Interaksi Makhluk hidup Dalam Ekosistem

Setiap organisme tidak dapat hidup sendiri tetapi selalu bergantung pada organisme yang lain dan lingkungannya. Saling ketergantungan ini akan membentuk suatu pola interaksi. Terjadi interaksi antara komponen biotik dengan komponen abiotik dan antarsesama komponen biotik.

I. Interaksi Antara Komponen Biotik dan Abiotik.

Apabila kamu menanam bunga di pot, maka agar tanamanmu tumbuh dengan baik kamu harus rajin menyiramnya karena tanaman membutuhkan air. Apakah semua makhluk hidup membutuhkan air? Coba, ingat kembali ciri-ciri makhluk hidup yang telah kamu pelajari. Air adalah komponen abiotik sehingga jelas bahwa makhluk hidup membutuhkan komponen abiotik untuk kelangsungan hidupnya.

Komponen biotik juga mempengaruhi komponen abiotik. Tumbuhan yang besar dengan akar- akar yang kuat dan daun yang rimbun dapat membantu mencegah terjadinya erosi. Cacing tanah membuat rongga-rongga di dalam tanah dan memakan humus sehingga kotoran cacing masih mengandung humus yang menyuburkan.tanah.

II. Interaksi Antar Komponen Biotik.

Produsen, konsumen, maupun pengurai saling ketergantungan. Setiap makhluk hidup memerlukan makhluk hidup lainnya untuk saling mendukung kehidupan, baik secara langsung maupun tidak langsung. Hubungan saling ketergantungan tersebut, terjadi melalui peristiwa sebagai berikut.

1. Rantai Makanan.

Rantai makanan adalah rangkaian peristiwa makan dan dimakan antarmakhluk hidup untuk kelangsungan hidupnya. Proses makan-memakan tersebut berdasar urutan tertentu dan berlangsung terus-menerus. Dalam suatu ekosistem makhluk hidup memiliki perannya masing- masing, mulai dari yang berperan sebagai produsen, konsumen, dan beberapa sebagai dekomposer (pengurai).

Rantai makanan tersusun atas beberapa tingkatan. Tingkatan-tingkatan ini disebut tingkat trofik. Susunan-susunannya dimulai dari produsen hingga dekomposer. Produsen sebagai organisme yang mampu membuat makanan sendiri berada di tingkat trofik pertama. Kemudian, konsumen yang memakan produsen berada pada tingkat trofik kedua. Pada tingkat ketiga, diduduki oleh konsumen yang memakan konsumen pertama, begitu juga pada tingkat trofik keempat dan seterusnya.

Berdasarkan jenis organisme yang menduduki tingkat pertama trofik, rantai makanan di bagi dua, yaitu: rantai makanan perumput dan rantai makanan detritus.

a. Rantai Makanan Perumput.

Rantai makanan perumput dimulai dari tumbuhan sebagai produsen pada tingkat trofik pertamanya.

Contohnya rumput -> belalang -> burung -> ular.

b. Rantai Makanan Detritus.

Rantai makanan detritus tidak dimulai dari tumbuhan, tetapi dimulai dari detritivor.

Contohnya serpihan daun (sampah) -> cacing tanah -> ayam -> manusia.

2. Jaring-Jaring Makanan.

Jaring-jaring makanan adalah sekumpulan dari beberapa rantai makanan yang saling berhubungan. Raptai makanan hanya sebagian kecil dari sebuah jaring-jaring makanan. Secara alami, makhluk hidup memakan lebih dari satu variasi makanan.

3. Piramida Makanan.

Piramida makanan adalah jumlah massa.zat dan energi dari produsen sampai dengan konsumen tertinggi yang digambarkan dalam bentuk piramida. Berdasarkan gambaran tersebut, jumlah produsen terbanyak, konsumen I terbanyak kedua, konsumen II terbanyak ketiga, dan seterusnya hingga mencapai konsumen III yang jumlahnya paling sedikit.

4. Simbiosis.

Simbiosis adalah hubungan erat yang saling memengaruhi antara dua organisme atau lebih berbeda spesies. Simbiosis dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu simbiosis mutualisme, parasitisme, dan komensalisme.

a. Simbiosis Mutualisme.

