Bagaimana massa jenis suatu bahan diukur? Kepadatan berbagai bahan. Massa jenis suatu zat: rumus, definisi dan ketergantungan pada suhu

instruksi

Mengetahui dua nilai di atas, Anda dapat menulis rumus untuk menghitung massa jenis zat: massa jenis = massa / volume, maka nilai yang diinginkan. Contoh. Diketahui sebuah es terapung dengan volume 2 meter kubik memiliki berat 1.800 kg. Temukan kepadatan es. Penyelesaian: Massa jenisnya adalah 1800 kg/2 meter kubik, sehingga diperoleh 900 kg dibagi meter kubik. Terkadang Anda harus mengonversi satuan kepadatan satu sama lain. Agar tidak bingung, perlu diingat: 1 g/cm3 kubus sama dengan 1000 kg/m3 kubus. Contoh: 5,6 g/cm3 potong dadu sama dengan 5,6*1000 = 5600 kg/m3 potong dadu.

Air, seperti cairan apa pun, tidak selalu dapat ditimbang dengan timbangan. Tapi cari tahu massa mungkin diperlukan baik di beberapa industri maupun dalam situasi sehari-hari, mulai dari menghitung tangki hingga memutuskan berapa banyak cadangan air Anda dapat membawanya dengan kayak atau perahu karet. Untuk menghitung massa air atau cairan apa pun yang ditempatkan dalam volume tertentu, pertama-tama Anda perlu mengetahui massa jenisnya.

Anda akan membutuhkan

• Peralatan ukur
• Penggaris, pita pengukur atau alat ukur lainnya
• Wadah untuk menuangkan air

instruksi

Jika Anda perlu menghitung massa air dalam bejana kecil, hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan timbangan biasa. Pertama-tama timbang bejana beserta. Kemudian tuangkan air ke wadah lain. Setelah itu, timbang bejana kosong tersebut. Kurangi dari bejana penuh massa kosong. Ini akan ditampung di dalam kapal air. Dengan cara ini Anda bisa massa tidak hanya cair, tetapi juga curah, jika memungkinkan untuk dituangkan ke wadah lain. Cara ini terkadang masih bisa diamati di beberapa toko yang tidak memiliki peralatan. Penjual terlebih dahulu menimbang toples atau botol kosong, kemudian mengisinya dengan krim asam, menimbangnya kembali, menentukan berat krim asam, dan baru setelah itu menghitung biayanya.

Untuk menentukan massa air di bejana yang tidak dapat ditimbang, Anda perlu mengetahui dua parameter - air(atau cairan lainnya) dan volume bejana. Kepadatan air adalah 1 gram/ml. Massa jenis zat cair lain dapat ditemukan pada tabel khusus, yang biasanya terdapat pada buku referensi.

Jika tidak ada gelas ukur untuk menuangkan air, hitunglah volume bejana yang menampung air tersebut. Volume selalu sama dengan hasil kali luas alas dan tinggi, dan dengan bejana yang bentuknya konstan biasanya tidak ada masalah. Volume air dalam toples akan sama dengan luas alas bulat dan tinggi yang diisi air. Dengan mengalikan kepadatannya? per volume air V, kamu akan menerima massa air m: m=?*V.

Video tentang topik tersebut

Harap dicatat

Anda dapat menentukan massa dengan mengetahui jumlah air dan massa molarnya. Massa molar air adalah 18 karena terdiri dari massa molar 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen. MH2O = 2MH+MO=2 1+16=18 (g/mol). m=n*M, dengan m adalah massa air, n adalah kuantitas, M adalah massa molar.

Semua zat mempunyai kepadatan tertentu. Tergantung pada volume yang ditempati dan massa tertentu, kepadatan dihitung. Itu ditemukan berdasarkan data eksperimen dan transformasi numerik. Selain itu, kepadatan bergantung pada banyak faktor berbeda, yang menyebabkan perubahan nilai konstannya.

instruksi

Bayangkan Anda diberi sebuah bejana berisi air sampai penuh. Soal tersebut mengharuskan mencari massa jenis air tanpa mengetahui massa atau volumenya. Untuk menghitung kepadatan, kedua parameter harus ditemukan secara eksperimental. Mulailah dengan menentukan massa.
Ambil bejana dan letakkan di atas timbangan. Kemudian tuangkan air ke dalamnya, lalu letakkan kembali wadah tersebut pada skala yang sama. Bandingkan hasil pengukuran dan dapatkan rumus mencari massa air:
massa.- mс.=mв., di mana massa. - massa bejana dengan air (massa total), mс - massa bejana tanpa air.
Hal kedua yang perlu Anda temukan adalah air. Tuangkan air ke dalam bejana takar, lalu gunakan timbangan di atasnya untuk menentukan volume air yang terkandung di dalam bejana tersebut. Baru setelah itu, gunakan rumus untuk mencari massa jenis air:
=m/V
Eksperimen ini hanya dapat menentukan secara kasar massa jenis air. Namun, di bawah pengaruh faktor-faktor tertentu, hal ini bisa terjadi. Biasakan diri Anda dengan faktor-faktor terpenting ini.

