Ketika tubuh mengalami peningkatan suhu, molekul yang membentuknya menerima energi dan menjadi gelisah, menyebabkan peningkatan dimensi objek. Fenomena ini dikenal sebagai ekspansi termal. Demikian pula, ketika suatu benda didinginkan, energinya berkurang dan begitu pula agitasi molekuler, menyebabkan pengurangan dimensinya, yang dikenal sebagai kontraksi panas.
ITU ekspansi termal dapat diklasifikasikan dalam tiga cara: linier, dangkal dan volumetrik.
dilatasi termal linier linear
ketika variasi suhu suatu benda untuk mengubah jarak antara dua titik, ekspansi termal linier, yang dapat berupa variasi panjang batang, jari-jari bola, diagonal kubus atau bujur sangkar, dan lain-lain.
Sebagai contoh, perhatikan sebatang besi dengan panjang L0 dengan suhu awal Tsaya. Dengan menaikkan suhu Anda ke Tf , panjangnya akan bertambah menjadi L. Lihat gambarnya:
Diagram yang menunjukkan ekspansi termal linier yang disebabkan oleh kenaikan suhu
Variasi suhu (ΔT) adalah perbedaan antara suhu akhir dan suhu awal:
T = Tf - Tsaya
Ekspansi termal linier (ΔL) yang dihasilkan oleh variasi suhu ini adalah selisih antara panjang akhir L dan panjang awal L0:
L = L - L0
Pemuaian yang dialami batang ini sebanding dengan variasi suhu dan panjang awal batang, sehingga dapat juga dihitung dengan Hukum Dilatasi Termal Linier dengan rumus:
L =. L0. T
Konstanta proporsionalitas disebut koefisien ekspansi termal linier dari bahan yang membentuk batang. Satuan pengukurannya adalah derajat Celcius timbal balik, yang diwakili oleh C -1. Kuantitas ini mengasumsikan nilai yang berbeda untuk setiap jenis bahan, mewakili ekspansi termal linier untuk setiap satuan panjang dan untuk setiap satuan variasi suhu.
Lihat tabel berikut untuk nilai koefisien ekspansi termal linier beberapa zat:
Zat |
Koefisien (10-6 °C -1) |
Memimpin |
27 |
Aluminium |
25 |
Perak |
20 |
silikon |
2,6 |
Baja |
14 |
Emas |
15 |
Representasi grafis dari ekspansi termal linier
Kita dapat memperoleh ekspansi termal linier dari grafik panjang versus suhu:
Grafik panjang versus suhu ekspansi termal linier
Kita dapat menghubungkan sudut dengan Hukum ekspansi termal linier, karena:
L =. L0. T
dan
ΔL = α. L0
T
menjadi koefisien sudut garis lurus yang mewakili variasi panjang dengan suhu, itu diberikan oleh:
tg = ΔL
T
segera:
tg =. L0
Garis tidak dapat melalui titik 0, karena panjang awal tidak boleh sama dengan nol.
Salah satu akibat dari pemuaian termal linier dapat dilihat pada pekerjaan rekayasa, misalnya sambungan muai (gambar pada judul) yang ada pada rel kereta api atau trotoar. Mereka hanyalah ruang kosong kecil yang tersisa di bagian konstruksi untuk ekspansi yang disebabkan oleh variasi suhu, seperti dalam kasus kebakaran atau bahkan variasi alami, tidak merusak struktur bangunan. Jika sambungan ekspansi ini tidak ada, setiap kenaikan suhu dapat menyebabkan beton atau perangkat keras bengkok atau patah.
Oleh Mariane Mendes
Lulus Fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm
