Massa jenis suatu zat: rumus, definisi dan ketergantungan pada suhu. Massa dan Massa jenis Rasio massa terhadap massa jenis

Segala sesuatu di sekitar kita terdiri dari zat yang berbeda-beda. Kapal dan pemandian terbuat dari kayu, besi dan dipan terbuat dari besi, ban beroda dan penghapus pada pensil terbuat dari karet. Dan benda yang berbeda memiliki bobot yang berbeda - siapa pun di antara kita dapat dengan mudah membawa melon matang yang berair dari pasar, tetapi kita harus bersusah payah untuk memikul beban dengan ukuran yang sama.

Semua orang ingat lelucon terkenal: “Mana yang lebih berat? Satu kilogram paku atau satu kilogram bulu halus? Kami tidak akan lagi tertipu dengan trik kekanak-kanakan ini, kami tahu bahwa bobot keduanya akan sama, tetapi volumenya akan berbeda secara signifikan. Jadi mengapa hal ini terjadi? Mengapa benda dan zat yang berbeda mempunyai berat yang berbeda dengan ukuran yang sama? Atau sebaliknya, beratnya sama dengan ukuran berbeda? Tentu saja, ada beberapa karakteristik yang menyebabkan zat-zat tersebut sangat berbeda satu sama lain. Dalam fisika, sifat ini disebut massa jenis materi dan diajarkan di kelas tujuh.

Massa jenis suatu zat: definisi dan rumus

Pengertian massa jenis suatu zat adalah sebagai berikut: massa jenis menunjukkan berapa massa suatu zat dalam satuan volume, misalnya dalam satu meter kubik. Jadi, massa jenis air adalah 1000 kg/m3, dan es adalah 900 kg/m3, itulah sebabnya es lebih ringan dan berada di atas reservoir pada musim dingin. Artinya, apa yang ditunjukkan oleh kepadatan materi kepada kita dalam kasus ini? Massa jenis es 900 kg/m3 berarti es batu yang panjang sisinya 1 meter memiliki berat 900 kg. Dan rumus menentukan massa jenis suatu zat adalah sebagai berikut: massa jenis = massa/volume. Besaran yang termasuk dalam persamaan ini ditetapkan sebagai berikut: massa - m, volume benda - V, dan massa jenis dilambangkan dengan huruf ρ (huruf Yunani "rho"). Dan rumusnya dapat ditulis sebagai berikut:

Cara mencari massa jenis suatu zat

Bagaimana cara mencari atau menghitung massa jenis suatu zat? Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui volume tubuh dan berat badan. Artinya, kita mengukur suatu zat, menimbangnya, lalu mensubstitusikan data yang diperoleh ke dalam rumus dan mencari nilai yang kita butuhkan. Dan cara mengukur massa jenis suatu zat jelas dari rumusnya. Itu diukur dalam kilogram per meter kubik. Terkadang mereka juga menggunakan nilai seperti gram per sentimeter kubik. Mengonversi satu nilai ke nilai lainnya sangatlah sederhana. 1 gram = 0,001 kg, dan 1 cm3 = 0,000001 m3. Oleh karena itu, 1 g/(cm)^3 =1000kg/m^3. Perlu juga diingat bahwa massa jenis suatu zat berbeda-beda pada keadaan agregasi yang berbeda. Artinya, dalam bentuk padat, cair atau gas. Massa jenis benda padat seringkali lebih tinggi daripada massa jenis zat cair dan jauh lebih tinggi daripada massa jenis gas. Mungkin pengecualian yang sangat berguna bagi kita adalah air, yang, seperti telah kita bahas, beratnya lebih ringan dalam wujud padat dibandingkan dalam wujud cair. Karena keistimewaan air yang aneh inilah kehidupan mungkin terjadi di Bumi. Kehidupan di planet kita, seperti kita ketahui, berasal dari lautan. Dan jika air berperilaku seperti semua zat lainnya, maka air di lautan dan samudera akan membeku, es, yang lebih berat daripada air, akan tenggelam ke dasar dan tergeletak di sana tanpa mencair. Dan hanya di garis khatulistiwa, di kolom kecil air, kehidupan akan muncul dalam bentuk beberapa spesies bakteri. Jadi kita bisa mengucapkan terima kasih kepada air atas keberadaan kita.

