skala suhu Celsius, Fahrenheit, Kelvin dan Reamur

Daftar Tabel 14

Tabel 1. Tabel konversi skala suhu Celsius, Fahrenheit, Kelvin dan
Reamur

2SUHU DAN KALOR

Modul ini merupakan bahan ajar tentang materi suhu Link / Tautan
dan kalor yang disajikan secara terstrukur dan Link Youtube
sistematis untuk pembelajaran fisika kelas XI
semester genap. Materi yang akan anda pelajari Link Simulasi
meliputi konsep dasar kalor dan perpindahan kalor
yang meliputi karakteristik termal suatu bahan, 3SUHU DAN KALOR
kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan
sehari-hari Bahan ajar ini juga disertai dengan video
untuk memperjelas pemahaman anda.
Melalui pembelajaran dalam modul ini, peserta didik
dapat dibantu untuk memahami konsep gelombang
bunyi yang akan berguna untuk mempelajari segala
peristiwa dan peralatan akustik yang didasarkan
pada konsep gelombang bunyi.
Agar dapat memahami materi dalam modul ini, anda
perlu mempelajari isi modul ini dengan cermat
melihat dan mempelajari video yang disediakan;
mengerjakan soal yang disediakan di bagian akhir.

Bahan ajar berbasis Problem Based Learning pada materi Suhu dan Kalor adalah bahan ajar yang dikembangkan
mengikuti kurikulum 2013 yang menuntut peserta didik untuk mencari tahu sendiri, sedangkan guru hanya
menjadi fasilator dalam pembelajaran. Bahan ajar ini dikembangakan dengan menggunakan kerangka yang
berdasarkan pada beberapa teori belajar, yaitu teori Konstruktivisme, perkembangan kognitif, dan teori belajar
penemuan jerome bruner.
Pengembangan bahan ajar ini bertujuan supaya pendidik dan peserta didik yang menggunakannya akan melalui
proses pengajaran dan pembelajaran bermakna untuk dapat meningkatkan pemahaman peserta didik. Teori
kontruktivisme menyatakan bahwa, peserta didik harus menemukan sendiri atau mandiri dan mengembangkan
pengetahuan sendiri dengan cara membentuk pengetahuan mereka melalui pengalaman pembelajaran masing-
masing, peserta didik harus memahami dan peserta didik dapat menerapkan pengetahuan, mereka harus bisa
memecahkan masalah, menemukan sesuatu secara mandiri, dan berusaha dengan dengan ide-idenya sendiri.
Teori perkembangan kognitif memandang perkembangan sebagai sesuatu proses dimana anak secara aktif
membangun sistem makna dan memahami realitas melalui pengalaman-pengalaman dan interaksi mereka. Teori
belajar penemuan Jerome Bruner ini adalah teori belajar yang paling melandasi pembelajaran PBL, teori belajar
penemuan (discovery Learning) yang dikembangkan oleh Jerome Bruner pada tahun 1966, bruner menganggap
bahwa belajar penemuan sesuai dengan pencarian pengetahuan secara aktif oleh manusia, dan dengan sendirinya
memberi hasil yang paling baik. Berusaha sendiri mencari pemecahan masalah serta pengetahuan yang
menyertainya, menghasilkan pengetahuan yang benar-benar bermakna.
Salah satu model intruksi yang mendukung pada perubahan konseptual tersebut yaitu model Problem Based
Learning yang digunakan dalam bahan ajar ini untuk merencanakan pengajaran seperti pengajaran
kontruktivisme. Model ini terdiri dari lima fase yaitu

 Fase 1 Memberikan orientasi tentang permasalahannya kepada peserta
didik
memberikan orientasi tentang permasalahannya kepada peserta didik, pada
tahap ini guru harus menyampaikan tujuan pembelajaran, mendeskripsikan
berbagai informasi penting yang akan dilakukan peserta didik agar tahu tujuan
utama pembelajaran, apa permasalahan yang akan dibahas, dan guru harus
bisa memberikan motivasi peserta didik untuk terlibat aktif dalam pemecahan
masalah yang akan dipilih

 Fase 2 Mengorganisasikan peserta didik
Mengorganisasikan peserta didik, pada tahap ini guru membantu peserta didik
mendefinisikan dan mengorganisasikan tugas belajar yang berhubungan
dengan masalah yang telah diorientasi, misalnya seperti membantu peserta
didik membentuk kelompok kecil.

