Pastikan sebelumnya sudah membaca Materi Wujud Zat dan Perubahannya | Kelas 7 terlengkap (1) karena materi ini lanjutan dari artikel sebelumnya
Massa Jenis Zat
Ditinjau dari definisi zat yang mempunyai massa dan menempati ruang, setiap zat dapat dibedakan berdasarkan massa dan volumenya. Perbandingan antara massa dan volume suatu zat disebut massa jenis . Jadi, jenis zat dapat diketahui dari massa jenisnya. Bahwa massa jenis suatu benda dapat berbeda, meskipun bahan penyusunnya memiliki ukuran sama. Hal ini karena massa jenis bergantung pada besar massa dan volumenya. Secara matematis, massa jenis suatu zat dapat ditentukan melalui persamaan berikut ini.
Perhatikan tabel massa jenis beberapa zat berikut ini.
Pengukuran volume terkadang kurang teliti jika dibandingkan pada pengukuran massa. Untuk itulah dalam menentukan massa jenis hanya dilakukan pengukuran massa. Hal inilah yang mendasari digunakannya massa jenis relatif. Massa jenis relatif didefinisikan sebagai nilai perbandingan massa jenis bahan dengan massa jenis air. Massa jenis air diketahui yaitu 1 g cm-3 atau 1.000 kg m-3.
Contoh
Pemuaian
1. Pemuaian pada Zat Padat, Cair, dan Gas
Setiap benda tersusun atas partikel-partikel yang sangat kecil. Jika partikel-partikel tersebut dipanaskan, partikelpartikel tersebut akan bergetar. Getaran yang dialami partikel ini bergantung pada besar kecilnya suhu benda tersebut. Semakin besar suhunya, getaran partikel semakin besar. Sebaliknya, semakin kecil suhunya getaran partikel semakin lemah. Akibat getaran partikel-partikel inilah suatu benda jika dipanaskan akan mengalami pemuaian. Pemuaian dapat terjadi pada ketiga wujud zat, yaitu zat padat, zat cair, dan zat gas.
a. Pemuaian Zat Padat
Celah di antara dua lintasan jalan beton dibuat agar jalan tidak retak saat jalan mengalami pemuaian di siang hari yang panas. Dari contoh tersebut, umumnya zat padat akan memuai jika dipanaskan. Besarnya pemuaian untuk setiap zat tidak sama, hal ini bergantung pada jenis zatnya. Dalam bab ini, kamu akan mempelajari pemuaian panjang (pemuaian satu dimensi), pemuaian luas (pemuaian dua dimensi), dan pemuaian volume (pemuaian tiga dimensi).
1) Muai Panjang
Muai panjang dapat kamu amati pada benda padat yang berbentuk batang. Muai panjang bergantung pada jenis zat. Hal tersebut dapat dilihat dari pertambahan panjang aluminium yang lebih besar daripada besi dan tembaga. Pertambahan panjang suatu benda ketika dipanaskan dapat ditentukan dengan persamaan berikut.
2) Muai Luas
Pemuaian luas terjadi jika benda padat yang memuai berbentuk kepingan persegi (plat). Berbeda dengan pemuaian panjang yang hanya memperhitungkan muai panjang, pada pemuaian luas muai lebar juga ikut diperhitungkan. Koefisien muai luas adalah dua kali koefisien muai panjang. Secara m matematis koefisien muai luas dituliskan sebagai berikut.
Jika zat padat yang dipanaskan berbentuk bangun ruang, seperti bola, kubus, atau balok, maka bangun ruang tersebut mengalami pemuaian yang disebut muai volume. Pada muai volume, pemuaiannya dianggap ke semua arah. Untuk menentukan pemuaian volume zat padat, koefisien muainya adalah tiga kali koefisien muai panjang, atau secara matematis dituliskan sebagai berikut.