Pada suhu air t=4 °C, air memiliki massa jenis ρ=1000 kg/m^3 atau 1 g/cm^3. Ketika berubah, kepadatannya juga berubah. Selain itu, faktor yang mempengaruhi kepadatan

Rumus yang digunakan dalam soal fisika yang menyangkut massa jenis, massa, dan volume.

Massa jenis sama dengan perbandingan massa suatu benda dengan volumenya. Kepadatan dilambangkan dengan huruf Yunani ρ (ro).

CONTOH PEMECAHAN MASALAH

Tugas No.1. Tentukan massa jenis susu jika 206 g susu menempati volume 200 cm3?

Tugas No.2. Tentukan volume sebuah batu bata jika massanya 5 kg?

Tugas No.3. Tentukan massa suatu bagian baja yang volumenya 120 cm3

Soal No. 4. Dimensi dua ubin persegi panjang adalah sama. Manakah yang mempunyai massa paling besar jika satu ubin terbuat dari besi tuang dan ubin lainnya terbuat dari baja?

Larutan: Dari tabel kepadatan zat (lihat di akhir halaman) kita tentukan massa jenis besi tuang ( ρ 2 = 7000kg/m3) lebih kecil dari kepadatan baja ( ρ 1 = 7800kg/m3). Akibatnya, satuan volume besi tuang mengandung massa yang lebih kecil daripada satuan volume baja, karena semakin rendah massa jenis suatu zat, semakin rendah massanya jika volume benda-benda tersebut sama.

Soal No. 5. Tentukan massa jenis kapur jika massa sepotong kapur yang bervolume 20 cm 3 sama dengan 48 g. Nyatakan massa jenis ini dalam kg/m 3 dan dalam g/cm 3.

Menjawab: Kepadatan kapur 2,4 gram/cm3, atau 2400kg/m3.

Tugas No.6. Berapa massa balok kayu ek yang panjangnya 5 m dan luas penampang 0,04 m 2?

MENJAWAB: 160kg.

LARUTAN. Dari rumus massa jenis diperoleh m = p V. Mengingat volume balok V = S aku, kita mendapatkan: m = hal S aku.

Kita hitung: m = 800 kg/m 3 0,04 m 2 5 m = 160 kg.

Tugas No.7. Sebuah balok bermassa 21,6 g mempunyai dimensi 4 x 2,5 x 0,8 cm. Tentukan bahan penyusunnya.

MENJAWAB: Batangnya terbuat dari aluminium.

Tugas No. 8 (peningkatan kesulitan). Sebuah kubus tembaga berongga dengan panjang rusuk a = 6 cm mempunyai massa m = 810 g. Berapakah tebal dinding kubus tersebut?

MENJAWAB: 5 mm.

SOLUSI: Volume kubus VK = a 3 = 216 cm3. Volume dinding V C dapat dihitung dengan mengetahui massa kubus m K dan kepadatan tembaga R: V C = m K / r = 91 cm3. Oleh karena itu, volume rongga V P = V K - V C = 125 cm3. Sejak 125 cm 3 = (5 cm) 3, rongganya berbentuk kubus dengan panjang rusuk b = 5cm. Oleh karena itu tebal dinding kubus adalah sama (a - b)/2 = (6 – 5)/2 = 0,5 cm.

Soal No. 9 (tingkat Olimpiade). Massa tabung reaksi yang berisi air adalah 50 g. Massa tabung reaksi yang sama diisi air, tetapi terdapat sepotong logam bermassa 12 g di dalamnya adalah 60,5 g. Tentukan massa jenis logam yang dimasukkan ke dalam tabung reaksi tersebut.

MENJAWAB: 8000kg/m3

LARUTAN: Jika sebagian air dari tabung reaksi tidak keluar, maka dalam hal ini massa total tabung reaksi, air dan sepotong logam di dalamnya adalah 50 g + 12 g = 62 g sesuai dengan kondisi soal, massa air dalam tabung reaksi yang berisi sepotong logam adalah 60,5 g. Oleh karena itu, massa air yang dipindahkan oleh logam tersebut adalah 1,5 g, yaitu 1/ 8 dari massa potongan logam. Jadi, massa jenis logam 8 kali lebih besar daripada massa jenis air.

Soal massa jenis, massa dan volume beserta penyelesaiannya. Tabel kepadatan zat.

Dalam dunia industri dan pertanian perlu diketahui massa jenis bahan yang digunakan, misalnya massa dan volume beton dihitung oleh pekerja beton berdasarkan massa jenisnya pada saat menuangkan pondasi, kolom, dinding, penyangga jembatan, lereng, bendungan. , dll. Massa jenis suatu zat adalah besaran fisis yang mencirikan berat suatu benda dibagi volumenya.

