TAMBANGILMU.COM - Di sekitar kita banyak macam benda yang memiliki kesamaan, yaitu memerlukan ruang atau tempat untuk keberadaannya. Air di dalam gelas, menempati ruang bagian dalam gelas itu, batu di pinggir jalan menempati ruang di pinggir jalan di mana ruangan itu tidak ditempati oleh benda lain sebelum batu itu disingkirkan.
Benda atau zat juga memiliki massa, contohnya batu jika ditimbang dengan neraca menunjukkan nilai massa tertentu. Balon berisi udara bila dibandingkan massanya dengan balon yang kempes, akan lebih berat balon berisi udara. Hal itu menunjukkan bahwa udara memiliki massa. Dapat disimpulkan bahwa zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruangan.
PENGERTIAN ZAT DAN PERUBAHAN WUJUDNYA
1. Zat Padat
Dikatakan zat padat apabila memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
- Jarak antar partikelnya sangat rapat
- Gaya tarik antar partikelnya sangat kuat
- Bentuknya tetap
- Volumenya tetap
Karena gaya tarik antar partikel sangat kuat maka bentuk zat padat cenderung tetap bila tidak ada gaya atau reaksinya yang mempengaruhinya. Contohnya batu, kayu, besi dll.
2. Zat Cair
Ciri-ciri zat cair adalah sebagai berikut :
- Jarak antar partikelnya agak renggang
- Gaya tarik antar partikelnya agak kuat
- Volumenya tetap
- Bentuknya berubah
Gaya tarik antar partikelnya lebih lemah daripada gaya tarik pada partikel zat padat. Menyebabkan bentuk zat cair berubah-ubah sesuai dengan wadahnya.
3. Zat Gas
Zat gas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
- Jarak antar partikelnya sangat renggang
- Gaya tarik antar partikelnya sangat lemah
- Volumenya berubah
- Bentuknya berubah
Pada suhu ruang, wujud dari ketiga zat tersebut memiliki sifat-sifat pada tabel berikut.
Wujud Zat
|
Sifat Bentuk
|
Sifat Volume
|
Padat
|
Bentuk selalu tetap
|
Volume selalu tetap
|
Cair
|
Bentuk berubah mengikuti tempatnya
|
Volume selalu tetap
|
Gas
|
Bentuk berubah memenuhi tempatnya
|
Volume berubah
|
Perubahan wujud zat dapat berlangsung apabila mendapat pengaruh panas maupun tekanan, baik dari luar maupun dari dalam zat itu sendiri. Panas yang diserap zat dapat mengubah wujud zat tersebut dari padat ke cair atau langsung ke bentuk gas, dapat juga mengubah wujud dari cair menjadi gas. Contohnya es dipanaskan akan berubah menjadi air, air bila direbus dapat berubah menjadi uap air.
Es kering (CO₂ atau gas asam arang padat) bila dipanaskan berubah menjadi gas CO₂. Panas yang dilepas oleh zat dapat mengubah wujud zat tesebut dari gas menjadi cair atau padat begitupun sebaliknya. Oleh karena itu, dapat dikatakan perubahan wujud dari padat menjadi cair kemudian menjadi gas adalah perubahan menuju tingkat yang lebih tinggi. Sebaliknya, perubahan yang mengarah ke wujud padat merupakan perubahan wujud zat menuju ke tingkat yang rendah.
Perubahan wujud zat dapat digambarkan secara skematik sebagai berikut.
Berdasarkan diagram tersebut, zat dari wujud yang satu ke wujud yang lainnya dapat dijelaskan sebagai berikut.
1. Membeku adalah perubahan dari cair ke padat.
2. Mencair atau melebur adalah perubahan dari padat ke cair.
3. Mengkristal adalah perubahan dari gas ke padat.
4. Menyublim adalah perubahan dari padat ke gas.
5. Menguap adalah perubahan dari cair ke gas.
6. Mengembun adalah perubahan dari gas ke cair.
Membeku, mengkristal dan mengembun adalah kondisi dimana zat melepaskan energi panas. Mencair, menyublim dan menguap adalah kondisi dimana zat menyerap energi panas.
