Contoh soal & pembahasan UN tentang pemuaian

Dibawah ini adalah pembahasan soal Ujian Nasional fisika tentang pemuaian. Seperti diketahui, pemuaian terdiri dari muai panjang, muai luas dan muai volume. Pembahasan ini dapat digunakan sebagai bahan belajar untuk menghadapi UN dan ujian lainnya.

Nomor 1 (UN 2016)
Pada gambar berikut, bejana kaca yang memiliki koefisien muai panjang 3 x 10^-5 /^oC diisi penuh dengan raksa yang memiliki koefisien muai ruang 54 x 10^-5 /C pada suhu 25 ^oC. Bila kemudian bejana dipanaskan hingga suhunya menjadi 50 ^oC, volume raksa yang tumpah adalah...



A. 2,375 cc
B. 2,825 cc
C. 3,375 cc
D. 3,825 cc
E. 4,375 cc

Pembahasan
Diketahui:
T1 = 25 ^oC
T2 = 50 ^oC
α = 3 x 10^-5 /^oC
γ = 54 x 10^-5 /^oC
Ditanya: V raksa yang tumpah.
Jawab:
Hitung terlebih dahulu perubahasan suhu:
ΔT = T2 - T1 = 50 - 25 = 25 ^oC

Hitung volume bejana
Vb = V1 (1 + 3α . ΔT) = 300 (1 + 3 . 3 x 10^-5 . 25)
Vb = 300,675 cc

Hitung volume raksa
Vr = V1 (1 + γ . ΔT) = 300 (1 + 54 x 10^-5 . 25)
Vr = 304,05 cc

Jadi volume raksa yang tumpah:
V = Vr - Vb = 304,05 cc - 300,675 cc = 3,375 cc
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2016)
Sebuah bejana baja 4 liter, 95% volumenya diisi alkohol. Pada suhu awal 0 ^oC, bejana ini beserta isinya dipanaskan sampai suhunya menjadi 70 ^oC. Jika koefisien muai panjang baja 0,000011 /^oC dan koefisien mual alkohol 0,001 /^oC, volume alkohol yang tumpah adalah...
A. 76,65 cm³
B. 65,76 cm³
C. 56,76 cm³
D. 50,76 cm³
E. 46,76 cm³

Pembahasan
Hitung terlebih dahulu volume bejana setelah dipanaskan
Vb = = V1 (1 + 3α . ΔT) = 4 (1 + 3 . 0,000011 . 70)
Vb = 4,00231 L

Hitung volume awal alkohol (V1)
V1 = 95 % x 4 L = 3,8 L

Hitung volume alkohol setelah dipanaskan
Va = V1 (1 + γ . ΔT) = 3,8 (1 + 0,001 . 70)
Va = 4,066 L

Jadi volume alkohol yang tumpah:
V = Va - Vb = 4,066 L - 4,00231 L = 0,06369 L
V = 0,06369 dm3 = 63,69 cm³
Jawaban: -