 Fase 3 Membimbing penyelidikan individu dan kelompok
Membimbing penyelidikan individu dan kelompok, pada tahap ini guru
mendorong peserta didik untuk mengumpulkan informasi-informasi yang
tepat sebanyak-banyaknya, melaksanakan eksperimen, menciptakan dan
membagikan ide mereka sendiri untuk mencari penjelasan dan solusi dalam
pemecahan masalah

 Fase 4. Mengembangkan dan mempresentasikan hasil
mengembangkan dan mempresentasikan hasil, pada tahap ini guru membantu
peserta didik dalam menganalisis data yang telah terkumpul pada tahap
sebelumnya, sesuaikah data dengan masalah yang telah dirumuskan,
kemudian dikelompokkan berdasarkan kategorinya. Peserta didik memberi
argumen terhadap 3 jawaban pemecahan masalah. Karya bisa dibuat dalam
bentuk laporan, video, dan model-model serta membantu untuk
menyampaikan kepada orang lain.

 Fase 5 Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah.
Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah, pada tahap ini
guru meminta peserta didik untuk merekonduksi pemikiran dan aktivitas yang
telah dilakukan selama proses kegiatan belajarnya. Guru dan peserta didik
menganalisis dan mengevaluasi terhadap pemecahan masalah yang
dipresentasikan setiap kelompok.

4SUHU DAN KALOR

Gambar 1. Minum air dingin saat cuaca panas
Sumber : https://hellosehat.com/sehat/informasi-kesehatan/

Tahukah, pada siang hari kita sering merasa kepanasan dan ketika itu juga kita mengatakan
bahwa suhu udara tinggi. Sedangkan pada pagi hari terkadang kita merasa kedinginan dan
kita mengatakan suhu udara rendah. Apakah suhu itu? Bagaimana suhu itu dinyatakan
dengan besaran kuantitatif dan dengan apa kita mengukur suhu tersebut? Benda yang
bersuhu tinggi disentuhkan ke benda yang bersuhu rendah maka apa yang terjadi. Ketika
udara dingin, biasanya orang akan menggunakan jaket yang tebal untuk mengurangi udara
dingin sehingga badan terasa hangat. Ini merupakan salah satu contoh yang berkaitan
dengan suhu dan kalor. Materi suhu dan kalor telah anda pelajari di SMP, kegiatan belajar
berikut ini merupakan pemantapan dan pendalaman akan hal- hal yang sudah anda pelajari
tersebut. Kegiatan belajar ini hendaknya anda pelajari dan kuasai dalam waktu 4 jam
pelajaran 45 menit. Selanjutnya mintalah evaluasi akhir kegiatan belajar yang harus anda
kerjakan pada guru anda. Jika nilai anda belum mencapai nilai ketuntasan, maka pelajari
kembali kegiatan belajar ini dengan seksamaa kemudian mintalah remedial test pada guru
anda. Setelah mempelajari kegiatan belajar ini Anda diharapkan dapat memahami konsep
suhu dan kalor secara utuh dan menyeluruh. Bagaimana cara Anda mempelajari kegiatan
belajar ini? Untuk lebih mudahnya ikuti petunjuk penggunaan kegiatan belajar ini.

5SUHU DAN KALOR

Bagi Peserta Didik

Agar peserta didik dapat menguasai dan memahami materi bahan ajar ini, kemudian dapat
mengaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari, maka baca dan ikutilah petunjuk berikut
dengan seksama :

1) Berdoa terlebih dahulu, agar dapat diberikan kemudahan oleh Tuhan YME dalam
mempelajari materi ini.

2) Pelajarilah peta konsep.
3) Baca dan pahamilah tujuan dari pembelajaran.
4) Anda harus telah menguasai prasyarat agar dapat mempelajari kegiatan belajar ini

dengan baik.
5) Bacalah dengan seksama sehingga isi materi dapat dipahami dengan baik.
6) Buatlah catatan kecil mengenai materi atau rumus yang belum dipahami untuk

ditanyakan kepada guru.
7) Diskusikan kembali dengan teman atau guru.
8) Ulangi sampai kamu memahami materi bahan ajar.
9) Bacalah referensi lain yang berhubungan dengan materi kegiatan belajar ini agar

anda mendapatkan pengetahuan tambahan.
10) Kerjakanlah Soal – soal Evaluasi Akhir.