Pembelajaran tentang massa jenis zat dimulai pada mata pelajaran fisika sekolah menengah. Konsep ini dianggap mendasar dalam pemaparan lebih lanjut dasar-dasar teori kinetika molekuler pada mata kuliah fisika dan kimia. Tujuan mempelajari struktur materi dan metode penelitian dapat diasumsikan sebagai pembentukan gagasan ilmiah tentang dunia.

Fisika memberikan gambaran awal tentang gambaran dunia yang terpadu. Kelas 7 mempelajari kepadatan materi berdasarkan gagasan paling sederhana tentang metode penelitian, penerapan praktis konsep dan rumus fisika.

Metode penelitian fisik

Sebagaimana diketahui, observasi dan eksperimen dibedakan di antara metode mempelajari fenomena alam. Pengamatan fenomena alam diajarkan di sekolah dasar: mereka melakukan pengukuran sederhana, dan sering kali membuat “Kalender Alam”. Bentuk-bentuk pembelajaran ini dapat mengarahkan seorang anak pada kebutuhan untuk mempelajari dunia, membandingkan fenomena yang diamati, dan mengidentifikasi hubungan sebab-akibat.

Namun, hanya eksperimen yang dilakukan sepenuhnya yang akan memberikan peneliti muda alat untuk mengungkap rahasia alam. Pengembangan keterampilan eksperimen dan penelitian dilakukan di kelas praktik dan selama kerja laboratorium.

Melakukan percobaan pada mata kuliah fisika diawali dengan definisi besaran fisis seperti panjang, luas, volume. Dalam hal ini, hubungan terjalin antara pengetahuan matematika (cukup abstrak untuk seorang anak) dan pengetahuan fisik. Menarik pengalaman anak dan mempertimbangkan fakta-fakta yang diketahuinya sejak lama dari sudut pandang ilmiah berkontribusi pada pembentukan kompetensi yang diperlukan dalam dirinya. Tujuan belajar dalam hal ini adalah keinginan untuk secara mandiri memahami hal-hal baru.

Studi Kepadatan

Sesuai dengan metode pengajaran berbasis masalah, di awal pembelajaran Anda dapat menanyakan teka-teki terkenal: “Mana yang lebih berat: satu kilogram bulu halus atau satu kilogram besi tuang?” Tentu saja anak usia 11-12 tahun bisa dengan mudah menjawab pertanyaan yang mereka ketahui. Namun jika kita beralih ke esensi persoalan, kemampuan mengungkap kekhasannya, kita mengarah pada konsep kepadatan.

Massa jenis suatu zat adalah massa per satuan volume. Tabel, biasanya diberikan dalam buku teks atau publikasi referensi, memungkinkan Anda mengevaluasi perbedaan antar zat, serta keadaan agregat suatu zat. Indikasi perbedaan sifat fisik zat padat, cair dan gas yang telah dibahas sebelumnya, penjelasan perbedaan tersebut tidak hanya pada struktur dan susunan relatif partikel, tetapi juga pada ekspresi matematis sifat-sifat materi, memerlukan kajian. fisika ke tingkat yang berbeda.

Tabel kepadatan zat memungkinkan Anda mengkonsolidasikan pengetahuan tentang makna fisik dari konsep yang sedang dipelajari. Seorang anak, ketika menjawab pertanyaan: “Apa yang dimaksud dengan massa jenis suatu zat?”, memahami bahwa ini adalah massa 1 cm 3 (atau 1 m 3) suatu zat.

Persoalan satuan kepadatan sudah dapat diangkat pada tahap ini. Penting untuk mempertimbangkan cara untuk mengkonversi satuan pengukuran dalam sistem referensi yang berbeda. Hal ini memungkinkan untuk menghilangkan pemikiran statis dan menerima sistem perhitungan lain dalam hal lain.

