Bahan mengapung atau tenggelam terutama berdasarkan kepadatan. Karena es batu sedikit kurang padat daripada air, es batu mengapung di air. Karena baja kurang padat daripada merkuri tetapi lebih padat daripada air, bantalan bola baja mengapung di merkuri cair tetapi tenggelam dalam air. Memahami kepadatan dimulai dengan memahami cara menghitungnya.
Definisi dan Rumus Kepadatan
Kepadatan adalah rasio massa terhadap volume suatu benda, dan dengan demikian, kerapatan adalah nilai yang dihitung daripada diukur. Menemukan kepadatan membutuhkan pengukuran massa dan volume suatu benda. Massa jenis digunakan untuk menggambarkan benda padat, cair, dan gas.
Rumus massa jenis dalam kimia adalah massa jenis sama dengan massasayadibagi volumeV. Kepadatan dapat diwakili olehDatau dengan huruf Yunani rho (ρ), sehingga rumusnya dapat ditulis sebagai:
D= \frac{M}{V} \\ \text{or} \;ρ= \frac{M}{V}
Dalam geologi, berat jenis digunakan lebih dari kepadatan, tetapi keduanya terkait erat. Berat jenis terdiri dari massa jenis benda dibagi dengan massa jenis air (1,0 g/cm3), menghasilkan nilai tak berdimensi.
Satuan Kepadatan
Untuk padatan, satuan massa jenis dalam sistem metrik biasanya dinyatakan sebagai gram (massa) per sentimeter kubik (volume) yang ditulis sebagai g/cm3. Kepadatan juga dapat dilaporkan sebagai kilogram per meter kubik (kg/m3), kilogram per sentimeter kubik (kg/cm3) atau gram per meter kubik (g/m3).
Lebih jarang, kepadatan dapat dilaporkan sebagai pound (massa) per kaki kubik (volume), ditulis sebagai lb/ft3, pound per inci kubik (lb/in3) atau pound per yard kubik (lb/yd3).
Untuk cairan, kerapatan paling sering dilaporkan sebagai gram per mililiter (g/mL), sedangkan kerapatan gas biasanya dilaporkan sebagai gram per liter (g/L). Densitas cairan dan gas berubah dengan tekanan dan suhu, bagaimanapun, secara umum akan dilaporkan dalam hal tekanan standar (satu atmosfer) dan suhu (25 ° C untuk cairan dan 0 ° C untuk gas).
Mengukur Massa
Menemukan massa padatan membutuhkan penggunaan neraca tiga balok atau skala elektronik yang mengukur massa. Tempatkan sampel pada baki, kemudian ikuti prosedur alat untuk menemukan massa. Jika mengukur massa bubuk atau cairan, pertama-tama cari massa wadah, lalu tambahkan bubuk atau cairan dan ukur massa totalnya, sebelum mengurangi massa wadah.
Mengukur Volume
Menemukan volume poligon biasa hanya membutuhkan pengukuran dimensi padatan dan mencari rumus untuk bentuknya. Misalnya, sebuah balok persegi panjang berukuran 10 sentimeter kali 5 sentimeter kali 2 sentimeter memiliki volume 10 × 5 × 2 atau 100 sentimeter kubik.
Mencari volume benda padat yang bentuknya tidak beraturan menggunakan prinsip perpindahan Archimedes. Ukur sejumlah air yang diketahui ke dalam gelas ukur, tempatkan benda yang bentuknya tidak beraturan ke dalam silinder dan baca gelas ukur untuk menentukan perubahan volume. Air yang dipindahkan, ditunjukkan oleh perubahan pembacaan pada gelas ukur, sama dengan volume benda yang dimasukkan.
Untuk zat cair, volume dapat diukur secara langsung menggunakan gelas ukur.
Perhitungan untuk Menemukan Kepadatan
Untuk menemukan kerapatan, bagi massa yang diukur dengan volume yang diukur (D = saya ÷ V).
Contoh Rumus Massa Jenis: Padatan
Jika sebuah kubus dari bahan berukuran 1 sentimeter di setiap sisi memiliki massa 7,90 gram, perhitungan kepadatannya menjadi:
D= \frac{7.90\;\text{g}}{1 \;\text{cm} × 1\;\text{cm} × 1 \;\text{cm}} = 7.90 \;\text{g /cm}^3
Bahannya kemungkinan besar besi.
Massa suatu benda yang bentuknya tidak beraturan diukur sebagai 211,4 gram. Volume air yang dipindahkan sama dengan 20 mililiter. Karena satu mililiter air menempati satu sentimeter kubik volume, volume benda sama dengan 20 sentimeter kubik. Melengkapi rumus menunjukkan
D= \frac{211.4\;\text{g}}{20 \;\text{cm}^3} = 10,57 \;\text{g/cm}^3
Bahannya kemungkinan besar perak.
Contoh Rumus Massa Jenis: Cairan
Sebuah cairan dengan volume 50 mililiter (mL) memiliki massa 63 gram (g). Begitu
D= \frac{63\;\text{g}}{50 \;\text{mL}} = 1,26 \;\text{g/mL}
Cairan tersebut kemungkinan besar adalah gliserin.
Cairan dengan massa terukur 338,75 gram menempati volume 25 mililiter. Melengkapi rumus kepadatan menunjukkan
D= \frac{338.75\;\text{g}}{25 \;\text{mL}} = 13.55 \;\text{g/mL}
Cairannya mungkin merkuri.
Kalkulator Rumus Massa Jenis Online
Kalkulator rumus kepadatan online tersedia. Namun, dua dari tiga variabel (massa, volume atau densitas) harus diketahui (Lihat Sumberdaya).