Bagi Guru

Agar guru berhasil membimbing peserta didik untuk menguasai dan memahami
materi dalam bahan ajar ini, maka ikutilah petunjuk antara lain sebagai berikut :

1) Berdoa terlebih dahulu, agar dapat diberikan kemudahan oleh Tuhan YME dalam
membimbing peserta didik.

2) Berikan pemahaman awal kepada peserta didik.
3) Berikan bimbingan kepada peserta didik dalam melakukan masalah.
4) Menjadi fasilator dalam membantu peserta didik memecahkan masalah.
5) Mengkordinasikan kegiatan pembelajaran.
6) Melakukan evaluasi dan penilaian

6SUHU DAN KALOR

Kompetensi Dasar

3.5 Menganalisis pengaruh kalor dan perpindahan kalor yang meliputi karakteristik
termal suatu bahan, kapasitas, dan konduktivitas kalor pada kehidupan sehari-hari

4.5 Merancang dan melakukan percobaan tentang karakteristik termal suatu bahan,
terutama terkait dengan kapasitas dan konduktivitas kalor, beserta presentasi hasil
percobaan dan pemanfatannya

Indikator Pencapaian Kompetensi
(IPK)

3.5.5 Menjelaskan pengertian dan macam-macam pemuaian dalam kehidupan sehari-hari.
3.5.6 Menganalisis perubahan suhu terhadap pemuaian benda.
3.5.7 Mengaplikasikan penerapan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari.
4.5.3 Melakukan percobaan pemuaian benda menggunakan v-lab kalor (daring)

7SUHU DAN KALOR

Melalui proses mencari informasi, menanya dan berdiskusi Peserta didik dapat memahami
pengetahuan faktual, konseptual dan prosedural tentang Suhu dan Kalor serta mampu membangun
sikap ilmiah dan ketrampilan prosedural melalui proses mencoba, mengasosiasi dan
mengomunikasikannya dalam presentasi dan laporan tertulis.
Pertemuan Kedua

1) Melalui kegiatan melihat video memanaskan air menggunakan heater, peserta didik
menjelaskan pengertian dan menyebutkan macam-macam pemuaian dalam kehidupan
sehari-hari dengan benar.

2) Melalui diskusi kelompok dan tanya jawab dengan guru, peserta didik dapat menganalisis
perubahan suhu terhadap pemuaian benda dengan benar.

3) Melalui kegiatan diskusi kelompok peserta didik dapat menyebutkan penerapan pemuaian
dalam kehidupan sehari-hari dengan benar..

4) Dengan menggunakan virtual lab pemuaian peserta didik dapat menggunakan percobaan
pemuaian alat Muschenbrook dengan benar

Peta Konsep

ZAT PADAT PANJANG
ZAT CAIR LUAS

VOLUME

PEMUAIAN

GAS

Kata Kunci

 Anomali air  Pemuaian Volume  Isobarik
 Pemuaian  Keping Bimetal  Isokhorik
 Pemuaian Panjang  Koefisien muai  Isotermis
 Pemuaian Luas  Musschenbroek

8SUHU DAN KALOR

Aperpepsi Kasus 2

Sebelum mempelajari subbab ini, Fase 1 PBL . Mengorientasikan peserta didik pada
kerjakan soal – soal berikut di buku masalah.
latihan Anda. Jika anda berhasil Kemajuan teknologi bertujuan untuk membuat
mengerjakannya dengan bai, Anda manusia semakin nyaman dengan kehidupannya.
akan mudah mempelajari materi Seprti pada contoh video berikut tentang penggunaan
berikutnya . pemanas air (heater). Simak videonya di link berikut :
https://www.youtube.com/watch?v=PmSZVU8j7Nk
1. Tuliskan beberapa contoh
kejadian yang menunjukan Gambar 2. Pilih Mana? Water Heater Listrik VS Water
pemuaian ? Heater Gas
Sumber.
2. Bagaimanakah pemuaian pada
benda bisa terjadi? https://www.youtube.com/watch?v=PmSZVU8j7Nk

3. Sebutkan jenis zat yang dapat
memuai ?

Lakukan pretest
quizizz berikut :

(https://quizizz.com
/join?gc=50525934)

9SUHU DAN KALOR

Fase 2 PBL. Mengorganisasikan kegiatan pembelajaran.
Dari penggunaan dua jenis heatar pada video, catatatlah beberapa pertanyaan yang
ada di pikiran kalian. Sampaikanlah dalam kelompok yang sudah terbentuk.

