Siapkan Putra Anda Sejak Dini Dengan Bekali Ilmu Agama dan Umumnya

Kamis, 12 April 2012

Masa Jenis


PENGANTAR                       
Pernahkah kalian menyaksikan kejadian seperti pada gambar 2.1? Ya, kejadian seperti pada gambar tersebut hanya dapat kalian jumpai jika kalian berkunjung ke Laut Mati.
Laut Mati adalah laut yang memiliki kadar garam paling tinggi di dunia. Secara geologi, Laut Mati terbentuk 3 juta tahun lalu dan terletak di antara Jordan dan bagian barat Palestina. Laut Mati merupakan daerah yang terendah di dunia karena berada 417,5 meter di bawah permukaan laut. Saat ini Laut Mati mengandung 43 juta metric ton garam. Lalu, apa yang menyebabkan manusia dapat mengapung tanpa menggunakan pelampung di laut mati tersebut? Kalian akan mendapatkan jawabannya setelah mempelajari pembahasan berikut ini.









Gambar 2.1  Manusia dapat mengapung
di laut mati
A. Wujud Zat
Di sekitar kita, banyak sekali jenis benda yang dapat kita jumpai. Saat di sekolah, kita menggunakan meja dan kursi dari kayu, papan tulis, buku, penggaris, pensil, dan lain-lain. Sesampai di rumah, kita akan menjumpai lemari, televisi, gelas, piring, sirup, kecap dan sebagainya. Semua benda tersebut merupakan zat atau materi,  yaitu segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. Menempati ruang berarti benda dapat ditempatkan dalam suatu ruang atau wadah tertentu. Sedangkan memiliki massa dapat diartikan bahwa benda dapat diukur massanya baik dengan perkiraan atau dengan alat tertentu seperti neraca.
Ditinjau dari wujudnya, zat dikelompokkan menjadi tiga yaitu zat padat, zat cair dan gas. Salah satu contoh zat padat adalah pensil. Apabila kalian meletakkan pensil di atas meja, bagaimana bentuk dan ukuran pensil tersebut? Selanjutnya pindahkan pensil tersebut ke dalam gelas? Apakah pensil berubah bentuk dan ukurannya? Ternyata pensil tetap berbentuk dan berukuran seperti semula bukan?. Dengan demikian, zat padat mempunyai sifat yaitu volume dan bentuknya tetap walaupun berpindah-pindah tempat.




a. emas batangan                 b. kayu                            c. Guci kuningan               d. Garam
Gambar 2.2 Berbagai jenis zat padat
                                                                                                                          




Akan tetapi, bagaimana bila zat cair misalnya air teh di dalam gelas di tuangkan ke dalam mangkok, apa yang terjadi? Air yang tadinya menyerupai bentuk gelas akan berubah mengikuti  bentuk mangkok, tetapi dengan volume yang tetap. Jadi, sifat zat cair adalah volumenya tetap, tetapi bentuknya menyesuaikan dengan bentuk wadahnya.
Lalu, bagaimana pula dengan  zat gas?  Balon yang diisi gas akan menggelembung dan gas akan berbentuk seperti balon. Jika gas dalam balon tersebut dimasukkan ke dalam botol maka bentuk dan volumenya akan mengikuti bentuk dan volume botol. Dengan demikian, sifat dari zat gas, yaitu volume dan bentuknya berubah-ubah mengikuti wadahnya.
Pernahkah kalian memperhatikan saat ibu sedang merebus air?  Jika air sudah mendidih  dan dibiarkan dalam selang waktu tertentu, maka air akan berkurang  dan lama-kelamaan habis.  Kemanakah air tersebut? Air yang dipanaskan terus menerus akan menguap menjadi gas. Lain halnya jika air kalian dinginkan dalam lemari es. Wujudnya akan berubah menjadi padat.  Jadi, setiap zat dapat berubah dari satu wujud ke wujud yang lain. Perubahan wujud ini disebabkan karena adanya energi kalor yang diterima atau dilepas oleh benda.











