Table of Contents
Berikut jawaban bandingkanlah massa jenis beberapa zat di bawah ini dengan air, manakah benda yang akan mengapung dan tenggelam. Sebelum kami uraikan contoh jawaban pada pertanyaan diatas. Kita akan ulas terlebih dahulu materi yang terkait pada pertanyaan diatas.
Kerapatan Zat
Apabila ada batu bata yang jatuh mengenai kaki kalian pasti terasa sakit, namun bila air, dalam volume yang sama dengan batu bata, yang tumpah mengenai kakimu, mengapa tidak sakit? Coba pikirkan alasannya, lalu diskusikan dengan teman sekelompok kalian.
Untuk menjawab pertanyaan di atas, kalian bisa menghubungkan kembali dengan keadaan partikel-partikel dalam zat padat dan zat cair. Pada volume yang sama (besar kotak sama), maka jika kalian menghitung jumlah partikel, akan ada lebih banyak partikel zat padat dibandingkan partikel zat cair dalam volume yang sama. Kenapa bisa lebih banyak? Karena partikel pada zat padat lebih rapat dibandingkan dengan zat cair.
Apakah alasan kalian pada saat kegiatan apersepsi benar? Selamat kalian telah menerapkan pemahaman dengan sangat baik. Apabila alasan kalian masih salah, jangan berkecil hati karena ini bagian dari proses belajar. Kita bisa belajar dari kesalahan kita.
Secara konsep IPA, konsep yang membedakan keadaaan partikel-partikel dalam hal kerapatannya dalam suatu materi disebut sebagai kerapatan atau massa jenis. Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.
Walaupun emas dan es sama-sama zat padat, namun ternyata keduanya memiliki kerapatan partikel yang berbeda. Bahkan massa jenis setiap materi berbeda-beda, yang dapat dijadikan sebagai penanda suatu zat. Massa jenis suatu zat yang sama tetap sama, walaupun ukurannya berbeda.
Menentukan Massa Jenis Suatu Benda
Perhatikanlah Gambar 2.23 di bawah ini untuk membandingkan massa dari empat materi yang volume yang sama. Dari gambar di atas, kalian pasti sudah mengetahui mana materi yang paling rapat atau dengan kata lain, yang massa jenisnya paling tinggi, kan?
Sekarang bandingkanlah 1 kg besi dengan 1 kg kapas, manakah yang lebih berat? Banyak orang yang terkecoh dengan pertanyaan ini dan akan langsung menjawab besi, padahal jika diperhatikan dengan teliti, besi dan kapas sama-sama 1 kg. Hanya saja akan dibutuhkan banyak sekali kapas agar dapat mencapai massa 1 kg, sementara besi hanya dibutuhkan sedikit, berarti ada perbedaan volume.
Massa jenis termasuk besaran turunan. Masih ingatkah kalian apa yang dimaksud dengan besaran turunan? Kita telah mempelajarinya pada bab sebelumnya. Seperti terlihat pada paragraf sebelumnya, massa jenis suatu benda bergantung pada massa dan volume benda. Dari Gambar 2.22 kalian sudah mengetahui bahwa pada volume yang sama, kerapatan ditentukan oleh massa suatu benda. Dengan kata lain, massa jenis adalah massa dari suatu materi yang volumenya 1 cm3. Namun tidak semua benda memiliki volume 1 cm3 sehingga massa jenis dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara massa dan volume atau dirumuskan:
dimana ρ (dibaca ‘rho’ dari Bahasa Yunani) adalah simbol untuk massa jenis, m adalah massa, dan V ialah volume. Satuan dari massa jenis dapat dinyatakan dalam kg/m3 atau g/cm3.
Dalam melakukan praktik menentukan massa jenis di laboratorium, massa benda selalu dapat diperoleh dengan menggunakan timbangan. Adapun volume benda dapat ditentukan dengan menggunakan rumus volume yang telah kalian pelajari pada pelajaran Matematika. Akan tetapi bagaimana mengukur volume benda-benda yang tidak beraturan, seperti batu, kayu atau bongkahan logam? Nah ada seorang ilmuwan yang sangat berjasa dalam menentukan volume benda tidak beraturan ini. Tahulah kalian cerita tentang Archimedes? Dialah penemu konsep massa jenis ini.