Penentuan kepadatan

Tentu saja, pembelajaran fisika tidak akan lengkap tanpa pemecahan masalah. Pada tahap ini diperkenalkan rumus perhitungan. dalam fisika kelas 7, ini mungkin hubungan fisika kuantitas yang pertama untuk anak-anak. Perhatian khusus diberikan padanya tidak hanya melalui studi tentang konsep massa jenis, tetapi juga karena pengajaran metode untuk memecahkan masalah.

Pada tahap inilah algoritma untuk memecahkan masalah komputasi fisik, ideologi untuk menerapkan rumus dasar, definisi, dan hukum ditetapkan. Guru mencoba mengajarkan analisis suatu masalah, metode mencari yang tidak diketahui, dan kekhasan penggunaan satuan pengukuran dengan menggunakan hubungan seperti rumus massa jenis dalam fisika.

Contoh pemecahan masalah

Contoh 1

Tentukan zat apa yang terbuat dari kubus yang bermassa 540 g dan volume 0,2 dm 3.

ρ -? m = 540 gram, V = 0,2 dm 3 = 200 cm 3

Analisis

Berdasarkan soal soal, kita memahami bahwa tabel massa jenis benda padat akan membantu kita menentukan bahan pembuat kubus.

Oleh karena itu, kita menentukan massa jenis suatu zat. Dalam tabel, nilai ini diberikan dalam g/cm3, sehingga volume dari dm3 diubah menjadi cm3.

Larutan

Menurut definisi: ρ = m: V.

Kita diberikan: volume, massa. Massa jenis suatu zat dapat dihitung:

ρ = 540 g: 200 cm 3 = 2,7 g/cm 3, yang setara dengan aluminium.

Menjawab: Kubus terbuat dari aluminium.

Penentuan besaran lainnya

Menggunakan rumus untuk menghitung massa jenis memungkinkan Anda menentukan besaran fisika lainnya. Massa, volume, dimensi linier benda yang berhubungan dengan volume mudah dihitung dalam soal. Pengetahuan tentang rumus matematika untuk menentukan luas dan volume bangun geometri digunakan dalam soal, yang membantu menjelaskan perlunya mempelajari matematika.

Contoh 2

Tentukan tebal lapisan tembaga yang melapisi suatu bagian yang luas permukaannya 500 cm 2, jika diketahui 5 g tembaga yang digunakan untuk pelapis tersebut.

H - ? S = 500 cm 2, m = 5 gram, ρ = 8,92 gram/cm 3.

Analisis

Tabel kepadatan zat memungkinkan Anda menentukan kepadatan tembaga.

Mari kita gunakan rumus untuk menghitung kepadatan. Rumus ini berisi volume suatu zat, yang darinya dimensi linier dapat ditentukan.

Larutan

Menurut definisi: ρ = m: V, tetapi rumus ini tidak mengandung nilai yang diinginkan, jadi kami menggunakan:

Mengganti rumus utama, kita mendapatkan: ρ = m: Sh, dari mana:

Mari kita hitung: h = 5 g: (500 cm 2 x 8,92 g/cm 3) = 0,0011 cm = 11 mikron.

Menjawab: ketebalan lapisan tembaga adalah 11 mikron.

Penentuan kepadatan secara eksperimental

Sifat eksperimental ilmu fisika ditunjukkan melalui eksperimen laboratorium. Pada tahap ini diperoleh keterampilan melakukan eksperimen dan menjelaskan hasilnya.

Tugas praktis untuk menentukan massa jenis suatu zat meliputi:

  • Penentuan massa jenis zat cair. Pada tahap ini, anak yang sebelumnya pernah menggunakan gelas ukur dapat dengan mudah menentukan massa jenis suatu zat cair dengan menggunakan rumus.
  • Penentuan massa jenis benda padat yang bentuknya beraturan. Tugas ini juga tidak diragukan lagi, karena masalah perhitungan serupa telah dipertimbangkan dan pengalaman telah diperoleh dalam mengukur volume berdasarkan dimensi linier benda.
  • Penentuan massa jenis benda padat yang bentuknya tidak beraturan. Saat melakukan tugas ini, kami menggunakan metode menentukan volume benda yang bentuknya tidak beraturan menggunakan gelas kimia. Perlu diingat sekali lagi ciri-ciri metode ini: kemampuan benda padat untuk menggantikan cairan yang volumenya sama dengan volume benda. Masalahnya kemudian diselesaikan dengan cara standar.

