ZAT, WUJUD ZAT DAN MASSA JENIS

Table of Contents

 

BAB 4

ZAT, WUJUD ZAT DAN MASSA JENIS

Apersepsi

Setelah main pada saat jam istrahat. Diantara teman kamu mengajakmu pergi ke kantin sekolah untuk membeli es teh. Tahukah kamu bagaimana cara membuat es? Ketika air dimasukkan ke dalam freezer akan mengalami perubahan wujud yaitu dari cair menjadi padat. Dapatkah kamu menjelaskan perubahan wujud yang terjadi ketika air dipanaskan kemudian mendidih? Perubahan wujud apa pula yang terjadi pada kapur barus yang dimasukkan pada almari pakaian?

        Tujuan pembelajaran

1.  Peserta didik mampu menyelidiki perubahan wujud zat
2. Peserta didik mampu mendefinisikan gaya Tarik antar partikel pada berbagai wujud zat melalui  penalaran
3.  Peserta didik mampu membedakan kohesi dan adhesi berdasarkan pengamatan
4. Peserta didik mampu mengaitkan peristiwa kapilaritas dalam peristiwa kehidupan sehari-hari
5.  Peserta didik mampu menjelaskan dari hasil percobaan bahwa massa jenis adalah salah satu ciri khas suatu zat
6.  Peserta didik mampu Menghitung massa jnis suatu zat 
7. Peserta didik menggunakan konsep massa jenis untuk berbagai penyelesaian masalah dalam kehidupan sehari-hari

       A.  Wujud zat

                 zat atau materi adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang. Berdasarkan wujudnya, zat dibagi atas 3 jenis, yaitu zat padat, cair, dan gas. Suatu zat karena sifatnya memiliki massa dan menempati ruang, artinya zat juga memiliki massa jenis, yaitu massa per volume dari suatu zat.

1.  Sifat zat padat, zat cair dan zat gas

Sifat-sifat pertikel zat tersebut adalah sebagai berikut.

a.   Sifat partikel zat padat

-          Bentuk dan volumenya tetap, tidak bergantung pada tempatnya

-          Susunan partikelnya teratur

-          Jarak antar partikel berdekatan

-          Gaya tarik antarpartikel sangat kuat

-          Gerak partikel tidak bebas.

        b.     Sifat partikel zat cair

-          Bentuknya berubah sesuai dengan tempatnya, tetapi volumenya tetap.

-          Susunan partikelnya tidak teratur.

-          Jarak antarpartikel agak berjauhan.

-          Gaya tarik antarpartikel lemah.

-          Gerak partikel bebas, tetapi masih dalam ikatan kelompoknya.

        c.    Sifat Partikel Gas

-          Bentuk dan volumenya berubah sesuai tempatnya.

-          Susunan partikelnya sangat tidak teratur.

-          Jarak antarpartikel sangat berjauhan.

-          Gaya tarik antarpartikel sangat lemah.

-          Gerak partikel sangat bebas.

2. Perubahan Wujud Zat

                     Perubahan wujud zat digolongkan menjadi enam peristiwa yaitu:  Membeku, adalah Peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas. Mencair, adalah Peristiwa perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas. Menguap, adalah Peristiwa perubahan wujud dari cair menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas. Mengembun, adalah Peristiwa perubahan wujud dari gas menjadi cair. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas. Menyublim, adalah Peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi gas. Dalam peristiwa ini zat memerlukan energi panas. Mengkristal, adalah Peristiwa perubahan wujud dari gas menjadi padat. Dalam peristiwa ini zat melepaskan energi panas.

Diagram perubahan wujud zat

        3. Susunan partikel zat.

Zat tersusun atas partikel-partikel yang sangat kecil. Partikel-partikel itu yang dinamakan molekul. Zat padat mempunyai sifat bentuk dan volumenya tetap. Bentuknya tetap dikarenakan partikel-partikel pada zat padat saling berdekatan, tersusun teratur dan mempunyai gaya tarik antar partikel sangat kuat. Volumenya tetap dikarenakan partikel pada zat padat dapat bergerak dan berputar pada kedudukannya saja.

Zat cair mempunyai sifat bentuk berubah-ubah dan volumenya tetap. Bentuknya berubah-ubah dikarenakan partikel-partikel pada zat cair berdekatan tetapi renggang, tersusun teratur, gaya tarik antar partikel agak lemah. Volumenya tetap dikarenakan partikel pada zat cair mudah berpindah tetapi tidak dapat meninggalkan kelompoknya.

Zat gas mempunyai sifat bentuk berubah-ubah dan volume berubah-ubah. Bentuknya berubah-ubah dikarenakan partikel-partikel pada zat gas berjauhan, tersusun tidak teratur, gaya tarik antar partikel sangat lemah. Volumenya berubah-ubah dikarenakan partikel pada zat gas dapat bergerak bebas meninggalkan kelompoknya.

 Gambar susunan partikel zat padat, zat cair dan gas.