Gambar 2.3 Bagan perubahan wujud zat
B. Susunan dan Gerak Partikel Zat
Pernahkah kalian mencium bau minyak wangi atau parfum? Bau minyak wangi yang kalian cium berasal dari cairan parfum yang ketika disemprotkan berubah wujud menjadi gas dan menyebar ke seluruh ruangan. Saat mencium bau parfum tersebut, dapatkah kalian melihat wujudnya? Tentu tidak, karena parfum tadi telah berubah menjadi partikel gas yang berukuran sangat kecil dan tak kasat mata.
Setiap zat tersusun dari milyaran partikel. Partikel adalah bagian-bagian yang sangat kecil dari suatu zat.  Sifat partikel secara umum adalah :
1.   Partikel tidak diam,tetapi selalu bergerak atau bergetar
2.   Di antara satu partikel dengan partikel yang lain terdapat gaya tarik-menarik
3.   Di antara satu partikel dengan partikel yang lain terdapat ruang antar partikel yang disebut dengan pori-pori.
Partikel penyusun zat mempunyai susunan dan karakteristik yang berbeda-beda. Berikut ini adalah susunan dan gerak partikel pada masing-masing wujud zat.
1. Zat padat
Partikel-partikel zat padat memiliki sifat sebagai berikut :
Ÿ  Jarak antar  partikel berdekatan dan susunannya teratur.
Ÿ  Gaya tarik-menarik antar partikel sangat kuat
Ÿ  Gerakan partikel hanya berupa getaran di sekitar posisi tetapnya.
Posisi partikel yang relatif tetap inilah yang menyebabkan zat padat memiliki bentuk
dan volume yang selalu tetap.
Sifat yang dimiliki oleh partikel-partikel zat cair adalah :
Ÿ  Jarak antar partikel agak berjauhan.
Ÿ  Gaya tarik menarik antar partikel lebih lemah dibandingkan zat padat.
Ÿ  Partikel zat cair dapat berpindah tempat tetapi tidak mudah meninggalkan kelompoknya.
Gerakan partikel yang dapat berpindah posisi menyebabkan bentuk zat cair selalu berubah mengikuti bentuk wadahnya. Walaupun begitu, volume zat cair akan selalu tetap sebab partikel zat cair tidak mudah meninggalkan kelompoknya meski dapat berpindah-pindah posisi.

2. Zat cair



a. air teh





b.  tinta printer



c. raksa
Gambar 2.4 Berbagai jenis zat cair
















3. Zat gas
Partikel-partikel zat gas memiliki sifat sebagai berikut :
Ÿ  Jarak antar partikelnya sangat berjauhan.
Ÿ  Hampir tidak ada gaya tarik-menarik antar partikel.
Ÿ  Partikel – partikel gas sangat bebas bergerak dalam wadahnya dan dengan cepat mampu mengisi ruang yang ditempatinya.
a. gas metana                   b. gas alam
Gambar 2.5 Jenis-jenis gas

Akibat dari gerakan partikel yang sangat bebas ini menyebabkan gas memilki volume yang tidak tetap dan bentuk yang selalu berubah-ubah sesuai ruangan yang ditempatinya.

C. Kohesi dan Adhesi
Pernahkah kalian mengamati butiran air yang berada di atas daun talas? Jika kalian amati tetesan air tersebut ternyata berbentuk bulat. Hal ini disebabkan partikel-partikel air mempunyai gaya tarik menarik. Gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang sejenis tersebut dinamakan kohesi.  Gaya tarik menarik tidak hanya terjadi antara partikel-partikel sejenis saja. Partikel-partikel zat yang tidak sejenis juga mempunyai gaya tarik menarik yang disebut dengan adhesi.
Adanya adhesi dan kohesi pada zat menyebabkan terjadinya beberapa peristiwa sebagai berikut :
1.     Meniskus cembung dan Meniskus cekung
Bentuk permukaan zat cair dalam suatu wadah disebut dengan meniskus. Meniskus cekung  adalah permukaan zat cair yang berbentuk  cekung ( melengkung ke atas), seperti halnya bentuk permukaan air pada gelas. Hal ini disebabkan karena adhesi antara air dan permukaan gelas  lebih besar dari kohesi partikel air sehingga air membasahi kaca dan juga permukaan atas cairan akan melengkung (cekung).
Meniskus cembung    meniskus cekung
                                                                                               
       


             raksa                             air                                  Gambar 2.6 Meniskus
Permukaan zat cair yang berbentuk cembung (melengkung ke bawah)  disebut dengan meniskus cembung. Misalnya permukaan raksa dalam gelas berbentuk cembung  karena kohesi antara partikel-partikel raksa lebih besar daripada adhesi antara raksa dan gelas.
2.     Kapilaritas
Gambar 2.7 Kapilaritas pada air dan raksa
Kapilaritas adalah peristiwa  naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler. Apabila adhesi lebih besar dari kohesi seperti pada air dengan permukaan gelas, akan menyebabkan cairan dapat naik ke atas oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas keseimbangan gaya ke atas dengan gaya berat zat cair tercapai.
Inilah yang terjadi pada saat air naik dari tanah ke atas melalui tembok. Manfaat kapilaritas bagi kehidupan kita sehari-hari antara lain :
a.        Kita dapat memasak dan memperoleh cahaya lampu di malam hari karena minyak naik melalui sumbu kompor dan sumbu lampu
b.       Air  tumpah  di lantai dapat dibersihkan dengan kain karena air terserap kain
c.        Tumbuhan dapat tumbuh karena  menyerap air melalui akar – akarnya
d.       Ketika  kita selesai mandi, air yang membasahi tubuh kita dapat terserap oleh handuk.
3.     Tegangan Permukaan
Pernahkah kalian mencoba meletakkan sepotong silet  sehingga dapat terapung di permukaan air? Silet dapat terapung karena adanya tegangan permukaan air. Tegangan permukaan ini disebabkan oleh interaksi antara partikel-partikel di permukaan zat cair.
                                                           