Tugas lanjutan

Anda dapat memperumit tugas dengan meminta anak-anak mengidentifikasi bahan pembuat tubuh. Tabel kepadatan zat yang digunakan dalam hal ini memungkinkan kita untuk memperhatikan perlunya kemampuan bekerja dengan informasi referensi.

Ketika memecahkan masalah eksperimen, siswa dituntut untuk memiliki sejumlah pengetahuan yang diperlukan di bidang penggunaan dan konversi satuan pengukuran. Hal inilah yang sering menyebabkan banyaknya kesalahan dan kelalaian. Mungkin lebih banyak waktu harus dialokasikan pada tahap mempelajari fisika ini; ini memungkinkan Anda membandingkan pengetahuan dan pengalaman penelitian.

Kepadatan Massal

Studi tentang materi murni tentu saja menarik, tetapi seberapa sering zat murni ditemukan? Dalam kehidupan sehari-hari kita menjumpai campuran dan paduan. Apa yang harus dilakukan dalam kasus ini? Konsep massa jenis curah akan mencegah siswa melakukan kesalahan umum dalam menggunakan massa jenis rata-rata suatu zat.

Masalah ini sangat perlu diklarifikasi; memberikan kesempatan untuk melihat dan merasakan perbedaan antara massa jenis suatu zat dan massa jenis suatu zat sangat bermanfaat pada tahap awal. Memahami perbedaan ini diperlukan dalam studi fisika lebih lanjut.

Perbedaan ini sangat menarik dalam kasus Mengizinkan seorang anak mempelajari massa jenis tergantung pada pemadatan bahan dan ukuran partikel individu (kerikil, pasir, dll.) selama kegiatan penelitian awal.

Massa jenis relatif suatu zat

Membandingkan sifat-sifat berbagai zat cukup menarik berdasarkan kepadatan relatif suatu zat – salah satu besaran tersebut.

Biasanya massa jenis relatif suatu zat ditentukan dalam kaitannya dengan air suling. Sebagai perbandingan massa jenis suatu zat dengan massa jenis standar, nilai ini ditentukan dengan menggunakan piknometer. Tetapi informasi ini tidak digunakan dalam kursus sains sekolah, informasi ini menarik untuk dipelajari secara mendalam (paling sering opsional).

Tingkat olimpiade dalam mempelajari fisika dan kimia juga dapat menyentuh konsep “kerapatan relatif suatu zat terhadap hidrogen.” Biasanya diterapkan pada gas. Untuk menentukan massa jenis relatif suatu gas, tidak dikecualikan perbandingan massa molar gas yang diteliti dengan kegunaannya.

Sebuah tabel disediakan tentang kepadatan cairan pada berbagai suhu dan tekanan atmosfer untuk cairan yang paling umum. Nilai kepadatan dalam tabel sesuai dengan suhu yang ditunjukkan; interpolasi data diperbolehkan.

Banyak zat yang mampu berada dalam keadaan cair. Cairan adalah zat dari berbagai asal dan komposisi yang memiliki fluiditas; mereka mampu mengubah bentuknya di bawah pengaruh kekuatan tertentu. Massa jenis suatu zat cair adalah perbandingan antara massa suatu zat cair dengan volume yang ditempatinya.

Mari kita lihat contoh massa jenis beberapa zat cair. Zat pertama yang terlintas di benak Anda ketika mendengar kata “cair” adalah air. Dan ini sama sekali bukan kebetulan, karena air adalah zat yang paling melimpah di planet ini, dan oleh karena itu air dapat dianggap ideal.