Simbiosis mutualisme menyatakan hubungan timbal balik yang saling menguntungkan. Contohnya simbiosis antara bakteri Rhizobium dengan akar tanaman Leguminoceae. Bakteri membantu menambat (fiksasi) nitrogen dari udara untuk kepentingan tumbuhan, tetapi bakteri juga memperoleh senyawa organik sebagai sumber makanan dari tanaman Leguminoceae.

b. Simbiosis Parasitisme.

Simbiosis parasistisme menyatakan hubungan timbal balik yang menguntungkan salah satu pihak saja, sedangkan pihak yang lain dirugikan. Contohnya benalu dengan pohon inang, cacing pita dengan inangnya, dan cacing hati dengan inangnya. Benalu mendapatkan makanan dari tanaman inangnya, sedangkan tanaman, inang dirugikan karena bahan makanannya diambil oleh benalu.

c. Simbiosis Komensalisme.

Simbiosis komensalisme menyatakan hubungan timbal balik yang menguntungkan salah satu pihak, sedangkan pihak lain tidak diuntungkan ataupun dirugikan. Contohnya ikan hiu dengan ikan remora. Ikari remora mendapatkan keuntungan karena terlindung dari mangsanya, sedangkan ikan hiu tidak untung ataupun rugi.

Autotrof, Heterotrof, dan Pengurai - Pembagian Makhluk Hidup Berdasarkan Cara Pemenuhan Energi

Organisme hidup dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan pemenuhan energinya, yaitu Autotrof (Autotrophs), Heterotrof (Heterotrophs), dan Pengurai (Detritivor). Adapun penjelasan mengenai ketiga kategori tersebut adalah sebagai berikut di bawah ini:

1. Organisme Autotrof (Autotrophs)

Organisme Autotrof adalah organisme yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan makanannya sendiri. Organisme yang tergolong autotrof hanya membutuhkan karbondiokstda dan senyawa nitrogen anorganik sederhana guna menghasilkan makanannya tersebut. Organisme autotrof biasanya berupa tumbuhan berklorofil yang mampu melakukan fotosintesis. Contohnya tumbuhan hijau serta ganggang hijau biru.

Zat makanan berupa karbohidrat akan tersimpan sebagai cadangan makanan pada batang, akar, dan daun. Sedangkan, hasil yang berupa gas 02 akan dilepaskan ke udara dan digunakan oleh organisme lain untuk bemapas. Dalam ekosistem, organisme autotrof bertindak sebagai produsen, yaitu penghasil makanan. Bahan makanan yang dihasilkan akan dikonsumsi oleh organisme lain sebagai sumber tenaga.

2. Organisme Heterotrof (Heterotrophs)

Organisme Heterotrof adalah organisme yang tidak bisa menghasilkan makanannya sendiri. Akan tetapi, memanfaatkan bahan-bahan organik dari organisme autotrof sebagai bahan makanannya. Guna memenuhi kebutuhan makanannya, organisme ini bergantung pada organisme lain.

Heterotrof adalah konsumen dalam ekosistem. Mereka memakan organisme yang lebih kompleks seperti tumbuhan dan/atau hewan. Beberapa contoh heterotrof adalah bakteri, protista, jamur, herbivora (rusa, sapi, domba), karnivora (beruang, singa, anjing), dan omnivora (burung, tupai, tikus, dan manusia). Faktanya, sekitar 95% dari semua makhluk hidup di Bumi adalah heterotrof. Tidak seperti autotrof, heterotrof tidak harus memfiksasi karbon, sehingga mereka dapat memanfaatkan semua energi dari makanan yang mereka makan.

3. Organisme Pengurai (Detritivor).

Detritivor adalah organisme yang memakan partikel-partikel organik atau detritus. Detritus adalah hancuran jaringan hewan dan tumbuhan.

