Suhu dan Kalor - Pemuaian atau Expansi Termal

Suhu dan kalor dalam kehidupan sehari-hari merupakan hal krusial nan tak bisa kita abaikan. Keberadaan kedua hal tersebut merupakan keniscayaan karena kehidupan ini sangat membutuhkannya. Tidak bisa kita bayangkan seandainya kita tak mendapatkan suhu dan kalor dalam kehidupan. Apalagi buat daerah-daerah dengan kondisi nan sangat ekstrem.

Suhu dan kalor terdiri atas dua kata, yaitu suhu serta kalor. Masing-masing kata mempunyai pengertian masing-masing. Meskipun demikian, kedua kata tersebut merupakan satu kesatuan karena dampak alam. Artinya, satu aspek terjadi sebab aspek lainnya. Suhu terjadi sebab adanya kalor, dan kalor bisa menyebabkan suhu eksklusif pada zat.

Suhu diartikan sebagai derajat panas atau dingin dari suatu zat. Dengan demikian, kita bisa mengatakan bahwa suatu zat dikatakan panas jika suhunya tinggi dan dikatakan dingin jika suhunya rendah. Suhu ini sangat mempengaruhi kondisi zat. Dan setiap zat mempunyai taraf kepekaan nan berbeda terhadap suhu, terutama pada perubahan suhu.

Kita bisa mengetahui bahwa jika suhu meningkat, akan ada zat nan volumenya bertambah. Begitu juga, ada zat nan warnanya berubah jika suhunya mengalami perubahan. Atau ada juga zat nan kendala jenisnya berubah jika suhunya mengalami perubahan.

Suhu diukur dengan suatu alat nan disebut termometer. Pada termometer ini, kita menggunakan skala ukur nan nan terdiri atas skala atas dan skala bawah. Skala bawah menunjukkan ukuran suhu terendah, sedangkan skala atas menunjukkan ukuran suhu tertinggi.

Skala bawah suatu termometer berbeda-beda. Ada nan skala bawahnya nol derajat, ada pula nan di bawah nol derajat. Begitu pula skala atas termometer, berbeda-beda. Ada termometer nan skala atasnya seratus derajat, ada nan di atas seratus derajat, dan ada pula nan di bawah seratus derajat.

Satuan nan dipakai termometer ini bermacam-macam. Ada nan menggunakan satuan Celsius, Reamur, Kelvin, dan juga Fahrenheit.

Kalor ialah salah satu bentuk energi nan bisa mengalami perubahan kondisi atau posisi jika terjadi disparitas suhu. Perubahan posisi nan kita maksudkan dalam hal ini pada 1 gram air. Perpindahan diakibatkan adanya disparitas suhu. Kalor diukur dalam satuan joule (J), tetapi ada juga nan menggunakan satuan kalori (kal).

Yang dimaksud dengan 1 kal ialah jumlah panas nan dibutuhkan pada saat menaikkan suhu 10 derajat Celsius. Sementara, jumlah panas nan diperlukan buat menaikkan suhu benda dalam satu stauan suhu disebut kapasitas kalor. Adapun kapasitas kalori buat setiap satuan massa disebut dengan kalor jenis atau panas jenis.

Sebagai energi nan bisa mengalami perpindahan, kita mengenal ada tiga macam peprindahan kalor, yaitu konduksi, konveksi, dan Radiasi. Konduksi ialah proses perambatan panas (kalor) nan tak diikuti perpindahan massa. Konduksi disebut juga hantaran panas. Konveksi ialah proses perambatan kalor nan disertai perpindahan partikel-partikel zat perantara. Adapun radiasi ialah perpindahan panas atau kalor nan tak memerlukan zar perantara.

Tidak semua kalor berguna buat menaikkan suhu. Hal ini dikarenakan ada juga kalor nan digunakan oleh suatu zat buat berubah wujud. Kalor nan digunakan suatu zat buat bisa melakukan perubahan wujud seperti ini dinamakan kalor laten. Kalor laten ini terbagi atas kalor lebur (kalor beku) dan kalor didih (kalor uap).

Suhu dan kalor dalam kehidupan kita sehari-hari ternyata memberikan pengaruh nan tak kecil. Ada banyak kejadian dalam kehidupan ini nan terkait dengan adanya perubahan suhu dan kalor. Setiap perubahan suhu dan kalor memang membawa akibat terhadap zat nan dikenainya.

Pada dasarnya, setiap benda atau zat, dalam wujud apapun (padat, cair ataupun gas), akan mengalami perubahan jika dikenai suhu dan kalor.
Beberapa perubahan nan terjadi pada benda nan dipengaruhi oleh suhu dan kalor ialah sebagai berikut:

Secara umum, kita ketahui bahwa zat nan dipanaskan akan memuai dan nan didinginkan akan menyusut. Kita bisa menjelaskan kondisi tersebut sebagai persitiwa fisis. Di mana saat zat padat dalam kondisi dingin, partikel penyusunnya sangat kedap atau padat. Sementara jika zat padat diberi panas, maka partikel zat akan bergerak atau bervibrasi.

