Michael akan merebus air menggunakan panci yang terbuat dari besi. Michael mengisi panci dengan air sebanyak 3/4 volume panci. Diketahui koefisien muai volume air sebesar 0,00021/°C dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/°C. Panci akan dipanaskan sampai air mendidih. Jika suhu mula-mula panci dan air sebesar 20°C, peristiwa yang akan terjadi adalah .... a. air tidak akan tumpah b. air tumpah 0,00288V₀ c. air tumpah 0,0126V₀ d. air tumpah 0,7626V₀

Question

Jawaban yang benar adalah A. air tidak akan tumpah.

Diketahui:

V0 = 3/4 V

T1 = 20°C

T2 = 100°C

V0 = 500 cm^3

γ air = 0,00021/°C = 21 x 10^-5/°C

α besi = 0,000012/°C = 12 x 10^-6/°C

Ditanya:

Peristiwa yang akan terjadi = ...?

Jawab:

Konsep yang kita gunakan adalah pemuaian zat. Ketika benda diberikan kalor, maka benda akan mengalami pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda saat benda tersebut mengalami kenaikan suhu akibat dipanaskan. Salah satu dampak pemuaian adalah ukuran volume benda. Volume akhir pada pemuaian benda padat dirumuskan oleh:

V = V0 x {1 + [γ x (T2-T1)]},

dengan:

V0 = volume awal (m^3)

V = volume akhir (m^3)

γ = koefisien muai volume zat (/°C)

T1 = suhu awal (°C)

T2 = suhu akhir (°C).

Berdasarkan penjelasan di atas, dihitung penambahan volume dan volume akhir masing-masing zat yaitu:

(i) Air

Penambahan volume:

ΔV = V0 x γ x (T2-T1)

ΔV = (3/4)V0 x 21 x 10^-5 x (100 - 20)

ΔV = 1.260 V0 x 10^-5

ΔV = 0,0126 V0 cm^3.

Volume akhir:

Vt = V0 + ΔV

Vt = (3/4)V0 + 0,0126 V0

Vt = 0,7626 V0 cm^3.

(ii) Besi

ΔV = V0 x γ x (T2-T1)

ΔV = V0 x (3α) x (T2-T1)

ΔV = V0 x (3 x 12 x 10^-6) x (100 - 20)

ΔV = 2.880 V0 x 10^-6

ΔV = 0,00288 V0 cm^3.

Volume akhir:

Vt = V0 + ΔV

Vt = V0 + 0,00288 V0

Vt = 1,00288 V0 cm^3.

Terlihat bahwa Vt air < Vt besi yaitu 0,7626V₀ < 1,00288V₀, ini artinya air memuai namun tidak ada volume yang tumpah.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah A.

Mau pemahaman lebih dalam untuk soal ini?

Pertanyaan serupa