Sama dengan 1000 kg/m 3 untuk air sulingan dan 1030 kg/m 3 untuk air laut. Karena nilai ini berkaitan erat dengan suhu, perlu dicatat bahwa nilai “ideal” ini diperoleh pada +3,7°C. Massa jenis air mendidih akan sedikit lebih kecil - sama dengan 958,4 kg/m 3 pada 100°C. Ketika cairan dipanaskan, massa jenisnya biasanya berkurang.

Massa jenis air memiliki nilai yang sama dengan berbagai produk makanan. Ini adalah produk-produk seperti: larutan cuka, anggur, krim 20% dan krim asam 30%. Beberapa produk ternyata lebih padat, misalnya kuning telur - massa jenisnya 1042 kg/m3. Berikut ini yang lebih padat dari air: jus nanas - 1084 kg/m3, jus anggur - hingga 1361 kg/m3, jus jeruk - 1043 kg/m3, Coca-Cola dan bir - 1030 kg/m3.

Banyak zat yang massa jenisnya lebih kecil dibandingkan air. Misalnya, alkohol jauh lebih ringan dibandingkan air. Jadi massa jenisnya adalah 789 kg/m3, butil - 810 kg/m3, metil - 793 kg/m3 (pada 20°C). Jenis bahan bakar dan minyak tertentu memiliki nilai kepadatan yang lebih rendah lagi: minyak - 730-940 kg/m3, bensin - 680-800 kg/m3. Kepadatan minyak tanah sekitar 800 kg/m3, - 879 kg/m3, bahan bakar minyak - hingga 990 kg/m3.