Fase 3 PBL. Membimbing penyelidikan mandiri.
1) Pelajari dengan seksama kasus di atas, identifikasi permasalahannya
2) Kalian tidak harus mencari satu solusi untuk mengatasi permasalahan di atas, kalian
mengajukan beberapa opsi solusi yang sekiranya tepat sesuai dengan
permasalahannya. Namun coba apapun jawabannya kalian sesuaikan dengan
alasannya.
3) Berkaitan dengan materi yang dipelajar maka diskusikanlah dalam kelompok kalian
untuk membuktikan pemuaian volume dengan menggunakan air dan pemanas
sehingga kalian bisa menjelaskan pengertian pemuaian dan menyebutkan macam-
macam pemuaian.
4) Diskusikan dalam kelompok tentang penerapan pemuaian dalam kehidupan sehari-
hari.
5) Diskusikan dalam kelompok tentang hubungan perubahan suhu terhadap pemuaian
benda dengan melakukan simulasi v-lab sesuai dengan petunjuk di dalam LKPD berikut
:( link E-LKPD )

Fase 4 PBL. Mengembangkan dan menyajikan karya.
Presentasikan hasil penyelidikan kalian di pertemuan virtual Ms Teams 365.

Fase 5 PBL. Analisa dan evaluasi.
Lakukan evaluasi terhadap solusi yang telah kamu buat, ajak temantemanmu untuk
memberikan masukan dan perbaikan terhadap solusi yang telah dibuat.
Tanyakanlah kepada guru berkenaan dengan solusi tersebut, dan dengarkan masukan
dari gurumu.

10SUHU DAN KALOR

Sebagian besar zat akan memuai bila dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bila suatu
zat dipanaskan (suhunya dinaikkan) maka molekul- molekulnya akan bergetar lebih cepat dan
amplitude getaran akan bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda menjadi
lebih besar dan terjadilah pemuaian.
Pemuaian zat adalah peristiwa perubahan geometri dari suatu benda karena pengaruh panas
(kalor).

Perubahan geometri ini bisa meliputi bertambahnya panjang, lebar, maupun volume.
Pemuaian biasanya diiringi dengan kenaikan suhu zat. Anda mungkin pernah melihat rel
kereta yang bengkok, itu adalah contoh peristiwa pemuaian (yang merugikan). Selain contoh
pemuaian yang merugikan, masih banyak contoh pemuaian yang menguntungkan. Misalnya
saja pemuaian cairan merkuri pada termometer. Selain termometer, masih ada contoh
sederhana yang bisa kita lihat dari pemuaian bimetal. Bimetal adalah alat yang terdiri dari dua
logam yang berbeda nilai koefisien muai panjangnya atau yang berbeda kecepatan
pemuaiannya, direkatkan menjadi satu. Misalnya bimetal terbuat dari besi dan tembaga
sebelum dipanaskan bimetal itu dalam keadaan lurus kemudian setelah dipanaskan, bimetal
akan melengkung ke arah logam (besi) yang nilai koefisien muai panjangnya kecil atau lambat
memuai.
Selanjutnya, apabila bimetal didinginkan akan melengkung ke arah logam (tembaga) yang
nilai koefisien muai panjangnya besar atau cepat memuai. Pemuaian bimetal ini banyak
digunakan di alat-alat listrik seperti setrika dan sekring yang prinsipnya sebagai alat pencegah
dari kebakaran maupun korsleting.
a. Pemuaian Zat Padat

Pemuaian zat padat merupakan peristiwa
bertambah panjang, lebar, atau volume suatu
benda padat karena pengaruh panas (kalor).
Contoh pemuaian zat padat seperti pemuaian rel
kereta yang telah disebutkan tadi. Benda padat
pada prinsipnya mengalami pemuaian di semua
bagian benda tersebut (volume) tapi guna
memudahkan mempelajarinya, pemuaian zat
padat dibagi menjadi 3 jenis.
1) Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang adalah pertambahan
panjang benda akibat pengaruh suhu (1
dimensi). Coba amati kabel listrik yang terlihat
lebih kendor di siang hari jika dibanding pada
pagi hari, itulah contoh dari muai pemuaian
panjang. Besarnya pemuaian zar tergantung
pada konstanta muai panjang zat dan nilai
konstanta tersebut akan berbeda-beda untuk