Gambar 2.7 Peristwa akibat adanya tegangan permukaan zat cair
Di dalam zat cair sebuah partikel akan saling tarik menarik dengan partikel sejenis yang ada disekitarnya, tetapi di permukaan zat cair tidak ada partikel lain yang terletak di atasnya. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik partikel di permukaan oleh partikel yang ada di bawah permukaan. Jika pada permukaan zat cair diletakkan silet, partikel di bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang silet tetap di permukaan air tanpa tenggelam.
D. Massa Jenis Zat
Jika kalian melihat dua buah karung yang masing-masing berisi kapas bermassa 1 kg dan pasir bermassa 1 kg, apa yang ada di benak kalian? Manakah yang lebih berat, sekarung kapas atau sekarung pasir? Mungkin kalian akan menjawab bahwa pasir jauh lebih berat dari pada kapas. Padahal hal tersebut belum tentu benar, tergantung dari seberapa banyak jumlah zat tersebut. Jika kapas bermassa 1 kg dan pasir juga bermassa 1 kg, tentu saja keduanya seimbang atau sama berat.
Pertanyaan lain yang mungkin timbul di benak kalian adalah mengapa volume kapas lebih besar dari volume pasir padahal ukuran massanya sama-sama 1 kg? Tentu saja volume kapas 1 kg akan lebih besar daripada volume pasir 1 kg karena kedua benda tersebut berbeda kerapatannya. Kerapatan zat disebut juga dengan massa jenis. Kapas dan pasir adalah dua zat yang jenisnya berbeda, sehingga mempunyai massa jenis yang berbeda pula. Massa jenis zat tidak bergantung pada bentuk dan jumlah zat. Sedikit atau banyak jumlah zat, ataupun bentuk benda berbeda-beda,  selama terbuat dari jenis bahan yang sama maka massa jenis zat tersebut adalah sama. Jadi pasir sebanyak 1 kg dan 2 kg mempunyai massa jenis yang sama walaupun volumenya berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa massa jenis merupakan ciri khas suatu zat.
Massa jenis suatu benda yaitu perbandingan antara massa dengan volume benda. Atau secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut:
                                                Keterangan :
                                                ρ : massa jenis zat ( kg/m3 )
                                                m : massa zat ( kg )
                                                V : volume zat ( m3 )
Apabila kalian ingin mengukur massa jenis sebuah benda, timbanglah massa benda dengan menggunakan neraca. Selanjutnya ukurlah volume benda sesuai bentuknya. Setelah massa dan volumenya diketahui, kalian dapat menghitung massa jenis benda.
1.  Seorang siswa melakukan percobaan untuk menentukan massa jenis batu dengan menggunakan alat dan bahan seperti pada gambar! Dari hasil pengukuran tersebut, berapakah massa jenis batu ?
Diketahui :
m  = 100 + 15+ 0,5 = 115,5 g (lihat gambar b)
V  = 85 – 60 ml = 25 ml (lihat gambar a)
Ditanyakan : ρ
Jawaban :  
       ρ  =  =  4, 62 gr/cm3
2. Perhatikan gambar!
Diketahui :
m = 0,086 kg
V = 5 cm x 4 cm x 2 cm = 40 cm3 = 40. 10-6  m3
Ditanyakan :  ρ
Jawaban :
ρ  =  =  
=    = 2150 kg/m3


                   Contoh 2.1  Menentukan massa jenis benda
           


















Jika massa balok 0,086 kg, berapakah massa jenis balok tersebut?
 












Untuk menyelesaikan soal yang berkaitan dengan massa jenis, kadangkala variabel yang ditanyakan bukan besarnya massa jenis melainkan besar massa atau volume. Untuk menghitung besar massa atau volume, persamaan massa jenis dapat diubah ke bentuk
m = ρ  x V          atau     V =      
Untuk mempermudah kalian mengingat bentuk rumus yang akan digunakan, kalian dapat mengubah persamaan menggunakan segitiga rumus sebagai berikut

m
 :




ρ  x  V

:




ρ  x  V
m
Sebuah balok bermassa jenis 0,85 g/cm3 mempunyai panjang lebar dan tinggi seperti pada gambar. Berapakah massa benda tersebut?