Detritivora juga konsumen tetapi mereka mendapatkan kategori mereka sendiri karena apa yang mereka makan. Organisme ini juga disebut sebagai pengurai, dan mereka memakan organisme mati secara langsung atau memecah benda mati untuk mendapatkan energi. Contoh detritivora adalah cacing tanah, jamur, kumbang kotoran, kaki seribu, bintang laut, dan kepiting biola. Siklus interaksi yang kompleks antara faktor biotik dan abiotik berlanjut saat pengurai membersihkan setelah produsen dan konsumen, tetapi sekaligus berfungsi sebagai makanan untuk heterotrof.

 

Pengertian Komponen Biotik dan Abiotik

Pada suatu lingkungan terdapat dua komponen penting pembentukannya sehingga menciptakan suatu ekosistem yakni komponen biotik dan komponen abiotik.

Faktor biotik adalah makhluk hidup yang berdampak pada populasi makhluk hidup lain atau lingkungan. Faktor abiotik melakukan hal yang sama, tetapi tidak hidup. Bersama-sama, faktor biotik dan abiotik membentuk ekosistem. Untuk bertahan hidup, faktor biotik membutuhkan faktor abiotik. Sebaliknya, faktor biotik dapat membatasi jenis dan jumlah faktor biotik dalam suatu ekosistem.

I. Komponen Abiotik.

Komponen abiotik adalah benda-benda mati yang bermanfaat bagi kelangsungan hidup makhluk hidup di sebuah lingkungan yakni mencakup tanah, air, api, batu, udara, dan lain sebagainya.

Komponen abiotik berupa bahan fisik maupun kimia sebagai tempat bertangsungnya kehidupan atau lingkungan tempat hidup. Sebagian besardari komponen abiotik memiliki beragam variasi dalam ruang dan waktu. Komponen abiotik terdiri dari hal-hal sebagai berikut:

a. Suhu

b. Air

c. Garam

d. Cahaya matahari

e. Tanah dan batu

f. Iklim

II. Komponen Biotik.

Komponen biotik dalam ekosistem terdiri dari makhluk hidup, seperti manusia, hewan, tumbuhan, dan jasad renik. Organisme hidup dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan pemenuhan energinya, yaitu autotrof, heterotrof, dan pengurai.

1. Organisme Autotrof (Autotrophs)

Organisme autotrof adalah organisme yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan mdkanannya sendiri. Organisme yang tergolong autotrof hanya membutuhkan karbondiokstda dan senyawa nitrogen anorganik sederhana guna menghasilkan makanannya tersebut. Organisme autotrof biasanya berupa tumbuhan berklorofil yang mampu melakukan fotosintesis. Contohnya tumbuhan hijau serta ganggang hijau biru.

Zat makanan berupa karbohidrat akan tersimpan sebagai cadangan makanan pada batang, akar, dan daun. Sedangkan, hasil yang berupa gas 02 akan dilepaskan ke udara dan digunakan oleh organisme lain untuk bemapas. Dalam ekosistem, organisme autotrof bertindak sebagai produsen, yaitu penghasil makanan. Bahan makanan yang dihasilkan akan dikonsumsi oleh organisme lain sebagai sumbertenaga.

2. Organisme Heterotrof (Heterotrophs)

Organisme heterotrof adalah organisme yang tidak bisa menghasilkan makanannya sendiri. Akan tetapi, memanfaatkan bahan-bahan organik dari organisme autotrof sebagai bahan makanannya. Guna memenuhi kebutuhan makanannya, organisme ini bergantung pada organisme lain.

Heterotrof adalah konsumen dalam ekosistem. Mereka memakan organisme yang lebih kompleks seperti tumbuhan dan/atau hewan. Beberapa contoh heterotrof adalah bakteri, protista, jamur, herbivora (rusa, sapi, domba), karnivora (beruang, singa, anjing), dan omnivora (burung, tupai, tikus, dan manusia). Faktanya, sekitar 95% dari semua makhluk hidup di Bumi adalah heterotrof. Tidak seperti autotrof, heterotrof tidak harus memfiksasi karbon, sehingga mereka dapat memanfaatkan semua energi dari makanan yang mereka makan.

3. Organisme Pengurai (Detritivor).

Detritivor adalah organisme yang memakan partikel-partikel organik atau detritus. Detritus adalah hancuran jaringan hewan dan tumbuhan.

