Bagaimana Kepadatan, Massa & Volume Terkait?

​Massa jenismenggambarkan perbandingan massa dengan volume suatu benda atau zat.Massamengukur ketahanan suatu material untuk dipercepat ketika sebuah gaya bekerja padanya. Menurut hukum kedua Newton tentang gerak (F = ma), gaya total yang bekerja pada suatu benda sama dengan hasil kali massanya dengan percepatan.

Definisi formal massa ini memungkinkan Anda memasukkannya ke dalam konteks lain seperti menghitung energi, momentum, gaya sentripetal, dan gaya gravitasi. Karena gravitasi hampir sama di permukaan bumi, berat menjadi indikator massa yang baik. Menambah dan mengurangi jumlah bahan yang diukur menambah dan mengurangi massa zat.

• Massa jenis suatu benda adalah perbandingan massa dengan volume suatu benda. Massa adalah seberapa besar ia menolak percepatan ketika gaya diterapkan padanya dan umumnya berarti berapa banyak benda atau zat yang ada. Volume menggambarkan berapa banyak ruang yang dibutuhkan suatu benda. Kuantitas ini dapat digunakan dalam menentukan tekanan, suhu dan fitur lain dari gas, padatan dan cairan.

Ada hubungan yang jelas antara massa, kepadatan dan volume. Tidak seperti massa dan volume, peningkatan jumlah material yang diukur tidak menambah atau mengurangi kepadatan. Dengan kata lain, menambah jumlah air tawar dari 10 gram menjadi 100 gram juga akan mengubah volume dari 10 mililiter menjadi 100 mililiter tetapi densitasnya tetap 1 gram per mililiter (100 g 100 mL = 1 g/mL).

Hal ini membuat densitas menjadi properti yang berguna dalam mengidentifikasi banyak zat. Namun, karena volume menyimpang dengan perubahan suhu dan tekanan, kepadatan juga dapat berubah dengan suhu dan tekanan.

Untuk massa tertentu danvolume,berapa banyak ruang fisik yang dibutuhkan suatu bahan, dari suatu benda atau zat, kerapatannya tetap konstan pada suhu dan tekanan tertentu. Persamaan untuk hubungan ini adalah

di manaρ(rho) adalah kerapatan,sayaadalah massa danVadalah volume, menjadikan satuan massa jenis kg/m³. Kebalikan dari kepadatan (1/ρ) dikenal sebagaivolume tertentu, diukur dalam m³ /kg.

Volume menggambarkan seberapa banyak ruang yang ditempati suatu zat dan dinyatakan dalam liter (SI) atau galon (bahasa Inggris). Volume suatu zat ditentukan oleh seberapa banyak materi yang ada dan seberapa dekat partikel materi tersebut dikemas bersama.

Akibatnya, suhu dan tekanan dapat sangat mempengaruhi volume suatu zat, terutama gas. Seperti halnya massa, bertambah dan berkurang jumlah materi juga bertambah dan berkurang volumenya.

Untuk gas, volume selalu sama dengan wadah tempat gas itu berada. Ini berarti bahwa, untuk gas, Anda dapat menghubungkan volume dengan suhu, tekanan, dan kerapatan menggunakan hukum gas ideal

di manaPadalah tekanan dalam atm (satuan atmosfer),Vadalah volume dalam m³ (meter kubik),tidakadalah jumlah mol gas,Radalah konstanta gas universal (R= 8,314 J/(mol x K)) danTadalah suhu gas dalam Kelvin.

•••Syed Hussain Ather

Tiga hukum lagi menjelaskan hubungan antara volume, tekanan dan suhu ketika mereka berubah ketika semua besaran lainnya tetap konstan. Persamaan tersebut masing-masing dikenal sebagai Hukum Boyle, Hukum Gay-Lussac dan Hukum Charles.

Dalam setiap hukum, variabel tangan kiri menggambarkan volume, tekanan dan suhu pada titik awal waktu sementara variabel tangan kanan menggambarkannya pada titik waktu berikutnya. Suhu konstan untuk Hukum Boyle, volume konstan untuk Hukum Gay-Lussac dan tekanan konstan untuk Hukum Charles.