Contoh 2.2  Menghitung besaran massa atau volume
dari rumus massa jenis benda
Diketahui : ρ  =  850 kg/m3
             V  =  5 cm x 5 cm x 4 cm = 100 cm3
                  =    m3 = 0,0001 m3
Ditanyakan : m?
Jawaban :    m =  ρ x V
                    m  =  850 x 0,0001
                         =  0,085 kg



Cara menggunakan segitiga rumus adalah sebagai berikut :
1.   Garis horizontal dalam segitiga menunjukkan operasi pembagian, sedangkan garis vertical menunjukkan operasi perkalian.
2.   Keluarkan besaran yang ditanyakan dari segitiga rumus
3.   Dua besaran yang tertinggal di dalam segitiga menunjukkan bentuk persamaan untuk menghitung besaran yang dikeluarkan tadi.
4.   Misal yang ditanyakan adalah besar massa, maka simbol m dikeluarkan dari kotak. Tersisa dua besaran dalam segitiga yaitu ρ dan V. Antara ρ dan V terdapat operasi perkalian, sehingga persamaan untuk menghitung besar massa adalah   m =  ρ x V

 



























Pengetahuan tentang massa jenis dapat kalian gunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang kalian jumpai dalam kehidupan sehari-hari.
Misalnya, pada gambar 2.8 kalian dapat melihat tiga jenis zat cair yaitu sirop, air dan minyak. Ketika ketiganya dituang dalam satu wadah secara acak, ternyata urutan posisi ketiga zat cair dalam wadah selalu tetap, yakni sirop di bagian paling bawah, kemudian air, dan minyak di posisi paling atas? Mengapa demikian? Penyebabnya tidak lain adalah karena adanya perbedaan massa jenis zat. Setiap zat mempunyai massa jenis yang berbeda-beda. Zat yang memiliki massa jenis lebih besar akan berada di bawah zat yang massa jenisnya lebih kecil.
Gambar 2.8 Tiga jenis zat cair yang berbeda massa jenisnya














Tabel. Massa jenis beberapa zat
No
Nama Zat
Massa Jenis (Kg/m3)
Padat






1
Emas
19.300
2
Perak
10.500
3
Tembaga
8.920
4
Besi
7.900
5
Aluminium
2.700
Cair
6
Raksa
13.600
7
Air
1.000
8
Es
920
9
Alkohol
810
10
Bensin
700
Gas
11
Gas Oksigen
1,43
12
Udara (suhu 270C)
1,29
13
Gas Nitrogen
1,16
14
Gas Hidrogen
0,0899



Beberapa peristiwa sehari-hari yang berkaitan dengan massa jenis zat antara lain :
1.   Kapal selam
Gambar 2.9 Prinsip kerja Kapal Selam
Kapal selam adalah kapal yang khusus didesain untuk menyelam ke dalam laut pada kedalaman tertentu. Kapal selam dapat terapung, melayang, dan tenggelam karena massa jenis kapal tersebut dapat diatur lebih kecil, lebih besar, dan sama dengan massa jenis air laut. Pada saat berada dipermukaan air, massa jenis kapal selam lebih kecil dibandingkan dengan massa jenis air laut. Kemudian ketika hendak menyelam, massa jenis kapal diperbesar dengan cara memasukkan air laut kedalam tangki pemberat. Dan pada saat kapal hendak muncul, air di dalam tangki akan dipompa untuk dikeluarkan .
2.   Tinta printer
Digunakan untuk keperluan berbagai jenis printer yang memliki kepekatan yang berbeda-beda, disesuaikan dengan lubang kapiler pada print headnya. Mengisi ulang tinta printer yang tidak sesuai dengan spesifikasinya dapat menyebabkan aliran tinta tidak lancer dan macet saat digunakan.
3.   Oli untuk mesin
Mesin-mesin kendaraan menggunakan oli dengan kekentalan tertentu sehingga sesuai dengan karakteristik mesin. Penggunaan oli yang tepat membuat mesin tidak cepat rusak dan aus.
4.   Balon Udara
Gambar  2.10  Balon Udara
Untuk menghasilkan gaya angkat pada balon udara, balon harus diisi dengan gas bermassa jenis rendah. Umumnya yang digunakan sebagai gas pengisi balon adalah gas helium, yang tergolong gas mulia dan massa jenisnya sangat rendah.



Uji Kompetensi II
 


10
30
40
50
60
70ml
20
40
50
60
70ml
10
20
267.0  g
30
Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat!
1.           Perhatikan hasil pengukuran logam seperti gambar berikut!
Berdasarkan hasil pengukuran, diketahui
massa jenis  logam tersebut adalah ....
         A. 133,5 kg/m3 
         B. 890  kg/m3   
         C. 5340 kg/m3
         D. 8900 kg/m3
2.     
Sebuah balok mempunyai panjang lebar dan tinggi seperti gambar di atas, dan massa jenisnya 85 gram/cm3. Maka massa benda sebesar….
A.      8,5     Kg

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

Cari

Memuat...