Penentuan Koefisien Ekspansi Termal Linier Logam Aluminium, Kuningan dan Besi Menggunakan Interferometer Michelson

Abstract

Secara umum, logam mengalami perubahan dimensi saat dipanaskan pada suhu yang tinggi, yang dikenal sebagai pemuaian panjang termal atau ekspansi termal linier. Tingkat pemuaian termal bervarisi untuk setiap jenis logam bergantung pada kompisisi kimia logam tersebut. Pengetahuan mengenai koefisien ekspansi termal linier logam menjadi parameter yang penting karena berguna dalam proses desain dan pemilihan metarial konstruksi, serta penting untuk memastikan kinerja yang optimal dari struktur logam dalam berbagai kondisi lingkungan. Tujuan penelitian ini yaitu untuk menentukan nilai koefisien ekspansi termal linier dari logam aluminium, kuningan dan besi dengan menggunakan metode Interferometer Michelson. Interferometer Michelson merupakan seperangkat alat eksperimental yang didasarkan pada interaksi dua gelombang atau lebih dengan lintasan optik yang berbeda. Interferometer Michelson ini dapat digunakan secara meluas dalam penelitian mendasar dibidang fisika dan menunjukkan suatu keberlanjutan, konsistensi serta keandalan dalam menghasilkan data yang akurat. Interferometer juga memiliki sensitivitas yang tinggi sehingga dapat menganali perubahan yang kecil dalam lingkungan atau bahan yang diukur. Logam yang digunakan pada penelitian ini memiliki ukuran panjang 58 𝑐𝑚 dan diameter 9 𝑚𝑚. Rentang suhu yang digunakan yaitu dari suhu ruang 26℃ sampai 95℃. Panas yang digunakan untuk memuaikan logam berasal dari uap air yang mana air akan dipanaskan menggunakan spiritus. Logam akan diposisikan sedemikian rupa disebelah Interferometer Michelson, dengan penataan tersebut maka dapat dengan mudah mengamati perubahan frinji yang ada pada layar ketika logam mulai bertambah panjang. Uap air yang muncul pada proses pemanasan akan disalurkan menuju logam menggunakan selang. Ujung logam akan ditempatkan pada tuas kecil yang telah terhubung dengan plat akrilik sehingga plat tersebut memungkinkan untuk mendorong dan mengubah jumlah frinji. Perubahan frinji yang muncul pada layar kemudian diamati dan dicatat. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini yaitu nilai koefisien ekspansi termal linier dari logam alumunium, kuningan dan besi. Nilai koefisien ekspansi termal ini didapat dari menganalisis regresi linier grafik hubungan antara perubahan panjang (∆𝐿)(𝑐𝑚) dengan perubahan suhu (∆𝑇)(℃). Nilai koefisien ekspansi termal linier dari penelitian ini yaitu (2,9 ± 0,79) × 10−5 /℃ untuk logam aluminium, (1,7 ± 0,36) × 10−5 /℃ untuk logam kuningan dan (1,7±0,35) ×10−5 /℃ untuk logam besi. Berdasarkan hasil penelitian dapat dikatakan bahwa nilai koefisien ekspansi termal linier telah tidak mendekati literatur. Hal ini dapat ditunjukkan dengan nilai kesalahan relatifnya yaitu sebesar 20,83% untuk logam aluminium, 10,52% untuk logam kuningan dan 54,54% untuk logam besi. Ketidakakuratan nilai hasil dengan literatur ini disebabkan karena penyebaran kalor dari pemanas yang tidak merata dan juga karena kemurnian logam yang digunakan saat penelitian dengan literatur berbeda. Nilai 𝑅2 dari setiap logam juga besar yaitu 0,8873 untuk logam aluminium, 0,9293 untuk logam kuningan dan 0,9008 untuk logam besi. Artinya pengaruh perubahan suhu terhadap pertambahan panjang untuk logam aluminium sebesar 80,73%, untuk logam kuningan sebesar 92,93% dan untuk logam besi sebesar 90,08%. Sehingga dapat dikatakan bahwa perubahan suhu memiliki pengaruh linier yang kuat terhadap pertambahan panjang pada logam.