11SUHU DAN KALOR

tiap zatnya. Pemuaian panjang hanya dapat terjadi pada zat padat.
Contoh lain terjadinya pemuaian panjang yaitu terjadi pada rel kereta dibuat renggang.
Hal ini dibuat dengan tujuan bahwa renggangan tersebut sebagai tempat ruang muai.
Karena jika Pada Siang hari yang terik, suhu udara akan naik dengan drastis. Kenaikan
suhu udara mengakibatkan pemuaian pada rel kereta api yang termasuk benda padat
yang bisa juga memuai karena panas matahari.

Gambar 3. Sambungan Rel
Sumber: https://helloimiga.wordpress.com/materi/semeser-ii/suhu-

danperubahan/perubahan-akibat-suhu/

Alat yang digunakan untuk menyelidiki pemuaian panjang berbagai jenis zat padat
adalah musschenbroek. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang
mula-mula benda, besar kenaikan suhu, dan tergantung dari jenis benda.

Gambar 4. Alat Musschenbroek
Sumber:https://siplah.pesonaedu.id/product/32946/alat-muai-

panjangmusschenbroek

12SUHU DAN KALOR

Rumus pemuaian panjang:

ΔL = Lo. α. ΔT persamaan (1)

Dimana : L = Lo + ΔL sehingga persamaan 1 bisa dituliskan menjadi

L = Lo (1 + α.ΔT) persamaan (2)

ΔL = L – Lo

Keterangan:

ΔL = besarnya pemuaian panjang (m)

Lo = panjang mula-mula (m)

α = koefisien muai panjang (/C)

ΔT = Perubahan suhu (C atau K)

L = panjang setelah dipanaskan (m)

Makin besar koefisien muai panjang suatu zat apabila dipanaskan, maka makin besar
pertambahan panjangnya. Demikian pula sebaliknya, makin kecil koefisien muai
panjang zat apabila dipanaskan, maka makin kecil pula pertambahan panjangnya.

Tabel 1. Koefisien Muai Panjang Beberapa Zat Padat

Sebuah logam pada mulanya
memiliki panjang 20 cm. Kemudian
dipanaskan .Jika koefisien muai
panjang logam tersebut adalah
0,001/oC Maka berapa panjang
logam tersebut setelah suhunya
naik menjadi 40oC?

 Dietahui :
Panjang awal (Lo) = 20 cm
Koefisien muai panjang logam (α) = 0,001/oC
Kenaikan suhu / Perubahan suhu (ΔT) = 40oC

 Ditanya :
Panjang akhir (L) = ?

 Jawab :

13SUHU DAN KALOR

Rumus pemuaian luas :
L = Lo (1 + α.ΔT)
Keterangan rumus :
L = panjang akhir, α = koefisien muai luas, Lo = luas mula-mula,
ΔT = perubahan suhu
L = Lo (1 + α.ΔT)
L = 0,2. (1+0,001.40)
L = 0,2. (1+0,04)
L = 0,2.1,04

= 0,208 m

2) Pemuaian Luas
Untuk benda-benda yang berbentuk lempengan plat (dua dimensi), akan terjadi
pemuaian dalam arah panjang dan lebar. Hal ini berarti lempengan tersebut
mengalami pertambahan luas atau pemuaian luas. Pemuaian luas hanya dapat terjadi
pada zat padat.

Gambar 5. Keramik yang pecah akibat pemuaian luas
Sumber: https://bildeco.com/blog/lantai-rumah-keramik-

menggelembung-popping/

Kemampuan suatu benda untuk mengalami pemuaian luas sangat ditentukan oleh

koefisien muai luas dilambangkan dengan β, dengan nilai β = 2α.