Diasumsikan bahwa tubuh itu kontinu, tanpa rongga atau campuran zat lain. Nilai berbagai zat ini tercermin dalam tabel referensi. Namun menarik untuk mengetahui bagaimana tabel tersebut diisi, bagaimana kepadatan zat yang tidak diketahui ditentukan. Cara paling sederhana untuk menentukan massa jenis zat:

Untuk cairan menggunakan hidrometer;

Untuk zat cair dan padat dengan cara mengukur volume dan massa serta menghitungnya menggunakan rumus.

Terkadang, karena bentuk benda yang tidak beraturan atau ukurannya yang besar, sulit atau bahkan tidak mungkin untuk menentukan volumenya dengan menggunakan penggaris atau gelas kimia. Kemudian timbul pertanyaan, bagaimana cara menentukan massa jenisnya tanpa menggunakan pengukuran volume, atau tidak mungkin menentukan massa suatu zat?

Tujuan kerja: Memecahkan masalah eksperimental untuk menentukan massa jenis berbagai zat.

Tujuan: 1) Mempelajari berbagai metode untuk menentukan massa jenis suatu zat yang dijelaskan dalam literatur

2) Ukur massa jenis beberapa zat menggunakan metode yang diusulkan dalam literatur dan perkirakan batas kesalahan setiap metode

3) Tentukan massa jenis zat yang tidak diketahui berdasarkan metode yang diidentifikasi.

4) Sajikan dalam bentuk tabel massa jenis larutan garam, gula dan

4 tembaga sulfat dengan berbagai konsentrasi.

Bahan dan metode penelitian: Penelitian dilakukan dengan bahan umum: larutan garam 10%, larutan tembaga sulfat 10%, air, alumunium, baja, dll. Untuk pengukuran digunakan instrumen kelas ketelitian 4: timbangan dengan beban, hidrometer , bejana penghubung dari pengukur tekanan cairan, serta sekumpulan badan kalorimetri. Percobaan dilakukan pada suhu ruangan (20-250C), di gedung sekolah, di ruang kelas fisika.

5 11. 3. Penentuan massa jenis zat cair a) Cara menimbang suatu benda di udara dan zat cair yang tidak diketahui

Tujuan: Menentukan massa jenis zat cair (larutan tembaga sulfat). Massa jenis ρ0 air adalah 1000 kg/m2.

Instrumen: Dinamometer, benang, bejana berisi air, bejana berisi cairan yang tidak diketahui, badan dari sekumpulan benda kalorimetri.

Kemajuan: Dengan menggunakan dinamometer, kita menentukan berat benda di udara (P1), di air (P2) dan di dalam cairan yang tidak diketahui (P3).

FA=ρgV - kekuatan

Archimedes Gaya Archimedes yang bekerja pada suatu benda di dalam air adalah sama dengan

FA=P1-P2, dan dalam cairan yang tidak diketahui:

Menurut hukum Archimedes, kita menulis

P1-P2=ρ0Vg, (1)

Memecahkan sistem persamaan (1) dan (2), kita menemukan massa jenis cairan yang tidak diketahui:

ρ=(P1-P3)/Vg, V=(P1-P2)/ρ0g, ρ=(P1-P3/P1-P2)ρ0.

ρ= (1H-0.6H/1H-0.7H)1000 kg/m3 = 400H kg/m3/0.3H=1333.(3) kg/m3 b) Metode perbandingan dengan massa jenis air

Peralatan: Wadah penghubung yang terbuat dari tabung kaca (dengan timbangan), tabung karet, gelas kimia, pipet, labu (atau toples kaca) berisi berbagai cairan.

Kemajuan pekerjaan: 1. Pasang karet gelang pada salah satu ujung kapal yang berkomunikasi.

6 tabung (setelah yang terakhir dijepit agar udara tidak masuk ke pembuluh komunikasi melaluinya).

2. Dengan menggunakan pipet, cairan uji dituangkan ke dalam bejana penghubung (sampai batas tertentu).

3. Tuang (sampai batas tertentu) air suling ke dalam gelas kimia.

4. Ujung bebas tabung karet dicelupkan (ke bawah) ke dalam gelas kimia (Gbr. 1). Dalam hal ini, ketinggian cairan di siku pembuluh yang berkomunikasi akan berubah (misalkan h1 adalah perbedaan ketinggian di siku)

5. Cairan yang diuji dituang keluar dari bejana penghubung dan di tempatnya dituangkan air suling sampai ketinggian sebelumnya.

