Contoh Cara Kerja Kepadatan

Dalam penggunaan sehari-hari, kata "kepadatan" biasanya mengacu pada keadaan padat, seperti dalam "lalu lintas adalah padat," atau "orang itu terlalu padat untuk memahami Anda." Definisi kepadatan (D) dalam sains jauh lebih banyak spesifik. Ini adalah jumlah massa (m) yang menempati volume tertentu (v). Secara matematis, D = m/v. Kepadatan berlaku untuk materi dalam keadaan padat, cair dan gas, dan – tidak mengherankan di sini – padatan lebih padat daripada cairan (biasanya), dan cairan lebih padat daripada gas.

Pada tingkat mikroskopis, kerapatan adalah ukuran seberapa rapat atom-atom yang menyusun zat tertentu. Jika dua benda menempati volume yang sama, yang lebih padat lebih berat karena lebih banyak atom yang dikemas bersama dalam ruang yang sama. Kepadatan dipengaruhi oleh suhu, dan juga dipengaruhi oleh tekanan sekitar, meskipun ketergantungan ini paling menonjol dalam keadaan gas. Perbedaan kepadatan mendorong dunia; hidup tidak akan sama tanpa mereka.

Air memiliki massa jenis 1 kilogram per meter kubik. Jika itu terdengar seperti kebetulan, itu tidak. Satuan metrik massa didasarkan pada massa jenis air. Kebanyakan minyak kurang padat daripada air, dan itulah sebabnya mereka mengapung. Setiap kali Anda mencampur dua cairan atau gas, yang lebih padat jatuh ke dasar wadah, asalkan tidak larut dan membentuk larutan. Alasannya sederhana. Gravitasi memberikan gaya yang lebih kuat pada material padat. Fakta bahwa minyak tidak larut dalam air dan mengapung memungkinkan pembersihan setelah tumpahan minyak dalam jumlah besar. Pekerja biasanya mengambil minyak dengan cara mengeluarkannya dari permukaan air.

Tiup balon dengan udara dari paru-paru Anda, dan balon akan duduk dengan gembira di atas meja atau kursi sampai seseorang melemparkannya ke udara. Meski begitu, ia mungkin mengapung di arus udara untuk sementara waktu, tetapi pada akhirnya akan jatuh ke tanah. Isi dengan volume helium yang sama, dan Anda harus mengikatnya dengan tali agar tidak hanyut. Itu karena, dibandingkan dengan molekul oksigen dan nitrogen di udara, molekul helium sangat ringan. Faktanya, helium kira-kira 10 kali lebih rapat daripada udara. Balon akan melayang jauh lebih cepat jika Anda mengisinya dengan hidrogen, yang lebih seperti 100 kali lebih padat daripada udara, tetapi gas hidrogen sangat mudah terbakar. Itu sebabnya mereka tidak menggunakannya untuk mengisi balon di karnaval.

Tambahkan panas ke udara dan molekul terbang dengan lebih banyak energi, membuat lebih banyak ruang di antara mereka. Dengan kata lain, udara menjadi kurang padat, sehingga memiliki kecenderungan untuk naik. Namun, suhu di troposfer semakin dingin dengan ketinggian, sehingga ada lebih banyak udara dingin di ketinggian yang lebih tinggi, dan cenderung turun. Pergerakan konstan udara dingin jatuh dan udara hangat naik menciptakan arus udara dan angin yang mendorong cuaca di planet ini.

Variasi suhu di lautan juga menciptakan perbedaan kepadatan yang mendorong arus, tetapi variasi salinitas sama pentingnya. Air laut tidak semuanya asin, dan semakin banyak garam yang dikandungnya, semakin padat. Variasi suhu dan salinitas menciptakan perbedaan kerapatan yang mendorong arus eddy lokal sebagai serta sungai bawah laut dalam yang menciptakan habitat bagi makhluk laut dan mempengaruhi dunia iklim.

Peneliti laboratorium bergantung pada perbedaan densitas untuk memisahkan zat dalam keadaan cair atau padat. Mereka melakukan ini dengan centrifuge, yang merupakan perangkat yang memutar campuran begitu cepat sehingga menciptakan gaya yang beberapa kali lebih besar daripada gaya gravitasi. Dalam centrifuge, komponen campuran terpadat mengalami gaya terbesar dan bermigrasi ke luar kapal, dari mana mereka dapat diambil.

Kepadatan juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi bahan yang terbuat dari senyawa yang tidak diketahui. Prosedurnya adalah menimbang bahan dan mengukur volume yang ditempati, menggunakan perpindahan air atau metode lain. Anda kemudian menemukan kerapatan bahan, menggunakan persamaan D = m/v, dan membandingkannya dengan kerapatan senyawa umum yang diketahui yang tercantum dalam tabel referensi.