20. Sebatang besi (a = 11 x 10-6 1°C) panjangnya 50 cm pada suhu 20 °C. Panjang besi akan menjadi 50,011 cm pada suhu .... A. 40°C C. 60°C B. 50 °C D. 70°C 

Zat padat mengalami pemuaian panjang, pemuaian luas dan pemuaian volume. Pada soal di atas terdapat sebatang besi yang mengalami pemuaian panjang. Besi tersebut diketahui memiliki suhu awal 20°C, sedangkan suhu akhirnya tidak diketahui, maka untuk menentukan suhu akhir kita dapat menggunakan konsep pemuaian panjang.

Identifikasi konsep

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda akibat adanya kenaikan suhu benda tersebut. Pemuaian yang terjadi pada benda padat salah satunya adalah pemuaian panjang. Pemuaian panjang terjadi pada benda padat yang memiliki panjang dengan luas penampang yang kecil, sehingga luas penampangnya dapat diabaikan, contohnya kawat besi.

Pemuaian panjang dipengaruhi oleh panjang awal benda, koefisien muai panjang dan kenaikan suhu. Koefisien muai panjang suatu benda dipengaruhi oleh jenis benda itu sendiri.  Secara matematis, hubungan antara panjang benda, suhu dan koefisien muai panjang dinyatakan sebagai berikut.
\(\alpha=\frac{\triangle l}{l_{0}\triangle T}\)

\(l=l_{0}\left(1+\alpha\triangle T\right)\)

Dengan,
\(\triangle l=l-l_{0}\)
\(\triangle T=T-T_{0}\)

Keterangan:
\(\alpha\) = koefisien muai panjang (/°C)
\(\triangle l\) = pertambahan panjang (m atau cm)
\(l_{0}\) = panjang awal (m atau cm)
l = panjang akhir setelah kenaikan suhu (m atau cm)
\(\triangle T\) = kenaikan suhu (°C)
\(T_{0}\) = suhu awal (°C)
T = suhu akhir (°C)

Dari soal diketahui,
\(l_{0}\) = 50 cm
l = 50,011 cm
\(T_{0}\) = 20°C
\(\alpha=11\times10^{-6}/°C\)

Ditanyakan: suhu akhir besi (T)?

Jawab:
Untuk menentukan suhu akhir besi maka terlebih dahulu kita menentukan kenaikan suhunya. Persamaan yang digunakan sebagai berikut. 
\(\alpha=\frac{\triangle l}{l_{0}\triangle T}\)

\(\triangle T=\frac{\triangle l}{\alpha l_{0}}\)

Dengan,
\(\triangle l=l-l_{0}\)
\(\triangle l=50,011-50\)
\(\triangle l=0,011cm\)

Sehingga,
\(\triangle T=\frac{0,011}{11\times10^{-6}\times50}\)

\(\triangle T=\frac{11\times10^{-3}}{55\times10^{-5}}\)

\(\triangle T=\frac{11}{55}\times10^{2}\)

\(\triangle T=20°C\)

Kenaikan suhu \(\left(\triangle T\right)\) adalah suhu akhir dikurangi suhu awal, sehingga
\(\triangle T=T-T_{0}\)
\(T=\triangle T+T_{0}\)
\(T=20+20\)
\(T=40°C\)

Pembahasan

Dengan demikian, suhu akhir besi adalah 40°C. Pilihan jawaban yang benar adalah (A). 