Pengaruh Suhu terhadap Kestabilan Kubus Besi yang Mengapung di Raks

Sebuah kubus besi mengapung di permukaan raksa pada suhu 0°C. Pertanyaan utama adalah bagaimana perubahan suhu mempengaruhi posisi kubus dalam raksa. Untuk menjawabnya, kita perlu mempertimbangkan dua faktor utama: muai volume kubus besi dan muai volume raksa. (a) Ketika suhu naik menjadi 25°C, baik besi maupun raksa memuai. Namun, koefisien muai volume raksa (γ = 3Y ≈ 54 x 10⁻⁵/°C) jauh lebih besar daripada koefisien muai volume besi (β = 3α ≈ 36 x 10⁻⁵/°C). Artinya, raksa memuai lebih signifikan daripada besi. Karena raksa memuai lebih banyak, densitasnya berkurang. Akibatnya, gaya apung yang diberikan raksa pada kubus besi akan berkurang. Untuk menjaga kesetimbangan, kubus besi akan tenggelam lebih dalam ke dalam raksa. Jadi, kubus akan mengapung lebih rendah. (b) Untuk menghitung perubahan volume yang tercelup, kita perlu memperhitungkan perubahan volume kubus besi dan perubahan densitas raksa. Perhitungan yang tepat memerlukan data awal seperti volume kubus dan volume raksa yang terdesak pada suhu 0°C. Namun, secara kualitatif, karena raksa memuai lebih banyak daripada besi, proporsi volume kubus yang tercelup akan meningkat. Perubahan persentase volume yang tercelup akan bergantung pada nilai-nilai tersebut dan memerlukan perhitungan yang lebih kompleks. Namun, dapat disimpulkan bahwa persentase volume yang tercelup akan meningkat karena peningkatan volume raksa yang lebih besar dibandingkan dengan peningkatan volume kubus besi. Kesimpulan: Perubahan suhu berpengaruh signifikan terhadap posisi kubus besi dalam raksa. Peningkatan suhu menyebabkan kubus besi mengapung lebih rendah karena perbedaan koefisien muai volume antara besi dan raksa. Perhitungan persentase perubahan volume yang tercelup memerlukan data tambahan dan perhitungan yang lebih rinci, namun secara kualitatif, persentase tersebut akan meningkat. Pengamatan ini menunjukkan pentingnya mempertimbangkan efek termal pada sistem yang melibatkan benda-benda yang memiliki koefisien muai berbeda. Pemahaman ini penting dalam berbagai aplikasi teknik dan fisika.