Panas di sekitar zat akan sangat berpengaruh dalam perubahan wujud zat tersebut. Berikut merupakan kejadian yang terkait dengan perubahan wujud tersebut:
- Pada cuaca yang panas atau sedang berolahraga, biasanya orang banyak berkeringat terutama di bagian telapak kaki, telapak tangan, dan ketiak. Berkeringat adalah salah satu cara tubuh untuk mendinginkan diri. Air keringat yang keluar dari poripori tubuh menguap. Agar terjadi penguapan, air keringat harus mendapatkan panas. Energi panas diperoleh dari kulit tubuh. Jadi, ketika air menguap dari kulit, kulit kehilangan panas dan menjadi dingin. Jumlah air yang hilang dari proses berkeringat ditentukan oleh jumlah pendinginan yang diperlukan tubuh.
- Apabila kulit terkena cairan spirtus atau bensin, akan terasa dingin bersamaan dengan menguapnya cairan tersebut. Spirtus atau bensin akan lebih cepat menguap di udara terbuka. Penguapan cairan tersebut memerlukan panas yang diambil dari kulit tubuh. Akibatnya suhu kulit tubuh di tempat tersebut menjadi lebih rendah, dan kita merasakan dingin di bagian kulit itu.
Susunan dan Gerak Partikel
Molekul merupakan bagian terkecil dari suatu benda yang masih memiliki sifat seperti zat awal. Molekul-molekul tersusun oleh partikel lebih kecil lagi yang disebut dengan atom. Atom berasal dari bahasa Yunani yaitu atomos yang berarti bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Dua atom atau lebih secara kimia dapat bergabung membentuk molekul. Oleh sebab itu, zat merupakan kumpulan molekul atau kumpulan atom penyusunnya.
Teori molekul atau teori atom dapat digunakan untuk menjelaskan perubahan wujud zat.
- Zat padat mempunyai bentuk yang tetap, karena letaknya berdekatan dan teratur. Selain itu, molekul-molekul zat padat tidak dapat bergerak bebas karena satu sama lain mempunyai gaya tarik menarik yang sangat kuat. Menyebabkan molekul-molekul zat padat tidak mudah dipisahkan. Pergerakan molekulnya hanya dapat bergetar dan berputar pada tempatnya.
- Zat cair memiliki bentuk yang tidak tetap dan selalu menyesuaikan tempatnya. Hal itu disebabkan karena molekul-molekul zat cair letaknya berdekatan, tetapi gerakannya lebih bebas dibanding gerak molekul zat padat. Molekul zat cair ini mudah berpindah tempat, tetapi sulit berpisah dari kelompoknya karena masih ada gaya tarik menarik antar molekul-molekulnya.
- Zat gas memiliki bentuk dan volume yang berubah-ubah, karena molekul-molekul gas dapat bergerak bebas. Jarak antara molekul-molekulnya berjauhan apabila dibandingkan ukuran molekulnya sendiri sehingga gaya tarik menariknya sangat lemah.
Perubahan Wujud Zat Berdasarkan Teori Partikel
Apabila zat padat dipanaskan, partikel-partikel zat padat akan bergerak lebih cepat dan menyebabkan gaya tarik antar partikel menjadi lemah. Mengakibatkan partikel-partikel dapat berpindah tempat dan wujud zat berubah dari padat menjadi cair.
Bila zat cair dipanaskan, partikel-partikel zat cair akan bergerak lebih cepat dan menyebabkan gaya tarik antar partikel menjadi lemah. Mengakibatkan partikel-partikel dapat berpindah tempat dan wujud zat berubah dari cair menjadi gas.