             B. Adhesi, Kohesi dan meniskus

Menurut teori partikel, zat cair atau zat padat dapat berada dalam keadaan cair atau padat karena adanya gaya tarik menarik antar partikel-partikel atau molekul-molekul zat tersebut. Gaya tarik menarik antar partikel atau molekul zat yang sejenis disebut kohesi. Misalnya gaya tarik menarik yang terjadi antar sesama molekul air, atau gaya tarik menarik antar sesama molekul raksa.

Partikel atau molekul zat yang tidak sejenis juga dapat saling tarik menarik. Misalnya molekul air dengan molekul kaca, sehingga air dapat menempel pada kaca. Molekul kapur dengan molekul kayu, sehingga kapur dapat dipergunakan untuk menulis di papan tulis. Molekul timah dengan besi, sehingga dapat dipergunakan untuk mematri atau menyolder. Gaya tarik menarik antar molekul zat yang tidak sejenis disebut adhesi.

Besar kohesi pada setiap zat berbeda-beda, demikian juga dengan besar adhesi antar berbagai jenis zat. Misalnya kohesi antar molekul raksa, lebih besar dari kohesi antar molekul air. Adhesi antara kapur dengan kayu lebih besar dari adhesi antara kapur dengan kaca. Besar kohesi dan adhesi bergantung juga pada jarak antar molekul yang bersangkutan. Makin besar jaraknya, kohesi dan adhesi tersebut semakin kecil. Misalnya pada wujud gas, kohesi atau adhesi partikel-partikel gas sangat kecil sehingga bisa diabaikan dan dianggap sama dengan nol. Lem (perekat) adalah zat yang sengaja dibuat, agar memiliki adhesi yang kuat untuk suatu jenis zat. Misalnya lem khusus  untuk kertas, lem untuk plastik, lem untuk kaca dan lem untuk logam.

Air dalam tabung kaca bentuk permukaannya melengkung ke bawah, disebut miniskus cekung. Hal itu disebabkan karena adhesi antara molekul kaca dan molekul air lebih besar dari kohesi antar molekul air itu sendiri. Tetapi sebaliknya jika raksa dimasukkan ke dalam tabung kaca. Bentuk permukaan raksa akan melengkung ke atas, disebut miniskus cembung. Hal itu disebabkan karena kohesi antar molekul raksa lebih besar dari adhesi antara molekul raksa dan molekul kaca.

                

    C. Kapilaritas

Gaya kohesi dan gaya adhesi berpengaruh pada gejala kapilaritas. Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya cairan di dalam pipa kapiler atau pipa kecil. Sebuah pipa kapiler kaca bila dicelupkan pada tabung berisi air akan dijumpai air dapat naik ke dalam pembuluh kaca pipa kapiler, sebaliknya bila pembuluh pipa kapiler dicelupkan pada tabung berisi air raksa akan dijumpai bahwa raksa di dalam pembuluh kaca pipa kapiler lebih rendah permukaannya dibandingkan permukaan raksa dalam tabung. Jadi, kapilaritas sangat tergantung pada kohesi dan adhesi. Air naik dalam pembuluh pipa kapiler dikarenakan adhesi sedangkan raksa turun dalam pembuluh pipa kapiler dikarenakan kohesi.

 

Peristiwa Kapilaritas

Sekarang banyak dikembangkan teknologi yang mendasarkan pada gaya adhesi maupun kohesi. Beberapa tekstil kain tiruan menghasilkan kain yang kohesif terhadap debu. Jadi, pakaian dari bahan tersebut tidak mudah kotor. Di lain pihak, banyak ditemukan bahan-bahan adhesif serbaguna, lem alteco, dan sejenisnya sangat berguna bagi kehidupan. Bahkan, luka bekas operasi sekarang tidak perlu dijahit melainkan cukup dilem dengan lem khusus yang adhesif dengan jaringan kulit dan otot.

Beberapa contoh gejala kapilaritas yang berkaitan dengan peristiwa alam yaitu:

1.  peristiwa naiknya air dari ujung akar ke daun pada tumbuh-tumbuhan 
2. naiknya minyak tanah pada sumbu kompor;  
3. basahnya tembok rumah bagian dalam ketika hujan. Ketika terkena hujan, tembok bagian luar akan basah, kemudian merembes ke bagian yang lebih dalam.

A.     D  Massa Jenis

Dalam kehidupan sehari-hari, cara yang paling sering kita lakukan untuk membedakan jenis zat, adalah dengan mengamati warna, kekerasan, bau, atau rasanya. Tetapi cara itu akan menemui kesulitan, jika suatu jenis zat tidak memiliki ciri-ciri tersebut. Misalnya ada berbagai jenis gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan tidak memiliki rasa.

Salah satu cara yang sederhana untuk mengetahui perbedaan jenis zat, adalah melalui massa jenis zat tersebut. Sebab setiap jenis zat memiliki massa jenis yang berbeda-beda. 