Detritivora juga konsumen tetapi mereka mendapatkan kategori mereka sendiri karena apa yang mereka makan. Organisme ini juga disebut sebagai pengurai, dan mereka memakan organisme mati secara langsung atau memecah benda mati untuk mendapatkan energi. Contoh detritivora adalah cacing tanah, jamur, kumbang kotoran, kaki seribu, bintang laut, dan kepiting biola. Siklus interaksi yang kompleks antara faktor biotik dan abiotik berlanjut saat pengurai membersihkan setelah produsen dan konsumen, tetapi sekaligus berfungsi sebagai makanan untuk heterotrof.

Jaringan Pada Tumbuhan Dan Hewan

Pengertian Jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai asal-usul, struktur, dan fungsi yang sama. Samakah jaringan pada hewan dan tumbuhan? Untuk menjawab pertanyaan tersebut perhatikan uraian materi berikut:

1. Jaringan pada Tumbuhan

Tumbuhan memiliki bermacam-macam jaringan dimulai dari jaringan epidermis, jaringan meristem, jaringan pengangkut, jaringan penyokong, dan jaringan dasar.

a. Jaringan epidermis

Jaringan epidermis, yaitu jaringan yang menutup permukaan tubuh atau bagian tubuh tumbuhan. Disebut juga jaringan pelindung. Jaringan epidermis tersusun dari sel yang berbentuk pipih dengan permukaan atas dan bawah sejajar. Jaringan epidermis berfungsi melindungi jaringan di bawahnya. Epidermis dapat mengalami modifikasi menjadi stomata, trikoma, sel kipas, sel gabus, litokis, dan kutikula. Kutikula berupa lapisan lilin anti air yang bertugas mencegah penguapan yang berlebihan.

b. Jaringan meristem

Jaringan meristem tersusun atas sel-sel yang selalu aktif membelah. Jaringan meristem terdapat pada ujung batang dan ujung akar, sehingga sering disebut meristem apikal serta pada kambium.

c. Jaringan pengangkut

Jaringan pengangkut merupakan jaringan sebagai pembuluh yang berfungsi sebagai pengangkut zat. Jaringan pengangkut dibagi menjadi dua macam, yaitu floem (phloem) dan xilem. Floem (pembuluh tapis) terdiri atas pembuluh tapis dan sel pengiring, berfungsi mengangkut air dan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan. Sedangkan xilem (pembuluh kayu) terdiri atas pembuluh xilem dan trakeid xilem, yang berfungsi mengangkut air dan garam-garam mineral dari akar menuju ke daun.

d. Jaringan penyokong

Jaringan penyokong berfungsi menunjang berdirinya tumbuhan. Terdapat dua macam jaringan penyokong, yaitu kolenkim dan sklerenkim. Jaringan kolenkim umumnya terdapat pada tangkai daun dan mengalami penebalan dari zat selulosa, sedangkan jaringan sklerenkim umumnya terdapat pada batang dan tulang daun serta mengalami penebalan dari zat lignin.

sklerenkim

kolenkim

e. Jaringan parenkim (dasar)

Jaringan parenkim merupakan jaringan dasar yang terdapat di antara jaringan-jaringan lainnya. Jaringan parenkim berfungsi sebagai tempat menyimpan makanan dan berlangsungnya proses fotosintesis. Jaringan parenkim dibedakan menjadi dua, yaitu jaringan tiang (palisade) dan jaringan bunga karang (spons).

2. Jaringan pada Hewan maupun Manusia

Jaringan pada hewan hampir sama dengan jaringan yang ada pada manusia. Jaringan pada hewan terdiri dari empat kelompok, yaitu jaringan epitel, jaringan pengikat atau penyokong, jaringan otot, dan jaringan saraf.

a. Jaringan epitel (Epithelial tissue)

Jaringan  epitel  merupakan  jaringan  yang  melapisi permukaan tubuh atau organ, baik permukaan dalam maupun permukaan luar. Bentuk jaringan ini pipih, kubus, dan silindris. Jaringan epitel berfungsi sebagai pelindung jaringan lain dari pengaruh luar, pengeluaran atau ekskresi p£da kelenjar kulit, penerima rangsang (epitel kulit), dan penyerap atau absorbsi pada lapisan dinding usus halus.