6. Setelah menuangkan air dari gelas kimia, tuangkan cairan uji ke dalamnya sampai tanda sebelumnya.

7. Celupkan kembali ujung tabung karet yang bebas ke dalam gelas kimia dan temukan kembali perbedaan kadarnya.

Karena tinggi permukaan cairan berbanding terbalik dengan massa jenisnya, kita dapat menulis: h1/h2 = ρx/ρв, atau ρВ=h2ρВ/h1, dengan ρВ dan ρX masing-masing adalah massa jenis air suling dan cairan yang diteliti. .

h1= 3,5cm h2= 5cm

ρX= 5 cm / 3,5 cm 1000 kg/m3 = 1428 kg/m3

Dengan demikian, dengan mengetahui massa jenis zat cair, kita dapat mengetahui jenis zat cair apa yang kita pelajari. Dalam hal ini adalah tembaga sulfat.

7 2. Penentuan massa jenis zat padat a) Cara menimbang sampel di udara dan air

Peralatan: Timbangan dengan pemberat, gelas 0,5 liter, benang dan potongan kawat, benda uji (potongan alumunium, timah, granit, kayu, pelat kaca plexiglass, gabus).

Metode melakukan pekerjaan: Metode yang diusulkan memungkinkan Anda menentukan massa jenis zat apa pun (memiliki massa jenis lebih besar atau lebih kecil dari air) dengan menimbang sampel di udara dan air.

Misalkan m1 adalah massa benda yang diteliti. Maka beratnya di udara dapat dicari seperti ini:

Р =m1g, (1) dimana g adalah percepatan jatuh bebas. Ketika terendam air, tubuh ini mempunyai berat

Di sini FA adalah gaya Archimedean:

(V adalah volume air yang dipindahkan oleh benda, ρB adalah massa jenisnya).

Menyeimbangkan timbangan, kita mendapatkan:

P2=m2g, (4) dimana ta adalah massa beban yang harus diletakkan di sebelah kiri untuk menyeimbangkan timbangan. Dari (1) - (4) kita peroleh: m2=m1-ρвV (5)

Karena volume V sama dengan volume benda yang dicelupkan ke dalam air, kita dapat menulis:

V=m1/ρx (6) dimana ρx adalah massa jenis zat penyusun benda yang diteliti. Dari (5) dan (6) kita menemukan:

ρx=m1/(m1-m2)ρв (7)

Perintah kerja:

/. Massa jenis benda yang diteliti lebih besar daripada massa jenis air.

1. Tentukan massa m1 benda yang diteliti.

2. Ikat badan yang diteliti dengan benang pada sisi kiri panci dan turunkan ke dalam segelas air (sampai terendam seluruhnya).

3. Anak timbangan bermassa m2 yang diperlukan untuk menyeimbangkan timbangan ditempatkan pada cangkir yang sama.

4. Dengan menggunakan rumus (7), ditentukan massa jenis benda yang diteliti. Hasil pengukuran dicatat pada Tabel 1.

Tabel 1

Zat m1, 10-3 m2, 10-3 ρx, 103 ρy, 103 ε, %

kg kg kg m-3 kg m-3

Aluminium 21,85 13,65 2.664 2.698 1.2

Timah 62,4 53,85 7,2982 7,298 0,003

Granit 17,35 10,75 2,628 2. 5-3 5

Kaca Plexiglas 3,75 0,75 1,23 1,18 4.2

ya. Massa jenis benda yang diteliti lebih kecil dari massa jenis air.

1. Ukur massa m1 benda yang diteliti.

2. Badan dilekatkan secara kaku pada sisi kiri timbangan dengan menggunakan tiga potong kawat tembaga (diameter 0,5 - 0,7 mm; dua potong panjang 10 - 15 cm, satu - 30 - 35 cm). Untuk melakukan ini, ujung-ujungnya dipelintir menjadi satu bundel, di mana jarum baja (atau sepotong kawat runcing yang kaku) dipasang, dan ujung atas kabel pendek dipasang ke tonjolan cangkir timbangan (Gbr. 1). 2).

Seimbangkan timbangannya. Kemudian tubuh yang diteliti ditusuk dengan jarum.

3. Benda dicelupkan seluruhnya ke dalam air, dan beban bermassa m2 ditambahkan ke sisi kiri timbangan dan keseimbangan tercapai. Menurut rumusnya

ρx=m1/(m1+m2)ρx tentukan massa jenis benda yang diteliti. Hasil pengukuran dicatat pada Tabel 2.

Tabel 2

zat m3.10-3 m2.10-3 kg pх, 103 kgm-3 ρy, tabel. ε,%

Kayu Gabus 3,7 22,5 0,14 0,2 30

20 25 0,44 0,45 2.2 b) Metode berdasarkan kondisi terapung benda.

Peralatan: sepotong plastisin, bejana silinder berisi air

(ρ = 1 g/cm3), penggaris.

Kemajuan pekerjaan: 1. Kami merendam sepotong plastisin ke dalam bejana berisi air dan mengukur dengan penggaris perubahan kadar h1 cairan di dalam bejana.