Pada saat dipanaskan, vibrasi ini sangat cepat sehingga jeda antarpartikel menjadi semakin besar atau longgar. Dampak semakin besarnya jeda tersebut, diasumsikan sebagai pertambahan ukuran zat padat, baik pada posisi panjang, luas, maupun volumenya.

a. Pemuaian panjang

Adalah pemuaian nan terjadi pada zat padat jika arah pemuaiannya searah dengan panjangnya. Pemuaian ini menyebabkan terjadinya pertambahan panjang pada ukuran panjang benda. Suhu dan kalor sangat menentukan pada proses pemuaian jenis ini.

Karena arah pemuaiannya ke ukuran panjang benda, perubahan luas dan volumenya akan nisbi kecil dan bisa diabaikan, tak dianggap. Proses ini bisa kita ketahui pada sambungan rel kereta api. Jika kita memperhatikan jeda ujung sambungan rel kereta api, maka setiap sambungan ada jeda eksklusif di antara dua rel nan berhadapan.

Di pagi hari, ujung rel ini saling berjauhan tempatnya. Akan tetapi ketika siang hari, di mana suhu udara sangat tinggi, kedua ujung rel tersebut saling mendekat. Inilah nan kita sebut sebagai pemuaian panjang. Suhu dan kalor nan tercipta pada saat siang hari dampak sinar matahari, menjadikan suhu rel meningkat dan menjadikan ukurannya memanjang.

b. Pemuaian luas

Bila pemuaian pada zat terjadi pada bagian panjang dan lebarnya, maka pemuaian nan terjadi disebut sebagai pemuaian luas. Proses pemuaian ini mengakibatkan terjadinya pertambahan luas pada zat tersebut.
Pada pemuaian luas ini, ada beberapa hal nan memegang pengaruh, yaitu luas mula-mula sebelum dipanaskan, jenis zat nan dipanaskan, serta besar perubahan suhu nan di alami zat tersebut.

c. Pemuaian volume

Jika kita telaah, sebenarnya perubahan nan terjadi pada zat pada saat dipanaskan tak hanya pada pemuaian panjang ataupun pemuaian luas. Hal ini sebab setiap zat mempunyai dimensi ruang, yaitu panjang, lebar dan tinggi. Sehingga pemuaian nan terjadi pada saat dipanaskan ialah ke segala arah, termasuk si atau volume zat. Pemuaian volume ini dpengaruhi oleh volume zat sebelum dipanaskan, jenis zat padat nan dipanaskan, dan perubahan suhu nan dialami zat padat tersebut.

Sebagaimana zat padat, zat cair jika dipanaskan akan mengalami proses pemuaian. Akan tetapi, pemuaian nan dialami zat cair bukan pemuaian panjang atau luas karena zat cair mempunyai bentuk nan tak tetap. Jenis pemuaian nan dialami zat cair ialah pemuaian volume. Alat buat mengukur dan meneliti pemuaian volume zat cair ialah dilatometer. Dilatometer ialah sebuah labu gelas nan dilengkapi pipa kecil berskala, dan hasil pengukurannya sinkron dengan rumus matematis berikut.

V = Vo (1 + ƔΔT )

Namun, perlu kita ketahui bahwa ada kondisi khusus. Di mana pada suhu nol sampai dengan empat derajat Celsius, air berperilaku berbeda. Pada saat itu, volume zat cair akan menyusut dan bila didinginkan akan mengembang. Kondisi ini disebut dengan anomali air. Suhu dan kalor dalam proses ini hanya berlaku pada batasan suhu di atas.

Jika gas dipanaskan, ternyata juga mengalami proses pemuaian. Pemuaian nan terjadi dampak berkembangnya jumlah gas nan ada. Artinya, volume gas mengalami pengembangan. Untuk hal tersebut, kita menggunakan alat dilatometer. Suhu udara dalam dilatometer dinaikkan dengan memegang bola dilatometer secara langsung dengan tangan. Dampak suhu tangan nan lebih tinggi dibandingkan suhu udara dalam bola kaca, maka suhu udara meningkat.

Peningkatan suhu udara dalam bola kaca menyebabkan udara memuai sehingga berusaha keluar melalui ujung dilatometer nan dicelup air. Dampak pemuaian udara tersebut, maka udara keluar melalui air nan ada. Air nan keluar dari tabung ini berupa gelembung-gelembung udara dari dalam air. Terutama, ujung pipa nan dimasukkan ke dalam air.

Suhu dan kalor dalam kehidupan kita memang sangat berpengaruh dalam berbagai kondisi. Bahkan, secara jelas suhu dan kalor telah mempengaruhi setiap bentuk zat sehingga bisa mengalami perubahan bentuk, ukuran, dan kondisinya. Kita memang tak bisa mengabaikan peranan suhu dan kalor dalam kehidupan kita. Ini sebab kita memang membutuhkan keberadaan mereka. Apa jadinya jika suhu dan kalor tak ada dalam kehidupan ini?