b. Jaringan penunjang

Jaringan penyokong atau penunjang merupakan jaringan yang terdiri atas jaringan tulang rawan dan jaringan tulang keras. Jaringan penyokong berfungsi untuk memberi bentuk tubuh, melindungi tubuh, dan menguatkan tubuh. Jaringan tulang keras mengandung zat kapur yang menyebabkan tulang menjadi keras. Fungsi jaringan tulang untuk membentuk rangka tubuh yang menyokong dan melindungi bagian lunak. Jaringan tulang rawan terdapat pada permukaan persendian dan daun telinga.

c. Jaringan otot (Muscle tissue)

Jaringan otot merupakan jaringan yang tersusun atas sel-sel otot yang bersifat lentur. Terdapat tiga jenis jaringan otot, yaitu otot lurik, otot polos, dan otot jantung. Jaringan otot berfungsi untuk menggerakkan berbagai organ tubuh.

d. Jaringan saraf (Nervous tissue)

Jaringan saraf merupakan jaringan yang tersusun atas sel-sel saraf (neuron). Setiap neuron terdiri atas badan sel dan serabut saraf. Jaringan saraf berfungsi untuk menerima dan menghantarkan rangsangan.

e. Jaringan ikat (Connective tissue)

Jaringan ikat merupakan jaringan biologis yang penting dalam mendukung, menghubungkan atau memisahkan berbagai jenis jaringan dan organ di dalam tubuh. Semua jaringan ikat terdiri dari sel, serat (seperti kolagen) dan matriks ekstraseluler. Jenis matriks antarsel berbeda di berbagai jaringan ikat. Ada berbagai jenis jaringan ikat dengan fungsi berbeda.. Misalnya, tendon menghubungkan otot dengan tulang.

Organ-Organ Pada Hewan Dan Tumbuhan

Jaringan yang memiliki bentuk dan fungsi yang sama akan membentuk organ. Organ pada makhluk hidup dibedakan menjadi organ pada tumbuhan dan organ pada hewan & manusia. Organ-organ itu adalah sebagai berikut:

I. Organ Pada Tumbuhan

Organ tumbuhan terdiri dari akar, batang, dan daun. Organ akar berfungsi untuk menyerap air dan zat makanan, memperkokoh batang, menyimpan cadangan makanan, dan alat perkembangbiakan vegetatif. Berdasarkan bentuknya ada jenis akar, yaitu akar serabut dan akar tunggang. Susunan anatomi luar organ akar terdiri atas rambut akar (sebagai perluasan jaringan epidermis), dan tudung akar (kaliptra) bagian ujung. Susunan fisiologis organ akar dari luar ke dalam terdiri atas epidermis, korteks, stele atau silinder pusat akar yang terdiri atas perisikel (perikambium), berkas vaskuler (xylem dan floem) serta empulur.

 

Organ batang berfungsi untuk transportasi air dan zat makanan, perkembangbiakan vegetatif, dan menyimpan  cadangan  makanan.  Berdasarkan bentuknya ada jenis batang yaitu herba (pada tanaman musiman) dan batang berkayu (pada tanaman tahunan). Berdasarkan jenis biji yang dihasilkan  ada  batang  monokotil  dan  batang dikotil. Susunan organ batang terdiri atas jaringan primer (terdapat pada batang monokotil maupun dikotil, untuk pertumbuhan tinggi batang) dan jaringan sekunder (hanya terdapat pada batang dikotil, untuk pertumbuhan membesar). Jaringan primer monokotil terdiri atas epidermis, berkas pembuluh, empulur dan sklerenkim. Jaringan primer dikotil terdiri atas epidermis, korteks, xylem, floem dan kambium. Jaringan sekunder dikotil terdiri atas floem sekunder, xylem sounder dan cambium gabus.