2. Kami membuat "perahu" dari plastisin dan membiarkannya mengapung di bejana berisi air. Kami mengukur kembali perubahan level h2 cairan.

3. Temukan massa jenis plastisin menggunakan rumus:

ρlapisan = mlayer/Vlayer = ρSh2 / Sh1 = ρВh2/h1

lapisan = ρВh2/h1 h1 = 2mm h2 = 4mm

ρplast =1000 kg/m3 4mm / 2mm = 2000 kg/m3

Menentukan massa jenis suatu zat yang tidak diketahui

Sasaran: Menentukan massa jenis zat X yang tidak diketahui dalam wujud padat. Zat X tidak larut dalam air dan tidak bereaksi kimia dengannya.

Peralatan: Gelas beaker berisi air, tabung reaksi, penggaris takar, zat X yang tidak diketahui berbentuk potongan-potongan kecil.

Kemajuan pekerjaan: Pertama, kita masukkan hanya zat X yang tidak diketahui ke dalam tabung reaksi dan catat kedalaman H perendaman tabung reaksi. Kemudian kita keluarkan zat X dari tabung reaksi dan tuangkan air secukupnya sehingga kedalaman perendaman H pada percobaan kedua sama persis dengan percobaan pertama. Dalam hal ini, massa mв air dalam tabung reaksi pada percobaan kedua sama dengan massa mх zat yang tidak diketahui pada percobaan pertama: mв = mX

Massa jenis ρX suatu zat X dapat dihitung menggunakan persamaan ρX = mX/VX = mB/VX. Untuk mengurangi kemungkinan kesalahan pengukuran saat menentukan kedalaman perendaman H tabung reaksi, kita akan menggunakan teknik berikut.

Tuang air secukupnya ke dalam gelas hingga ketinggiannya kira-kira 1 cm di bawah tepinya. Dengan memuat tabung reaksi dengan zat X yang tidak diketahui dalam porsi kecil, kita akan mencapai kedalaman pencelupan sehingga tepi atas tabung reaksi sejajar dengan tepi atas bejana. Posisi tabung reaksi ini dapat ditentukan dengan sangat akurat menggunakan penggaris yang diletakkan di atas kaca.

Setelah mengganti zat yang tidak diketahui dengan air, kita akan mencapai kedalaman perendaman yang persis sama pada tabung reaksi dengan menambahkan air secara bertahap ke dalamnya.

Mari kita ukur tinggi h1 permukaan air dalam tabung reaksi. Volume air dalam tabung reaksi adalah

VВ= Sh1, dimana S adalah luas penampang bagian dalam tabung reaksi. Mari kita turunkan zat yang tidak diketahui yang digunakan sebelumnya dalam percobaan ke dalam tabung reaksi berisi air dan mengukur ketinggian permukaan air h2 di dalamnya. Volume zat Vx dapat dinyatakan melalui luas S penampang bagian dalam tabung reaksi dan perubahan ketinggian muka air h2 - h1 dalam tabung reaksi ketika zat diturunkan ke dalam air:

Massa jenis materi ρX sama dengan

ρX = mX/VX = mВ/VX = ρВВВ/VX=ρВSh1/(S(h2-h1)),

ρX = ρВh1/(h2-h1).

jam1 =3. 3 cm tinggi2 = 3,8 cm

ρX = 1000kg/m3

ρX =1000kg/m3 3,3 cm/(3,8 cm-3,3 cm) = 3,3 cm

1000 kg/m3 / 0,5 cm = 6,6 cm 1000 kg/m3 = 6600 kg/m3

Membandingkan hasil kami dengan data tabel, kami dapat berasumsi bahwa zat yang tidak diketahui tersebut adalah seng.

Penentuan massa jenis cairan dengan konsentrasi berbeda

Tujuan: Menentukan massa jenis larutan garam, gula dan tembaga sulfat dengan konsentrasi berbeda. Buat tabel berdasarkan data yang diperoleh. Peralatan: Timbangan dengan anak timbangan, tabung reaksi (250 ml), cup alumunium.

Bahan : Gula, garam, tembaga sulfat. Kemajuan pekerjaan: a) Larutan garam

Untuk mendapatkan larutan dengan konsentrasi berbeda, Anda perlu menambahkan satu sendok teh (5,6 g) garam ke dalam air. Setelah setiap sendok, Anda perlu mengukur berat dan volume larutan yang dihasilkan, dengan memperhitungkan bahwa m gelas = 44,75 g.

Di laboratorium kimia seringkali diperlukan penentuan massa jenis. Dalam literatur tahun-tahun sebelumnya dan dalam buku referensi terbitan lama, diberikan tabel gravitasi spesifik larutan dan benda padat. Besaran ini digunakan sebagai pengganti massa jenis, yang merupakan salah satu besaran fisika terpenting yang mencirikan sifat-sifat materi.