b. Pemuaian Zat Cair
Jika zat cair, seperti raksa dipanaskan, akan terjadi pertambahan volume pada zat cair tersebut. Prinsip ini digunakan dalam termometer untuk mengukur suhu suatu benda atau ruang. Pertambahan volume pada zat cair yang dipanaskan ini dinamakan muai ruang atau muai volume. Jadi pada zat cair hanya berlkau pemuaian zat cair. Ketika zat cair dipanaskan, bejana (zat padat) dan zat cair dalam bejana (air dan alkohol) memuai. Tetapi, muai volume zat cair lebih besar daripada muai volume zat padat. Hal ini tampak dari permukaan air dan alkohol dalam bejana naik. Besarnya pemuaian suatu zat cair berbeda-beda. Hal ini ditunjukkan dengan lebih tingginya permukaan alkohol daripada permukaan air.
c. Pemuaian Zat Gas
Pada saat udara dipanaskan, udara di dalam balon memuai. Hal ini menyebabkan massa jenis udara yang berada di dalam balon berkurang sehingga menjadi lebih ringan daripada udara di sekitarnya. Kondisi ini mengakibatkan balon dapat mengudara dan mengangkat beban yang dibawanya. Pemuaian yang terjadi pada zat gas sama halnya dengan pemuaian yang terjadi pada zat cair, yaitu hanya mengalami muai ruang saja. Pemuaian zat gas ini lebih besar daripada zat cair. Untuk menghitung besarnya pemuaian volume gas dapat menggunakan persamaan berikut.
2. Pemuaian Zat dalam Kehidupan Sehari-hari
Pemuaian pada zat padat, cair, dan gas dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari. Pengetahuan pemuaian ini dapat dimanfaatkan untuk mempermudah kepentingan kita. Selain itu kita juga dapat mencegah hal-hal yang merugikan akibat sifat zat yang memuai ini.
a. Pemanfaatan Bimetal
Bimetal adalah gabungan dua jenis keping logam yang memiliki koefisien muai panjang yang
berbeda dan digabungkan dengan cara pengelasan atau pengelingan. Logam yang memiliki koefisien muai lebih besar akan lebih cepat memuai dibandingkan dengan logam yang koefisien muainya lebih kecil. Perhatikan Gambar 3.12.
berbeda dan digabungkan dengan cara pengelasan atau pengelingan. Logam yang memiliki koefisien muai lebih besar akan lebih cepat memuai dibandingkan dengan logam yang koefisien muainya lebih kecil. Perhatikan Gambar 3.12.
Perbedaan pemuaian inilah yang dimanfaatkan dalam termostat. Termostat adalah alat pengatur suhu dengan bimetal sebagai komponen utamanya yang berfungsi sebagai saklar otomatis. Termostat banyak digunakan dalam alat-alat rumah tangga yang menggunakan listrik, misalnya setrika otomatis dan oven.
b. Pengelingan
Proses penyambungan dua batang besi dengan menggunakan paku keling dinamakan pengelingan. Sebelum dikeling, dua buah lubang batang besi yang akan disambungkan dipanaskan terlebih dahulu sehingga lubangnya menjadi lebih besar dan paku keling dapat masuk ke dalam lubang tersebut. Setelah itu, pemanasan dihentikan, kemudian paku keling ditempa dengan menggunakan palu khusus sampai kedua lembaran batang besi yang disambungkan merapat. Setelah suhu batang berkurang, paku keling akan menyusut sehingga menjepit kedua batang besi dan menempel dengan kuat. Agar kamu lebih memahami proses pengelingan perhatikan Gambar 3.13.
c. Pemasangan Bingkai Besi pada Roda
Bingkai roda pedati dan roda kereta api terbuat dari besi. Roda pedati dan roda kereta api terdiri atas dua bagian, yaitu bingkai besi dan rodanya. Biasanya bingkai besi dibuat lebih kecil daripada rodanya. agar roda dapat masuk ke dalam bingkai besi, bingkai besi terlebih dahulu dipanaskan sehingga ukurannya membesar karena proses pemuaian. Setelah bingkai besi memuai, roda dapat dengan mudah masuk ke dalam bingkai besi tersebut. Setelah bingkai besi menjadi dingin, bingkai besi tersebut menyusut dan terpasang kuat pada rodanya.