Rumus Pemuaian Luas:

ΔA = Ao. β. ΔT persamaan (3)

Dimana : A = Ao + ΔA sehingga persamaan 3 bisa dituliskan menjadi

A = Ao (1 + β..ΔT) persamaan (4)

Keterangan :

A = luas setelah pemanasan(m2)

Ao = luas setelah pemanasan(m2)

ΔA = penambahan luas (m2)

β. = koefisien muai luas (/C)

ΔT = selisih suhu/kenaikan suhu (C atau K)

14SUHU DAN KALOR

Selembar baja pada suhu
20oC memiliki ukuran seperti
pada gambar. Jika koefisien
muai panjang baja 10-5 /oC
maka pertambahan luas
pada suhu 60oC adalah…

 Diketahui :
Panjang baja = 40 cm
Lebar baja = 20 cm
Luas baja mula-mula (Ao) = (40)(20) = 800 cm2
Koefisien muai panjang (α) baja = 10-5 /oC
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2 x 10-5 /oC
Perbedaan suhu (ΔT) = 60oC – 20oC = 40oC

 Ditanya :
Pertambahan luas baja pada suhu 60oC

 Jawab :
Rumus pemuaian luas :
ΔA = β Ao ΔT
ΔA = (2 x 10-5)(800)(40)
= 0,64 cm2

3) Pemuaian Volume

Benda juga mengalami perubahan volume jika mengalami

perubahan suhu. Pengukuran yang sangat teliti juga

menunjukkan bahwa perubahan volume sebanding dengan

volume mula-mula dikali perubahan suhu. Secara

matematika dapat ditulis :

Rumus Pemuaian Volume:

ΔV = Vo. γ. ΔT persamaan (5)

Dimana : V = Vo + ΔV sehingga persamaan 5 bisa

dituliskan menjadi

V = Vo (1 + γ .ΔT) persamaan (6)

Keterangan :

V = Volume setelah pemanasan(m3)

Vo = Volume setelah pemanasan(m3)

ΔV = penambahan volume (m3)

γ = koefisien muai volume (/C)

ΔT = selisih suhu/kenaikan suhu (C atau K)

15SUHU DAN KALOR

Pemuaian Volume dapat terjai pada berbagai zat yaitu :
a) Pemuaian volume zat padat
Apabila zat padat yang dipanaskan berbentuk bangun ruang, seperti bola, kubus, atau
balok, maka bangun ruang tersebut mengalami pemuaian yang disebut pemuaian
volume.

Gambar 6. Pemuaian Volume
Sumber : www.ammongguru.com
Pada muai volume zat padat, pemuaiannya dianggap kesemua arah. Pemuaian volume
dapat juga diartikan sebagai pertambahan panjang suatu objek padat tiga dimensi.
Dengan demikian, koefisien muai volume benda sama dengan tiga kali koefisien muai
panjang (γ = 3α). Suatu benda dengan volume awalnya Vo jika dipanaskan, maka benda
tersebut akan memuai dan mengalami pertambahan volume sebesar ΔV.
b) Pemuaian volume pada zat cair
Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa pada umumnya setiap zat
memuai jika dipanaskan, kecuali air jika dipanaskan dari 0oC sampai 4oC akan
menyusut. Sifat keanehan air seperti itu disebut anomali air. Grafik anomali air seperti
diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Gambar 7. Grafik anomali air
Sumber : www.fisikabc.com

Keterangan:
Pada suhu 4oC diperoleh:
a) volume air terkecil
b) massa jenis air terbesar

16SUHU DAN KALOR

Tabel 2. Koefisien Muai Ruang Zat Cair untuk Beberapa Jenis Zat dalam Satuan K-1

No. Jenis Zat Cair Koefisien muai ruang

1. Alkohol 0,0012

2. Air 0,0004

3. Gliserin 0,0005

4. Minyak parafin 0,0009

5. Raksa 0,0002

Sebuah bejana
aluminium 2000 cm3,
diisi air penuh pada
suhu awal 0oC.
Kemudian bejana ini
dipanaskan sampai
suhunya menjadi 90oC. Jika koefisien muai panjang aluminium 24 x 10-6 /C dan
koefisien muai volume air 6,3 x 10-4 /C volume air yang tumpah adalah….