Massa jenis suatu zat adalah perbandingan massa suatu benda dengan volumenya:

Oleh karena itu, massa jenis suatu zat dinyatakan * dalam g/cm3. Berat jenis y adalah perbandingan berat (gravitasi) suatu zat terhadap volumenya:

Massa jenis dan berat jenis suatu zat memiliki hubungan yang sama satu sama lain seperti massa dan berat, yaitu.

di mana g adalah nilai lokal percepatan gravitasi saat jatuh bebas. Jadi, dimensi berat jenis "(g/cm2 detik2) dan massa jenis (g/cm3), serta nilai numeriknya yang dinyatakan dalam sistem satuan yang sama, berbeda satu sama lain*.

Massa jenis suatu benda tidak bergantung pada lokasinya di Bumi, sedangkan berat jenisnya bervariasi bergantung pada lokasi pengukurannya di Bumi.

Dalam beberapa kasus, mereka lebih suka menggunakan apa yang disebut massa jenis relatif, yaitu rasio massa jenis suatu zat terhadap massa jenis zat lain dalam kondisi tertentu. Kepadatan relatif dinyatakan sebagai angka abstrak.

Massa jenis relatif d zat cair dan padat biasanya ditentukan dalam kaitannya dengan massa jenis air suling:

Tentu saja p dan pb harus dinyatakan dalam satuan yang sama.

Massa jenis relatif d juga dapat dinyatakan sebagai perbandingan massa suatu zat yang diambil dengan massa air suling yang diambil dalam volume yang sama dengan zat tersebut, dalam kondisi tertentu yang konstan.

Karena nilai numerik massa jenis relatif dan berat jenis relatif pada kondisi konstan yang ditentukan adalah sama, Anda dapat menggunakan tabel berat jenis relatif dalam buku referensi dengan cara yang sama seperti tabel massa jenis.

Massa jenis relatif adalah nilai konstan untuk setiap zat yang homogen secara kimia dan untuk larutan pada suhu tertentu. Oleh karena itu, menurut

* Dalam beberapa kasus, kepadatan dinyatakan dalam g/ml. Perbedaan antara nilai kepadatan numerik yang dinyatakan dalam g/cm3 dan g/ml sangat kecil. Ini harus diperhitungkan hanya ketika bekerja dengan ketelitian ekstrim.

Oleh karena itu, dalam banyak kasus, kepadatan relatif dapat digunakan untuk menilai konsentrasi suatu zat dalam suatu larutan.

* Dalam sistem teknis satuan (MKXCC). yang satuan dasarnya bukanlah satuan massa, melainkan satuan gaya - kilogram-gaya (kg atau kgf), berat jenis dinyatakan dalam kg/m3 atau G/cm3. Perlu dicatat bahwa nilai numerik berat jenis, diukur dalam G/cm3, dan massa jenis, diukur dalam g/cm3, adalah sama, yang sering menyebabkan kebingungan dalam konsep “massa jenis” dan “berat jenis”.

Biasanya, massa jenis suatu larutan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi zat terlarut (jika zat terlarut itu sendiri mempunyai massa jenis lebih besar daripada pelarut). Namun ada zat yang kenaikan massa jenisnya seiring bertambahnya konsentrasi hanya sampai batas tertentu, setelah itu terjadi penurunan massa jenis seiring bertambahnya konsentrasi.

Misalnya asam sulfat yang mempunyai massa jenis paling tinggi yaitu 1,8415 pada konsentrasi 97,35%. Peningkatan konsentrasi lebih lanjut disertai dengan penurunan kepadatan menjadi 1,8315, yang setara dengan 99,31%.

Asam asetat mempunyai massa jenis maksimum pada konsentrasi 77-79%, dan asam asetat 100% mempunyai massa jenis yang sama dengan 41%.

Kepadatan relatif tergantung pada suhu di mana ia ditentukan. Oleh karena itu, mereka selalu menunjukkan suhu saat penentuan dilakukan dan suhu air (volume diambil sebagai satuan). Dalam buku referensi hal ini ditunjukkan dengan menggunakan indeks yang sesuai, misalnya eft; sebutan yang diberikan menunjukkan bahwa massa jenis relatif ditentukan pada suhu 2O0C dan massa jenis air pada suhu 4°C diambil sebagai satuan perbandingan. Ada juga indeks lain yang menunjukkan kondisi di mana kepadatan relatif ditentukan , misalnya R4 Ul, dll.

Perubahan massa jenis relatif asam sulfat 90% tergantung pada suhu lingkungan diberikan di bawah ini:

Kepadatan relatif berkurang dengan meningkatnya suhu, dan meningkat dengan menurunnya suhu.

Saat menentukan kepadatan relatif, perlu diperhatikan suhu di mana pengukuran dilakukan, dan membandingkan nilai yang diperoleh dengan data tabel yang ditentukan pada suhu yang sama.