Apabila menggunakan gelas berpancur, maka volume air yang keluar setelah benda dimasukkan ditampung dalam gelas ukur sehingga dapat diukur volume secara langsung. Adapun bila menggunakan gelas ukur, maka volume benda dapat diperoleh dengan mengurangkan volume air dan benda terhadap volume air (tanpa benda).
Mengapung dan Tenggelam
Apabila kalian memasukkan batu ke dalam air pasti akan tenggelam kan? Bagaimana dengan kayu? Apakah pasti mengapung? Walaupun pada umumnya demikian, namun ternyata tidak semua batu akan tenggelam dalam air, demikian juga tidak semua jenis kayu akan mengapung dalam air. Benda yang memiliki massa jenis kurang dari massa jenis cairan di sekelilingnya akan mengapung, sebaliknya apabila benda tersebut massa jenisnya lebih tinggi dari mediumnya, maka benda akan tenggelam. Dengan kata lain:
Massa jenis benda > massa jenis cairan : benda tenggelam
Massa jenis benda < massa jenis cairan : benda mengapung
Perhatikan Gambar 2.26 tentang seseorang yang sedang berada di dalam Laut Mati. Ia tidak perlu berusaha untuk berenang karena tubuh kita akan mengapung ketika kita berada di Laut Mati. Kalian bisa lihat orang itu bahkan sedang santai membaca sambil mengapung. Mengapa bisa demikian? Simaklah Fakta Sains berikut ini.
Fakta Sains
Laut Mati
Laut Mati sebenarnya adalah sebuah danau yang sangat besar. Karena ukurannya yang sangat besar, makanya diputuskan untuk menyebut danau ini disebut sebagai laut. Laut Mati juga merupakan tempat terendah di Bumi, sekitar 300 m lebih rendah dari permukaan laut. Penguapan air selalu terjadi di sini, namun mineral dan garam tidak menguap karena titik didihnya sangat tinggi dibandingkan air. Di danau ini airnya juga tidak keluar kemana pun sehingga kandungan mineral dan garam sangat tinggi sehingga tidak ada makhluk hidup yang bisa bertahan hidup di sini, karenanya disebut Laut Mati.
Massa jenis air Laut Mati adalah 1,24gr/cm3 karena banyaknya kandungan garam dan mineral. Adapun massa jenis tubuh manusia adalah 0,985 gr/cm3. Karena massa jenis tubuh manusia lebih kecil, makanya manusia bisa mengapung dengan mudahnya di Laut Mati.
Ayo Bandingkan Aktivitas 2.8
Bandingkanlah massa jenis beberapa zat di bawah ini dengan air. Manakah benda-benda yang akan mengapung dan manakah benda yang akan tenggelam bila berada di dalam air?
Tabel 2.4 Massa Jenis Bermacam-Macam Materi
Jawaban :
Benda-benda yang akan mengapung adalah alkohol, es, minyak tanah, dan oksigen.
Benda-benda yang akan tenggelam adalah air raksa, aluminium, besi, emas, kuningan, platina, seng, gula, garam, kaca, dan tembaga.
Perbedaan kerapatan atau massa jenis tidak hanya terjadi pada padatan yang dicelupkan ke dalam cairan, namun dapat juga terjadi pada dua atau beberapa jenis cairan, bahkan juga pada gas. Bandingkan cairan cairan dari segi kerapatannya. Ingatlah perbandingan massa jenis menentukan posisi cairan sama seperti padatan. Cairan yang partikel-partikelnya paling rapat akan berada pada lapisan paling bawah dan cairan yang paling renggang partikelnya, berada pada lapisan paling atas. Jika demikian coba kalian urutkanlah cairan dari yang paling rapat ke yang paling renggang.
Balon helium bisa terbang lebih tinggi dan lebih lama berada di udara karena partikel-partikel dalam gas helium kurang rapat dibandingkan partikel-partikel udara. Lama kelamaan gas helium akan menguap ke udara dan digantikan oleh gas sehingga balon akan jatuh. Pada Bab III nanti kalian akan mengenal lebih jauh tentang balon udara dan cara kerjanya.