Organ daun berfungsi untuk tempat berlangsungnya proses fotosintesis, penguapan (evaporasi), menyimpan cadangan makanan, dan alat perkembangbiakan vegetatif. Susunan fisiologis organ daun terdiri atas kutikula, epidermis atas, mesofil/jaringan dasar (terdiri atas palisade dan jaringan spons), xylem, floem, epidermis bawah dan stomata.

II. Organ Pada Hewan & Manusia

Organ pada hewan dan manusia sangat banyak berkaitan dengan fungsi di dalam tubuh. Organ lambung terdiri atas jaringan epitel, jaringan otot polos, dan jaringan pengikat. Lambung berfungsi sebagai pencerna makanan, baik secara mekanik maupun kimiawi.

 

Organ paru-paru terdiri atas jaringan epitel dan pembuluh darah. Paru-paru berfungsi sebagai alat pernapasan. Organ jantung terdiri atas jaringan otot jantung, jaringan pengikat, dan jaringan saraf. Jantung berfungsi memompa darah supaya beredar ke seluruh tubuh.

 

Organ hati terdiri atas jaringan otot, jaringan pengikat, dan jaringan saraf. Organ tersebut berfungsi sebagai tempat menawarkan racun yang terbentuk dalam tubuh. Organ ginjal terdiri atas jaringan epitel, otot, saraf, dan pembuluh darah.

Pemuaian Pada Zat Cair - Titik Tripel, Koefisien Muai Volume, Anomali Air

Pemuaian zat cair terjadi pada saat zat cair tersebut dipanaskan. Pada zat cair tidak melibatkan muai panjang ataupun muai luas, tetapi hanya dikenal muai ruang atau muai volume saja. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada zat cair itu maka semakin besar muai volumenya.

Besarnya pemuaian pada benda cair dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

ΔV = V₀γΔT = V₀3αΔT = 3V₀αΔT

Keterangan :

ΔV = perubahan volume suatu benda (m³)

V₀ = volume awal benda (m³)

γ = adalah koefisien muai volume (/°C)

ΔT = perubahan suhu (°C)

 

Pemuaian zat cair untuk masing-masing jenis zat cair berbeda-beda, akibatnya walaupun mula-mula volume zat cair sama tetapi setelah dipanaskan volumenya menjadi berbeda-beda. Pemuaian volume zat cair erkait dengan pemuaian tekanan karena peningkatan suhu. Titik pertemuan antara wujud cair, padat dan gas disebut titik tripel (triple Point).

A. Titik Tripel (Triple Point) Pemuaian Zat Cair

Seperti halnya dengan zat padat, pemuaian berbagai jenis zat cair juga tidak sama, tergantung kepada jenis zat caimya. Pemuaian pada zat cair menyangkut dimensi volume. Besamya nilai pemuaian pada beberapa jenis zat cair berbeda- beda.

• Pemuaian pada alkohol lebih besar daripada pemuaian gliserin.
• Pemuaian pada minyak parafin lebih besar daripada pemuaian gliserin.
• Pemuaian pada gliserin lebih besar daripada pemuaian pada raksa.
• Pemuaian pada alkohol lebih besar dari pemuaian air.
• Pemuaian pada air lebih besar daripada pemuaian minyak kelapa.

Titik tripel Pemuaian Zat Cair

Dengan demikian, pemuaian pada zat cair dipengaruhi oleh jenis zat caimya. Untuk dapat membedakan pemuaian antara satu jenis zat cair dengan zat cair lainnya, berikut ini tercantum nilai koefisien muai volume pada beberapa jenis zat cair.

Koefisien Muai Volume pada beberapa jenis zat cair dalam satuan /°C

Jenis Zat	Koefisien Muai Volume /°C (γ)
Aseton	0.00150
Parafin	0.0009
Alkohol	0.00120
Raksa	0.00018
Gliserin	0.0005

B. Koefisien Muai Volume pada Beberapa Jenis Zat Cair

Sifat pemuaian zat cair, yang lebih besar dibandingkan dengan pemuaian zat padat menjadi dasar dari cara bekerjanya termometer raksa dan termometer alkohol. Pemuaian pada air akan mengalami keanehan. Apabila kita mengamati perubahan air pada saat dipanaskan sampai suhu 4°C akan menampakkan keanehan. Pada kondisi tersebut, permukaan air menurun yang berarti volumenya mengecil, sedangkan massa jenisnya terbesar. Peristiwa keanehan air pada suhu tersebut disebut anomali air.