Jika pengukuran tidak dilakukan pada suhu yang tertera pada buku referensi, maka. koreksi diperkenalkan, dihitung sebagai perubahan rata-rata kepadatan relatif per derajat. Misalnya, jika dalam interval antara 15 dan 20 0C massa jenis relatif asam sulfat 90% berkurang sebesar 1,8198-1,8144 = 0,0054, maka rata-rata kita dapat berasumsi bahwa dengan perubahan suhu 1 0C (di atas 15 0C) massa jenis relatif berkurang sebesar 0,0054 : 5 = 0,0011.

Jadi, jika penentuan dilakukan pada 18 0C, maka massa jenis relatif larutan yang ditentukan harus sama dengan:

Namun, untuk melakukan koreksi suhu terhadap kepadatan relatif, akan lebih mudah menggunakan nomogram di bawah ini (Gbr. 488). Selain itu, nomogram ini memungkinkan kepadatan relatif yang diketahui, dihitung pada suhu standar 20 ° C, untuk menentukan secara kasar kepadatan relatif pada suhu lain, yang terkadang diperlukan hidrometer, piknometer, timbangan khusus, dan lain-lain.

Penentuan massa jenis relatif menggunakan hidrometer.

Untuk menentukan dengan cepat kepadatan relatif suatu cairan, digunakan apa yang disebut hidrometer (Gbr. 489). Ini adalah tabung kaca (Gbr. 489, a), mengembang di bagian bawah dan di ujungnya memiliki wadah kaca berisi tembakan atau massa khusus (lebih jarang - merkuri). Di bagian atas hidrometer yang sempit terdapat skala dengan pembagian. Semakin rendah massa jenis relatif zat cair, semakin dalam hidrometer tenggelam ke dalamnya. Oleh karena itu, pada skalanya, nilai kepadatan relatif terkecil yang dapat ditentukan oleh hidrometer ini ditunjukkan di bagian atas, dan nilai terbesar di bagian bawah. Misalnya untuk hidrometer untuk zat cair yang massa jenis relatifnya kurang dari satu, nilainya di bawah 1.000, di atas 0.990, bahkan di atas 0.980, dan seterusnya.

Jarak antar angka dibagi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil, sehingga kepadatan relatif dapat ditentukan dengan akurasi hingga tempat desimal ketiga. Untuk hidrometer yang paling akurat, skalanya mencakup nilai kepadatan relatif dalam kisaran 0,2-0,4 unit (misalnya, untuk menentukan kepadatan dari 1.000 hingga 1.200, dari 1.200 hingga 1.400, dll.). Hidrometer semacam itu biasanya dijual dalam bentuk kit, yang memungkinkan penentuan kepadatan relatif dalam rentang yang luas.

Nomogram untuk memperkenalkan koreksi suhu

Terkadang hidrometer dilengkapi dengan termometer (Gbr. 489.6), yang memungkinkan pengukuran suhu secara bersamaan di mana penentuan dilakukan. Untuk menentukan massa jenis relatif dengan menggunakan hidrometer, cairan dituangkan ke dalam silinder kaca (Gbr. 490) dengan kapasitas minimal 0,5 liter, bentuknya mirip dengan silinder ukur, tetapi tanpa cerat atau bagian. Ukuran silinder harus sesuai dengan ukuran hidrometer. Anda tidak boleh menuangkan cairan ke dalam silinder sampai penuh, karena jika hidrometer dibenamkan, cairan bisa meluap. Hal ini bahkan bisa berbahaya ketika mengukur massa jenis asam pekat atau basa pekat, dll. Oleh karena itu, ketinggian cairan di dalam silinder harus beberapa sentimeter di bawah tepi silinder.

Kadang-kadang silinder untuk menentukan massa jenis mempunyai alur di bagian atas yang letaknya konsentris, sehingga jika cairan meluap pada saat hidrometer dicelupkan, tidak akan tumpah ke atas meja.

Untuk menentukan massa jenis relatif, terdapat instrumen khusus yang menjaga tingkat cairan di dalam silinder tetap konstan. Diagram salah satu perangkat ini ditunjukkan pada Gambar. 491. Ini adalah silinder 2, yang mempunyai tabung keluar 3 pada ketinggian tertentu untuk mengalirkan cairan yang dipindahkan oleh hidrometer ketika dicelupkan ke dalam cairan. Cairan yang dipindahkan memasuki tabung 4, yang memiliki keran 5, yang melaluinya cairan dapat dialirkan. Silinder dapat diisi dengan cairan uji melalui tabung penyeimbang / yang mempunyai perpanjangan silinder di bagian atasnya.

§ 9. Berapa massa jenis materi?

Apa maksudnya ketika mereka mengatakan: seberat timah atau seringan bulu? Jelas bahwa sebutir timah akan ringan, dan pada saat yang sama, segunung bulu akan memiliki massa yang cukup besar. Mereka yang menggunakan perbandingan seperti itu bukan berarti massa benda, melainkan beberapa ciri lainnya.