V

Massa jenis adalah suatu besaran yang menyatakan besarnya massa zat persatuan volume atau disebut juga sebagai kerapatan zat. Dalam bentuk persamaan dapat dinyatkan sebagai berikut :

Dengan : ρ = massa jenis, satuannya (kg m^-3)

m = massa, satuannya (kg)

V = volume, satuannya (m^-3)

 

massa jenis suatu zat adalah tetap, tidak dipengaruhi oleh perubahan volume zat dan massanya. Sebab perubahan volume zat hanya berpengaruh pada perubahan massa. Artinya semakin besar volume zat maka massanya akan semakin besar, demikian pula sebaliknya semakin kecil volume zat maka massanya akan semakin kecil. Tetapi perbandingan  antara massa dan volume suatu jenis zat (massa jenis) akan selalu tetap.

Tabel 1 Beberapa contoh massa jenis zat

   

Nama zat	Massa jenis (kg m-3)	Nama zat	Massa jenis (kg m-3)
Nitrogen Udara Oksigen Karbon dioksida Bensin Kayu Alkohol Es	1,25 1,29 1,43 1,98 700 750 800 920	Air Aluminium Besi Kuningan Perak Raksa Emas Platina	1000 2700 7900 8400 10500 13600 19300 21450

Contoh

                   seorang siswa melakukan percobaan untuk menentukan jenis benda yang ditemukannya. Hasil pengamatan siswa tersebut di tunjukkan seperti gambar berikut.

Berdasarkan hasil pengukuran dan tabel massa jenis tersebut, maka jenis benda yang diukur adalah..

Pembahasan :

Rumus yang dipakai ρ= m/v

Dik. m = 108 g                                                                    

v  = 90-50

= 40 

Dit. ρ =.....?

Jawab =

                ρ = m/v 

= 108/40

= 2,7 g/cm³ 

= 2.700 kg/cm³

E. Peristiwa sehari-hari yang berkaitan dengan massa jenis

1. Kapal Selam

Tahukah kamu mengapa es dapat terapung di air, sedangkan batu tenggelam dalam air? Es memiliki massa jenis lebih kecil dari air, sehingga es dapat terapung dalam air. Batu tenggelam dalam air karena memiliki massa jenis lebih besar daripada air. Tahukah kamu mengapa kapal selam dapat terapung dan tenggelam di air? Ketika terapung massa jenis total kapal selam lebih kecil dari air laut dan sewaktu tenggelam massa jenis total kapal selam lebih besar dari air laut. Kapal selam memiliki tangki pemberat yang berisi air dan udara. Tangki tersebut terletak di antara lambung kapal sebelah dalam dan luar. Tangki dapat berfungsi membesar atau memperkecil massa jenis total kapal selam. Ketika air laut dipompa masuk ke dalam tangki pemberat, massa jenis kapal selam lebih besar dan sebaliknya agar massa jenis total kapal selam menjadi kecil, air laut dipompa keluar.

1.       Balon Gas

Pernahkah kamu melihat balon udara? Tahukah kamu, gas apa yang terdapat di dalamnya? Balon gas berisi gas helium. Gas helium memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara, sehingga balon gas bisa naik ke atas.

2.       Air Minum Dingin di Dalam Lemari Es

Suatu ketika kamu mungkin pernah melihat dalam botol air minum dingin yang berasal dari lemari es terdapat endapan kapur. Kenapa hal itu dapat terjadi? Air yang jernih dapat juga mengandung kapur, namun apabila dilihat langsung dengan mata tidak kelihatan. Ketika air dingin massa jenis air lebih kecil dan terpisah dari kapur sehingga kapur yang memiliki massa jenis lebih besar akan turun ke bawah dan mengendap.

3.       Ban karet atau pelampung untuk berenang atau pertolongan

Udara yang dipompakan ke dalam ban akan menurunkan massa jenis ban sehingga ban memilikimassa jenis yang lebih kecil daripada air. Maka dari itu, ban selalu terapung pada air.

4.       Tinta Printer

Tinta printer untuk keperluan berbagai jenis priter memiliki kepekatan berbeda. Hal ini disesuaikan dengan lubang kapiler yang terdapat pada print head printer tersebut. Print head printer ini berfungsi sebagai lubang tempat keluarnya tinta ketika tinta tersebut keluar dari print head akibat energi listrik. Berkaitan dengan hal tersebut, maka apabila akan mengisi ulang (merefil) tinta pada printer, maka perlu membaca petunjuk penggunakan pada pembungkus tinta yang bersangkutan sehingga ketika printer digunakan utuk mencetak data dapat berjalan dengan Iancar dengan hasil cetakan yang sempurna.

5.       Oli untuk Mesin

Berbagai macam alat transportasi darat, dan laut menggunakan berbagai macam jenis mesin. Mesin-mesin tersebut menggunakan pelumas agar mesin tidak cepat aus. Pelumas yang digunakan untuk mesin tertentu kekentalannya atau massa jenisnya berbeda dengan pelumas yang digunakan oleh mesin yang lain. Pelumas yang tepat untuk suatu mesin bergantung pada karakteristik mesin yang bersangkutan.