Massa jenis cairan - tabel pada suhu berbeda
Cairan Suhu,
°C
Kepadatan cairan,
kg/m3
Anilin 0…20…40…60…80…100…140…180 1037…1023…1007…990…972…952…914…878
(GOST 159-52) -60…-40…0…20…40…80…120 1143…1129…1102…1089…1076…1048…1011
Aseton C3H6O 0…20 813…791
Putih telur ayam 20 1042
20 680-800
7…20…40…60 910…879…858…836
Brom 20 3120
Air 0…4…20…60…100…150…200…250…370 999,9…1000…998,2…983,2…958,4…917…863…799…450,5
Air laut 20 1010-1050
Airnya berat 10…20…50…100…150…200…250 1106…1105…1096…1063…1017…957…881
Vodka 0…20…40…60…80 949…935…920…903…888
Anggur dibentengi 20 1025
Anggur kering 20 993
Minyak gas 20…60…100…160…200…260…300 848…826…801…761…733…688…656
20…60…100…160…200…240 1260…1239…1207…1143…1090…1025
GTF (pendingin) 27…127…227…327 980…880…800…750
musim gugur 20…50…100…150…200 1060…1036…995…953…912
Kuning telur ayam 20 1029
karboran 27 1000
20 802-840
Asam nitrat HNO 3 (100%) -10…0…10…20…30…40…50 1567…1549…1531…1513…1495…1477…1459
Asam palmitat C 16 H 32 O 2 (konsentrasi) 62 853
Asam sulfat H 2 SO 4 (konsentrasi) 20 1830
Asam klorida HCl (20%) 20 1100
Asam asetat CH 3 COOH (konsentrasi) 20 1049
Cognac 20 952
Kreosot 15 1040-1100
37 1050-1062
Xilena C 8 H 10 20 880
Tembaga sulfat (10%) 20 1107
Tembaga sulfat (20%) 20 1230
Minuman keras ceri 20 1105
Minyak bakar 20 890-990
Selai kacang 15 911-926
Oli mesin 20 890-920
Oli motor T 20 917
Minyak zaitun 15 914-919
(Dihilangkan) -20…20…60…100…150 947…926…898…871…836
Madu (dehidrasi) 20 1621
Metil asetat CH 3 COOCH 3 25 927
20 1030
Susu kental dengan gula 20 1290-1310
Naftalena 230…250…270…300…320 865…850…835…812…794
Minyak 20 730-940
Minyak pengering 20 930-950
Pasta tomat 20 1110
Molase rebus 20 1460
Sirup pati 20 1433
Sebuah PUB 20…80…120…200…260…340…400 990…961…939…883…837…769…710
Bir 20 1008-1030
PMS-100 20…60…80…100…120…160…180…200 967…934…917…901…884…850…834…817
PES-5 20…60…80…100…120…160…180…200 998…971…957…943…929…902…888…874
saus apel 0 1056
(10%) 20 1071
Larutan garam meja dalam air (20%) 20 1148
Larutan gula dalam air (jenuh) 0…20…40…60…80…100 1314…1333…1353…1378…1405…1436
Air raksa 0…20…100…200…300…400 13596…13546…13350…13310…12880…12700
Karbon disulfida 0 1293
Silikon (dietilpolisiloksan) 0…20…60…100…160…200…260…300 971…956…928…900…856…825…779…744
Sirup apel 20 1613
Minyak tusam 20 870
(kandungan lemak 30-83%) 20 939-1000
Damar 80 1200
Tar batubara 20 1050-1250
jus jeruk 15 1043
Jus anggur 20 1056-1361
Jus anggur 15 1062
Jus tomat 20 1030-1141
jus apel 20 1030-1312
Amil alkohol 20 814
Butil alkohol 20 810
Isobutil alkohol 20 801
Isopropil alkohol 20 785
Metil alkohol 20 793
Propil alkohol 20 804
Etil alkohol C 2 H 5 OH 0…20…40…80…100…150…200 806…789…772…735…716…649…557
Paduan natrium-kalium (25% Na) 20…100…200…300…500…700 872…852…828…803…753…704
Paduan timbal-bismut (45%Pb) 130…200…300…400…500..600…700 10570…10490…10360…10240…10120..10000…9880
cairan 20 1350-1530
Air dadih 20 1027
Tetrakresiloksisilana (CH 3 C 6 H 4 O) 4 Si 10…20…60…100…160…200…260…300…350 1135…1128…1097…1064…1019…987…936…902…858
Tetraklorobifenil C 12 H 6 Cl 4 (aroklor) 30…60…150…250…300 1440…1410…1320…1220…1170
0…20…50…80…100…140 886…867…839…810…790…744
Solar 20…40…60…80…100 879…865…852…838…825
Bahan bakar karburator 20 768
Bahan bakar kendaraan 20 911
bahan bakar RT 836…821…792…778…764…749…720…692…677…648
Bahan Bakar T-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 867…853…824…819…808…795…766…736…720…685
bahan bakar T-2 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 824…810…781…766…752…745…709…680…665…637
bahan bakar T-6 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 898…883…855…841…827…813…784…756…742…713
bahan bakar T-8 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 847…833…804…789…775…761…732…703…689…660
Bahan Bakar TS-1 -60…-40…0…20…40…60…100…140…160…200 837…823…794…780…765…751…722…693…879…650
Karbon tetraklorida (CTC) 20 1595
Urothopin C 6 H 12 N 2 27 1330
Fluorobenzena 20 1024
Klorobenzena 20 1066
Etil asetat 20 901
Etil bromida 20 1430
Etil iodida 20 1933
Etil klorida 0 921
Eter 0…20 736…720
Harpius Eter 27 1100

Indikator kepadatan rendah ditandai dengan cairan seperti: terpentin 870 kg/m 3,

Benda-benda di sekitar kita terdiri dari berbagai zat: besi, kayu, karet, dll. Massa suatu benda tidak hanya bergantung pada ukurannya, tetapi juga pada zat penyusunnya. Benda-benda dengan volume yang sama, terdiri dari zat-zat yang berbeda, mempunyai massa yang berbeda-beda. Misalnya, dengan menimbang dua silinder yang terbuat dari bahan berbeda - aluminium dan timbal, kita akan melihat bahwa massa silinder aluminium lebih kecil dari massa silinder timbal.