Seringkali dalam kehidupan Anda dapat menemukan benda-benda yang memiliki volume yang sama tetapi massanya berbeda. Misalnya tomat dan bola kecil. Dan di toko tersebut terdapat banyak pilihan barang yang massanya sama tetapi volumenya berbeda, misalnya sebungkus mentega dan sebungkus batang jagung. Oleh karena itu, benda dengan massa yang sama dapat memiliki volume yang berbeda, dan benda dengan volume yang sama dapat berbeda massanya. Artinya ada besaran fisis tertentu yang menghubungkan kedua sifat tersebut. Kuantitas ini disebut kepadatan (dilambangkan dengan huruf alfabet Yunani ρ - rho).

Massa jenis adalah besaran fisika yang secara numerik sama dengan massa 1 cm3 suatu zat. Satuan kepadatan kg/m3 atau gram/cm3. Dengan demikian, massa jenis suatu zat tidak berubah dalam kondisi konstan dan tidak bergantung pada volume benda.

Ada beberapa cara untuk menentukan massa jenis suatu zat. Salah satu caranya adalah dengan menentukan massa suatu zat dengan menimbang dan mengukur volume yang ditempatinya. Dengan menggunakan nilai yang diperoleh, Anda dapat menghitung massa jenis dengan membagi massa benda dengan volumenya.

Berat badan T

Kepadatan = ----- atau ρ = --

Volume tubuh V

Massa jenis suatu zat tidak selalu perlu dihitung. Jadi, untuk mengukur massa jenis suatu zat cair ada alatnya - hidrometer. Itu direndam dalam cairan. Tergantung pada kepadatan cairan, hidrometer direndam di dalamnya hingga kedalaman yang berbeda.

Mengetahui massa jenis suatu zat dan volume suatu benda, Anda dapat menghitung massa suatu benda dan melakukannya tanpa timbangan, t = V* ρ

Mengetahui massa jenis suatu zat dan massa suatu benda, mudah untuk menghitung volumenya.

V=M/ρ

Hal ini sangat berguna bila bentuk tubuh yang diteliti rumit, misalnya cangkang siput atau pecahan mineral.

Sedikit sejarah. Dengan cara inilah Archimedes yang terkenal menangkap kebohongan pembuat perhiasan Syracuse, yang membuatkan mahkota yang tidak terbuat dari emas murni untuk Raja Heron 250 tahun SM. Massa jenis material mahkota ternyata lebih kecil dibandingkan massa jenis emas. Penjual perhiasan tidak mengetahui wahyu tersebut, karena bentuk mahkotanya sangat rumit.

Kepadatan berbagai zat ditentukan dan dimasukkan ke dalam tabel khusus. Anda memiliki tabel seperti itu di buku catatan lokakarya Anda di halaman 22.

Dari tabel yang diberikan pada buku catatan lokakarya, terlihat jelas bahwa zat dalam wujud gas memiliki massa jenis paling rendah; yang terbesar adalah zat dalam keadaan padat. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa molekul-molekul dalam gas letaknya berjauhan, dan molekul-molekul dalam padatan letaknya berdekatan. Oleh karena itu, massa jenis suatu zat berkaitan dengan seberapa dekat atau jauh jarak molekulnya. Dan molekul-molekul zat yang berbeda itu sendiri berbeda dalam massa dan ukurannya.

Zat yang berbeda mempunyai kepadatan yang berbeda, yang bergantung pada massa dan ukuran molekul, serta posisi relatifnya. Massa jenis suatu zat dapat dihitung dengan mengetahui massa dan volume bendanya. Untuk mengukur massa jenis zat cair, terdapat alat yang disebut hidrometer, dan telah disusun tabel khusus untuk menentukan massa jenis berbagai zat.

Hidrometer * Massa jenis zat

Uji pengetahuan Anda

1. Besaran fisika apa yang disebut massa jenis suatu zat?

2. Besaran apa yang perlu diketahui untuk menghitung massa jenis suatu zat?

3. Alat apa yang dapat menentukan massa jenis suatu zat cair? Bagaimana cara membangunnya?

4. Dengan menggunakan tabel massa jenis zat, tentukan massa jenis: aluminium, air suling, madu.

5. Dengan menggunakan tabel massa jenis zat, sebutkan:

a) zat dengan massa jenis paling tinggi;

b) dengan kepadatan paling rendah;

c) dengan massa jenis lebih besar dari air suling.

B. Di alam, zat dengan massa jenis berbeda sering berinteraksi. Dengan menggunakan tabel massa jenis zat, jelaskan alasannya:

a) es selalu berada di permukaan air;

b) lapisan bensin mengapung di permukaan genangan air;

c) apakah lebih mudah bagi seseorang untuk berenang di air laut daripada di air tawar?