 Diketahui :
Volume awal bejana aluminium dan air (Vo) = 2000 cm3 = 2 x 103 cm3
Suhu awal bejana aluminium dan air (T1) = 0oC
Suhu akhir bejana aluminium dan air (T2) = 90oC
Koefisien muai panjang aluminium (α) = 24 x 10-6/C
Koefisien muai volume aluminium (γ) = 3α
= 3 (24 x 10-6/C
= 72 x 10-6/C
Koefisien muai volume air (γ) = 6,3 x 10-4 /C

 Ditanya :

Volume air yang tumpah

 Jawab :
Rumus pemuaian volume :
ΔV = γ Vo ΔT
Hitung perubahan volume bejana aluminium :
ΔV = γ Vo ΔT
= (72 x 10-6)(2 x 103)(90)
= 12960 x 10-3
= 12,960 cm3

Hitung perubahan volume air :

ΔV = γ Vo ΔT
= (6,3 x 10-4)(2 x 103)(90)
= 1134 x 10-1
= 113,4 cm3

17SUHU DAN KALOR

Perubahan volume air lebih besar daripada bejana aluminium sehingga
sebagian air tumpah.
Hitung volume air yang tumpah :
113,4 cm3 – 12,960 cm3 = 100,44 cm3
c) Pemuaian volume pada zat gas
Jika gas dipanaskan, maka dapat mengalami pemuaian volume dan dapat juga terjadi
pemuaian tekanan. Dengan demikian pada pemuaian gas terdapat beberapa
persamaan, sesuai dengan proses pemanasannya.
1. Pemuaian Volume pada Tekanan Tetap (Isobarik)

Gambar 8. Pemuaian gas pada ruang tertutup dengan tekanan tetap.
(a): gas di dalam ruang tertutup dengan tutup yang bebas bergerak.
(b): gas di dalam ruang tertutup tersebut dipanasi dan ternyata volume gas memuai

sebanding dengan suhu mutlak gas.
Jadi pada tekanan tetap, volume gas sebanding dengan suhu mutlak gas itu.
Pernyataan itu disebut Hukum Boyle. Secara matematik dapat dinyatakan:

V~T
Atau secara lengkap dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut :

persamaan (7)

Keterangan :
V = Volume (m3)
T = Suhu (oC atau K)
2. Pemuaian Tekanan Gas pada Volume Tetap (Isokhorik)
Perhatikan gambar berikut ini.

Gambar 9. Pemuaian gas pada ruang tertutup dengan volume tetap.

18SUHU DAN KALOR

Gas dalam ruang tertutup rapat yang sedang dipanasi. Jika
pemanasan terus dilakukan maka dapat terjadi ledakan. Hal tersebut dapat
terjadi karena selama proses pemanasan, tekanan gas di dalam ruang
tertutup tersebut memuai. Pemuaian tekanan gas tersebut sebanding dengan
kenaikan suhu gas.

Jadi, pada volume tetap tekanan gas sebanding dengan suhu mutlak
gas. Pernyataan itu disebut juga dengan hukum Gay-Lussac. Secara
matematik dapat dinyatakan sebagai berikut.

P~T
Atau secara lengkap dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut.

persamaan (8)

Keterangan :
P = Tekanan (Pascal)
T = Suhu (oC atau K)
3. Pemuaian Volume Gas pada Suhu Tetap (Isotermis)
Perhatikan gambar berikut ini.

Gambar 8. Pemuaian gas pada ruang tertutup dengan suhu tetap.
Gambar (a): Gas di dalam ruang tertutup dengan tutup yang dapat digerakkan

dengan bebas.
Gambar (b): Pada saat tutup tabung digerakkan secara perlahan-lahan, agar suhu
gas di dalam tabung tetap maka pada saat volume gas diperkecil ternyata tekanan

gas dalam tabung bertambah besar dan bila volume gas diperbesar ternyata
tekanan gas dalam tabung mengecil.

Jadi, pada suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas.
Pernyataan itu disebut hukum Boyle. Salah satu penerapan hukum Boyle yaitu
pada pompa sepeda. Dari hukum Boyle tersebut, diperoleh:

persamaan (9)

19SUHU DAN KALOR

Jika pada proses pemuaian gas terjadi dengan tekanan berubah, volum
berubah dan suhu berubah maka dapat diselesaikan dengan persamaan
hukum Boyle - Gay Lussac, dimana:

persamaan (10)

Keterangan :

P = Tekanan (Pascal)
V = Volume (m3)
T = Suhu (oC atau K)

20SUHU DAN KALOR

1) Pemuaian zat adalah peristiwa perubahan geometri dari suatu benda karena pengaruh
panas (kalor).