Pada saat yang sama, benda dengan massa yang sama, terdiri dari zat yang berbeda, memiliki volume yang berbeda. Jadi, sebatang besi bermassa 1 ton menempati volume 0,13 m 3, dan es seberat 1 ton menempati volume 1,1 m 3. Volume es hampir 9 kali lebih besar dari volume batangan besi. Artinya, zat yang berbeda dapat memiliki kepadatan yang berbeda pula.

Oleh karena itu, benda-benda dengan volume yang sama, terdiri dari zat-zat yang berbeda, mempunyai massa yang berbeda-beda.

Massa jenis menunjukkan massa suatu zat yang diambil dalam volume tertentu. Artinya, jika massa suatu benda dan volumenya diketahui, maka massa jenisnya dapat ditentukan. Untuk mencari massa jenis suatu zat, Anda perlu membagi massa benda dengan volumenya.

Massa jenis suatu zat dalam wujud padat, cair, dan gas berbeda-beda.

Massa jenis beberapa benda padat, cair dan gas diberikan dalam tabel.

Massa jenis beberapa padatan (pada tekanan atmosfer normal, t = 20°C).

Padat

ρ , kg/m 3

ρ , gram/cm 3

Padat

ρ , kg/m 3

ρ , gram/cm 3

Kaca jendela

Pinus (kering)

kaca plexiglass

Gula rafinasi

Polietilen

Ek (kering)

Massa jenis beberapa cairan (pada tekanan atmosfer normal t = 20°C).

Cairan

ρ , kg/m 3

ρ , gram/cm 3

Cairan

ρ , kg/m 3

ρ , gram/cm 3

Airnya bersih

Susu

Minyak bunga matahari

Timah cair (at T= 400°C)

Oli mesin

Udara cair (di T= -194°C)

Bagaimana mungkin benda yang menempati volume yang sama di ruang angkasa dapat mempunyai massa yang berbeda? Ini semua tentang kepadatannya. Kita sudah mengenal konsep ini di kelas 7, pada tahun pertama pengajaran fisika di sekolah. Merupakan konsep dasar fisika yang dapat membuka MKT (teori kinetik molekul) bagi seseorang tidak hanya dalam mata kuliah fisika, tetapi juga dalam kimia. Dengan bantuannya, seseorang dapat mengkarakterisasi zat apa pun, baik itu air, kayu, timah, atau udara.

Jenis kepadatan

Jadi, ini adalah besaran skalar yang sama dengan perbandingan massa zat yang diteliti dengan volumenya, sehingga dapat disebut juga berat jenis. Ini dilambangkan dengan huruf Yunani “ρ” (dibaca “rho”), jangan bingung dengan “p” - huruf ini biasanya digunakan untuk menunjukkan tekanan.

Bagaimana cara mencari massa jenis dalam fisika? Gunakan rumus massa jenis: ρ = m/V

Nilai ini dapat diukur dalam g/l, g/m3 dan secara umum dalam satuan apa pun yang berkaitan dengan massa dan volume. Apa satuan SI untuk massa jenis? ρ = [kg/m3]. Konversi antar satuan ini dilakukan melalui operasi matematika dasar. Namun, satuan pengukuran SIlah yang lebih banyak digunakan.

Selain rumus standar yang hanya digunakan untuk zat padat, terdapat pula rumus gas pada kondisi normal (n.s.).

ρ (gas) = ​​M/Vm

M adalah massa molar gas [g/mol], Vm adalah volume molar gas (dalam kondisi normal nilainya adalah 22,4 l/mol).

Untuk mendefinisikan konsep ini secara lebih lengkap, perlu dijelaskan dengan tepat apa yang dimaksud dengan kuantitas.

  • Massa jenis benda homogen justru merupakan perbandingan antara massa suatu benda dengan volumenya.
  • Ada juga konsep “massa jenis zat”, yaitu massa jenis benda tak homogen yang homogen atau terdistribusi merata yang terdiri dari zat tertentu. Nilai ini konstan. Ada tabel (yang mungkin Anda gunakan dalam pelajaran fisika) yang berisi nilai-nilai berbagai zat padat, cair, dan gas. Jadi, angka air tersebut adalah 1000 kg/m3. Mengetahui nilai ini dan, misalnya, volume bak mandi, kita dapat menentukan massa air yang dapat ditampung di dalamnya dengan mensubstitusikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam bentuk di atas.
  • Namun tidak semua zat bersifat homogen. Untuk orang-orang seperti itu, istilah “kepadatan tubuh rata-rata” diciptakan. Untuk memperoleh nilai ini, perlu dicari masing-masing komponen suatu zat secara terpisah dan menghitung nilai rata-ratanya.