Khusus untuk air, pada kenaikan suhu dari 0°C sampai 4°C volumenya tidak bertambah, akan tetapi justru menyusut. Pengecualian ini disebut dengan anomali air. Oleh karena itu, pada suhu 4°C air mempunyai volume terendah. Hubungan volume dengan suhu pada air dapat digambarkan pada grafik berikut:

Pada suhu 4°C, air menempati posisi terkecil sehingga pada suhu itu air memiliki massa jenis terbesar. Jadi air bila suhunya dinaikkan dari 0°C-4°C akan menyusut, dan bila suhunya dinaikkan dari 4°C ke atas akan memuai. Hubungan antara suhu dan volume air dapat digambarkan pada gambar diatas. Biasanya pada setiap benda bila suhunya bertambah pasti mengalami pemuaian.

Peristiwa yang terjadi pada air itu disebut anomali air. Hal yang sama juga terjadi pada bismuth dengan suhu yang berbeda. Kecepatan pemuaian pada berbagai macam zat berbeda-beda, begitu juga pemuaian zat cair

Pemuaian Zat Padat - Muai Panjang, Muai Luas, Muai Ruang

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian dapat terjadi pada 3 jenis zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas.

Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi).

A. Muai Panjang / Muai Linear Zat Padat

Muai panjang berbagai macam benda padat dapat diselidiki dengan alat Musschenbroek. Jika batang logam yang dipasang pada alat Musschenbroek dipanaskan maka batang logam akan bertambah panjang. Namun, pertambahan panjang batang logam yang satu dengan yang lain berbeda. Artinya, tingkat pemuaian logam-logam tersebut juga berbeda.

Logam yang paling besar pemuaiannya akan mendorong jarum penunjuk hingga berputar paling jauh, sedangkan logam yang pemuaiannya paling kecil akan mendorong jarum penunjuk berputar paling dekat. Jika digunakan batang logam aluminium, baja, dan besi, maka logam aluminium memuai paling besar, sedangkan besi adalah logam yang memuai paling kecil.

Alat Musschenbroek dapat menunjukkan bahwa:

1. Pemuaian dan pertambahan panjang zat padat jika dipanaskan
2. Pemuaian zat padat tergantung pada jenis zat padat itu
3. Pemuaian zat padat sebanding dengan kenaikan suhunya
4. Pemuaian panjang zat padat ditentukan oleh koefisien muai panjang zat padat itu

Alat Musschenbroek

Pertambahan panjang 1m benda tiap kenaikan suhu 1°C ini disebut koefisien muai panjang (∝). Jadi, koefisien muai panjang suatu benda adalah bilangan yang menunjukkan pertambahan panjang suatu benda tiap satuan panjang jika suhu benda tersebut naik 1°C. Dengan demikian, jika dinyatakan bahwa koefisien muai panjang tembaga adalah 0,000017/°C maka berarti setiap 1 meter tembaga yang suhunya dinaikkan 1°C akan bertambah panjang 0,000017 meter. Jika ditulis dalam persamaan maka:

Atau dapat juga ditulis dalam bentuk:

l_t = l₀ {1+∝.ΔT}

Sebatang tongkat logam pada suhu T₁ panjangnya l₁ dan pada suhu T₂ panjangnya l₂. Dengan proses matematika dapat diperoleh persamaan sebagai berikut:

l₂ = l₁ {1 + ∝ (T₂-T₁)}

l₂ = l₁ {1+∝.ΔT}

Satuan koefisien muai panjang ini adalah .../°C atau .../°K.