2) Pada zat padat dapat mengalami pemuaian panjang, luas dan volume.
3) Alat untuk menghitung muai panjang adalah Alat Musschenbroek
4) Untuk mengitung pertambahan panjang pada muai panjang digunakan persamaan:

ΔL = Lo. α. ΔT
5) Untuk mengitung pertambahan luas pada muai luas digunakan persamaan:

ΔA = Ao. β. ΔT
6) Zat yang apat mengalami muai volume adalah za padat, cair dan gas.
7) Untuk mengitung pertambahan volume pada muai volume digunakan persamaan:

ΔV = Vo. γ. ΔT
8) Dengan demikian pada pemuaian gas terdapat beberapa persamaan, sesuai dengan proses

pemanasannya.
a) Pemuaian Volume pada Tekanan Tetap
(Isobarik)
Dengan menggunakan hukum Boyle :

b) Pemuaian Tekanan Gas pada Volume Tetap (Isokhorik)
Dengan menggunakan hukum Gay-Lussac.:

c) Pemuaian Tekanan Gas pada Volume Tetap (Isokhorik)
Dengan menggunakan hukum Boyle - Gay Lussac, dimana:

21SUHU DAN KALOR

1. Sebatang besi yang panjangnya 80 cm, dipanasi sampai 50oC ternyata bertambah panjang 5
mm. Pertambahan panjang besi tersebut jika panjangnya 50 cm dipanasi sampai 60oC adalah
...
A. 3,75 mm
B. 4,75 mm
C. 5,75 mm
D. 6,75 mm
E. 7,75 mm

2. Misalkan diketahui selembar kaca jendela luasnya 900 cm2. Koefisien muai panjang kaca
adalah 0,000009 /°C. Kaca tersebut dipanaskan sehingga kenaikan suhunya 50 °C.
Pertambahan luas kaca tersebut setelah memuai adalah …
A. 456,73 cm2
B. 900,81 cm2
C. 1002,45 cm2
D. 1546,87 cm2
E. 2078,23 cm2

3. Sebuah bejana tembaga dengan volume 100 cm3 diisi penuh dengan air pada suhu 30oC.
Kemudian keduanya dipanasi hingga suhunya 100oC. Jika α tembaga = 1,8 × 10-5/oC dan γ air
= 4,4 × 10-4/oC. Maka volume air yang tumpah saat itu adalah ...
A. 103,08 cm3
B. 100,378 cm3
C. 20,07 cm3
D. 2,702 cm3
E. 0,752 cm3

4. Pada suhu 50o C batang aluminium memiliki panjang 120 cm dan batang baja memiliki
panjang 120,2 cm. Koefisien muai panjang aluminium dan baja masing-masing 23,1 x 10-6
/oC dan 11,8x 10-6 /oC . Jika suhu kedua benda diubah, pada suhu berapakah panjang kedua
batang menjadi sama ?
A. 198 oC
B. 206 oC
C. 234 oC
D. 357 oC
E. 459 oC

5. Gas dalam ruang tertutup mempunyai tekanan 1 cmHg. Jika kemudian gas tersebut ditekan
pada suhu tetap sehingga volum gas menjadi 1/4 volum mula-mula. Besar tekanan gas yang
terjadi adalah ...
A. 3 atm
B. 4 atm
C. 5 atm
D. 7 atm
E. 8 atm

22SUHU DAN KALOR

DAFTAR PUSTAKA
1. Giancoli, D.C. 2005. Physics. New York : Pretice Hall. Inc

Halliday, R., Resnick, R., & Walker, J. (2014). Fundamentals of Physics (10th ed.). Ney
York: Jhon Wiley & Sons.
2. Lasmi. K. N. 2013. fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Erlangga.
3. Kangenan, Marthen. 2016. Fisika untuk SMA Kelas XI. Jakarta : Penerbit Erlangga.
4. Kemdikbud. (2018). Permendikbud 37 tahun 2018 tentang Perubahan atas Peraturan
Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Nomor 24 Tahun 2016 Tentang Kompetensi Inti
dan Kompetensi Dasar Pelajaran Pada Kurikulum 2013 pada Pendidikan Dasar dan
Pendidikan Menengah. Jakarta:Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
5. Sasmita. R. P. 2015. Modul Fisika Untuk SMA/MA Kelas X Semester 2 Fisika. Padang.
6. Pemuaian Volume pada Zat Padat, Cair & Gas (Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan) |
FISIKABC
7. Pemuaian Volume Pada Zat Padat, Pengertian, dan Contoh Soalnya (amongguru.com)

23SUHU DAN KALOR