Badan berpori dan granular antara lain memiliki:

  • Kepadatan sebenarnya, yang ditentukan tanpa memperhitungkan rongga dalam struktur.
  • Massa jenis spesifik (nyata), yang dapat dihitung dengan membagi massa suatu zat dengan seluruh volume yang ditempatinya.

Kedua besaran ini dihubungkan satu sama lain melalui koefisien porositas - perbandingan volume rongga (pori-pori) dengan volume total benda yang diteliti.

Kepadatan suatu zat dapat bergantung pada sejumlah faktor, dan beberapa di antaranya secara bersamaan dapat meningkatkan nilai ini untuk beberapa zat dan menurunkannya untuk zat lain. Misalnya, pada suhu rendah nilai ini biasanya meningkat, namun ada sejumlah zat yang kepadatannya berperilaku tidak normal pada kisaran suhu tertentu. Zat-zat tersebut antara lain besi tuang, air dan perunggu (paduan tembaga dan timah).

Misalnya, ρ air memiliki nilai tertinggi pada suhu 4 °C, dan relatif terhadap nilai ini, nilai tersebut dapat berubah selama pemanasan dan pendinginan.

Patut juga dikatakan bahwa ketika suatu zat berpindah dari satu medium ke medium lain (padat-cair-gas), yaitu, ketika keadaan agregasinya berubah, ρ juga mengubah nilainya dan melakukannya secara melompat: ia meningkat selama transisi dari gas menjadi cair dan selama kristalisasi cairan. Namun, ada beberapa pengecualian di sini juga. Misalnya, bismut dan silikon memiliki nilai yang kecil dalam pemadatan. Fakta menarik: ketika air mengkristal, yaitu berubah menjadi es, kinerjanya juga menurun, itulah sebabnya es tidak tenggelam di dalam air.

Cara mudah menghitung massa jenis berbagai benda

Kami membutuhkan peralatan berikut:

  • Timbangan.
  • Sentimeter (pengukuran), jika benda yang diteliti berada dalam keadaan agregasi padat.
  • Labu ukur, jika zat yang diuji berbentuk cair.

Pertama, kita mengukur volume benda yang diteliti dengan menggunakan sentimeter atau labu takar. Untuk zat cair, kita cukup melihat skala yang ada dan menuliskan hasilnya. Oleh karena itu, untuk balok kayu kubik, nilainya akan sama dengan nilai sisi yang dipangkatkan ketiga. Setelah mengukur volumenya, letakkan benda yang diteliti pada timbangan dan tuliskan nilai massanya. Penting! Jika Anda sedang memeriksa suatu zat cair, jangan lupa untuk memperhitungkan massa bejana tempat zat yang diperiksa itu dituangkan. Kami mengganti nilai yang diperoleh secara eksperimental ke dalam rumus yang dijelaskan di atas dan menghitung indikator yang diinginkan.

Harus dikatakan bahwa indikator untuk berbagai gas ini jauh lebih sulit dihitung tanpa instrumen khusus, oleh karena itu, jika Anda memerlukan nilainya, lebih baik menggunakan nilai yang sudah jadi dari tabel massa jenis zat.

Juga, instrumen khusus digunakan untuk mengukur nilai ini:

  • Piknometer menunjukkan kepadatan sebenarnya.
  • Hidrometer dirancang untuk mengukur indikator ini dalam cairan.
  • Bor Kaczynski dan bor Seidelman adalah alat yang dapat digunakan untuk memeriksa tanah.
  • Pengukur kepadatan getaran digunakan untuk mengukur sejumlah cairan dan berbagai gas di bawah tekanan.