Jenis Logam	Koefisien Muai Panjang (.../°C)
Aluminium	0.000025
Tembaga	0.0000167
Besi	0.000012
Baja	0.000011
Platina	0.0000089
Kaca	0.000009
Kaca Pyrex	0.000003
Kuningan	0.000019
Seng	0.000026

B. Muai Luas Zat Padat

Pemuaian dalam zat padat sebenamya terjadi ke semua arah, yaitu memanjang, melebar, dan menebal. Namun, pengukuran pemuaian panjang pada benda padat sudah dianggap cukup memadai untuk mewakili pemuaian luas. Misalnya, menghitung pemuaian luas sebuah benda yang berupa lembaran tipis berbentuk persegi panjang dengan menghitung terlebih dahulu muai panjang dan muai lebamya dengan persamaan yang berlaku pada pemuaian panjang.

Jika pada suhu T₁ luas benda adaiah A₁ dan pada suhu T₂ luasnya A₂ maka berlaku persamaan muai luas dengan pendekatan sebagai berikut:

A₂ = A₁ {1 + 2∝ (T₂-T₁)} atau

A₂ = A₁ {1 + β (T₂-T₁)}

A₂ = A₁ {1 + β . ∆T}

β = 2∝

β = koefisien muai luas

Dengan:

A₂ = Luas benda setelah dipanaskan (m²)

A₁ = Luas benda mula-mula (m²)

β = Koefisien muai luas (°C^-1 atau K^-1)

T₂ = Suhu benda setelah dipanaskan (°C atau K)

T₁ = Suhu benda mula-mula (°C atau K)

Persamaan di atas cukup memadai untuk menghitung persoalan sederhana sehubungan dengan pemuaian luas benda padat (terutama untuk benda-benda padat dengan koefisien muai panjang yang kecil).

Koefisien muai luas zat padat adaiah bilangan yang menunjukkan pertambahan luas suatu benda tiap satuan luas jika suhunya naik 1°C.

C. Muai Ruang / Muai Volume Zat Padat

Muai apa yang terjadi pada benda yang berbentuk pipa dan berbentuk keping? Bagaimana pada benda yang berbentuk bola? Untuk membuktikan adanya muai ruang pada benda yang berbentuk bola dapat menggunakan alat yang diciptakan Willem 's Gravesande.

Jika bola dipanaskan, bola memuai, volumenya bertambah besar sehingga tidak dapat masuk ke dalam gelang. Setelah beberapa saat, gelang ikut panas dan bola dapat masuk kembali ke dalam gelang. Itu berarti, panas pindah dari bola ke gelang dan diameter gelang membesar.

Dengan gelang Willem 's Gravesande dapat dibuktikan bahwa:

1. Zat padat jika dipanaskan akan memuai dan volumenya bertambah besar
2. Pemuaian benda berongga akan memperbesar rongganya (arah pemuaiannya keluar rongga)
3. Panas dapat berpindah dari satu benda ke benda lainnya.

Gelang Gravesande

Pemuaian volume zat tergantung jenis zat padatnya. Sebuah benda padat pada suhu °C volumenya V₁, pada suhu T°C, volumenya V₂.

Pertambahan volume tiap satuan suhu benda padat adalah:

Bilangan yang menunjukkan pertambahan volume suatu benda tiap satuan volume jika suhunya naik 1°C disebut koefisien muai ruang (γ).

Persamaan di atas dapat diubah menjadi persamaan berikut ini:

V₂ = V₁ (1 + γΔT)

Jika volume zat padat pada T₂ adalah V₁dan volume pada T₂ adalah V₂ maka berlaku:

Untuk zat padat yang angka muainya sangat kecil, berlaku persamaan:

V₂ = V₁ {1 + γ (T₂-T₁)}

V₂ = V₁ {1 + γ . ∆T}

Dengan:

V₂ = Volume benda setelah dipanaskan (m³)

V₁ = Volume benda mula-mula (m³)

γ = 3∝ = Koefisien muai luas (°C^-1 atau K^-1)

T₂ = Suhu benda setelah dipanaskan (°C atau K)

T₁ = Suhu benda mula-mula (°C atau K)

Hubungan antara koefisien muai ruang (γ) dengan koefisien muai panjang (∝) dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

γ = 3∝

Pada konstruksi jembatan, pada setiap sambungan diberikan ruang kosong (spasi) yang berfungsi untuk menghindari tekanan antara bagian jembatan dengan jalan akibat terjadinya pemuaian zat padat.