Ketiga hukum ini mengikuti prinsip yang sama dari hukum gas ideal, tetapi menggambarkan perubahan dalam konteks baik suhu, tekanan, atau volume tetap konstan.

Meskipun orang umumnya menggunakan massa untuk merujuk pada berapa banyak zat yang ada atau seberapa berat suatu zat, berbagai cara orang mengacu pada massa fenomena ilmiah yang berbeda berarti bahwa massa membutuhkan definisi yang lebih terpadu yang mencakup semua nya menggunakan.

Para ilmuwan biasanya berbicara tentang partikel subatomik, seperti elektron, boson atau foton, yang memiliki massa yang sangat kecil. Tetapi massa partikel-partikel ini sebenarnya hanyalah energi. Sementara massa proton dan neutron disimpan dalam gluon (bahan yang menyatukan proton dan neutron), massa elektron jauh lebih dapat diabaikan mengingat elektron sekitar 2.000 kali lebih ringan daripada proton dan neutron.

Gluon bertanggung jawab atas gaya nuklir kuat, salah satu dari empat gaya fundamental alam semesta di samping gaya elektromagnetik, gaya gravitasi dan gaya nuklir lemah, dalam menjaga neutron dan proton terikat bersama.

Meskipun ukuran seluruh alam semesta tidak diketahui secara pasti, alam semesta yang dapat diamati, materi di alam semesta yang telah dipelajari para ilmuwan, memiliki massa sekitar 2 x 10⁵⁵ g, sekitar 25 miliar galaksi seukuran Bima Sakti. Ini mencakup 14 miliar tahun cahaya termasuk materi gelap, materi yang para ilmuwan tidak sepenuhnya yakin terbuat dari apa dan materi bercahaya, yang menjelaskan bintang dan galaksi. Kepadatan alam semesta adalah sekitar 3 x 10^-30 g/cm³.

Para ilmuwan datang dengan perkiraan ini dengan mengamati perubahan pada Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (artefak radiasi elektromagnetik dari tahap primitif alam semesta), superkluster (gugus galaksi) dan nukleosintesis Big Bang (produksi inti non-hidrogen selama tahap awal alam semesta).

Para ilmuwan mempelajari ciri-ciri alam semesta ini untuk menentukan nasibnya, apakah ia akan terus berkembang atau pada titik tertentu runtuh dengan sendirinya. Ketika alam semesta terus mengembang, para ilmuwan dulu berpikir bahwa gaya gravitasi memberi benda-benda gaya tarik menarik antara satu sama lain untuk memperlambat ekspansi.

Namun pada tahun 1998, pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble terhadap supernova jauh menunjukkan bahwa alam semesta sedang ekspansi alam semesta telah meningkat seiring waktu. Meskipun para ilmuwan belum mengetahui apa sebenarnya yang menyebabkan percepatan, ekspansi ini percepatan membuat para ilmuwan berteori bahwa energi gelap, nama untuk fenomena yang tidak diketahui ini, akan akun untuk ini.

Masih ada banyak misteri tentang massa di alam semesta, dan mereka menjelaskan sebagian besar massa alam semesta. Sekitar 70% dari energi massa di alam semesta berasal dari energi gelap dan sekitar 25% dari materi gelap. Hanya sekitar 5% yang berasal dari materi biasa. Gambar-gambar terperinci dari berbagai jenis massa di alam semesta ini menunjukkan betapa bervariasinya massa dalam konteks ilmiah yang berbeda.

Gaya gravitasi suatu benda di dalam air dankekuatan apungyang membuatnya tetap ke atas menentukan apakah suatu benda mengapung atau tenggelam. Jika gaya apung atau massa jenis benda lebih besar daripada gaya cair, benda tersebut mengapung, dan jika tidak, ia tenggelam.

Densitas baja jauh lebih tinggi daripada densitas air tetapi dibentuk dengan tepat, densitas dapat dikurangi dengan ruang udara, menciptakan kapal baja. Massa jenis air yang lebih besar dari massa jenis es juga menjelaskan mengapa es mengapung di air.

​Berat jenisadalah densitas suatu zat dibagi dengan densitas zat referensi. Referensi ini adalah udara tanpa air untuk gas atau air tawar untuk cairan dan padatan.