KOHESI DAN ADHESI
Setetes air yang jatuh di kaca meja memiliki bentuk yang berbeda apabila dijatuhkan pada sehelai daun talas, karena antara molekul-molekul air akan terjadi gaya tarik-menarik yang disebut dengan gaya kohesi molekul air. Gaya kohesi diartikan sebagai gaya tarik-menarik antara partikel-partikel zat yang sejenis.
Molekul-molekul pada bagian luarnya akan tarik-menarik dengan molekul-molekul luar benda lain tersebut saat air bersentuhan dengan benda lain. Antar partikel zat yang tidak sejenis memiliki gaya tarik-menarik yang disebut gaya adhesi. Gaya adhesi antara molekul air dengan molekul kaca berbeda daripada antara molekul air dengan molekul daun talas.
Gaya kohesi molekul air akan lebih kecil daripada gaya adhesi molekul air dengan molekul kaca. Itulah sebabnya air membasahi kaca dan berbentuk melebar. Air tidak akan membasahi daun talas dan membentuk bulatan yang menggelinding di permukaan karena gaya kohesi antarmolekul air lebih besar daripada antara molekul air dan molekul daun talas.
Bentuk dari permukaan zat cair dalam wadahnya dapat dipengaruhi oleh gaya kohesi dan gaya adhesi. Contoh ke dalam dua buah tabung reaksi masing-masing diisikan air dan raksa. Permukaan air pada tabung reaksi berbentuk cekung disebut meniskus cekung, sedangkan permukaan raksa pada tabung reaksi berbentuk cembung disebut meniskus cembung, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Gaya adhesi molekul air dengan molekul kaca lebih besar daripada gaya kohesi antarmolekul air, sedangkan gaya adhesi molekul raksa dengan molekul kaca lebih kecil daripada gaya kohesi antara molekul raksa.
Sudut kontak antara bidang wadah (tabung) dengan permukaan zat cair berbeda besarnya, hal ini disebabkan oleh meniskus cembung dan meniskus cekung. Meniskus cembung membuat sudut tumpul atau (> 90°), sedangkan meniskus cekung membuat sudut lancip atau (< 90°).
KAPILARITAS
Gaya kohesi dan gaya adhesi berpengaruh pada gejala kapilaritas. Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya cairan di dalam pipa kapiler atau pipa kecil. Pipa kapiler kaca yang dicelupkan pada suatu tabung berisi air akan dilihat air naik ke dalam pembuluh kaca pipa kapiler, sebaliknya bila pembuluh pipa kapiler dicelupkan pada tabung berisi raksa akan dilihat raksa di dalam pembuluh kaca pipa kapiler lebih rendah permukaannya dibandingkan permukaan raksa dalam tabung. Jadi, kapilaritas sangat tergantung pada kohesi dan adhesi. Air dapat naik dikarenakan adhesi sedangkan raksa turun dikarenakan kohesi. Perhatikan gambar berikut.
Sekarang telah dikembangkan teknologi yang didasari oleh gaya adhesi maupun kohesi. Beberapa tekstil kain tiruan menghasilkan kain yang kohesif terhadap debu. Contoh gejala kapilaritas pada peristiwa alam yaitu:
- Peristiwa naiknya air dari ujung akar ke daun pada tumbuh-tumbuhan;
- Naiknya minyak tanah pada sumbu kompor;
- Basahnya tembok rumah bagian dalam ketika hujan. Saat terkena hujan, tembok bagian luar akan basah, dan merembes ke bagian yang lebih dalam.
MASSA JENIS
Sebuah kelereng dapat ditimbang massanya dan dihitung volumenya. Hasil perbandingan antara massa dan volume kelereng menunjukkan kerapatan molekul-molekul di dalam kelereng. Hasil tersebut tentunya berbeda dengan perhitungan yang didapat dari perbandingan massa suatu bola gabus dengan volumenya.
Kerapatan molekul-molekul kelereng lebih tinggi daripada kerapatan molekul-molekul gabus. Dalam ilmu alam, kerapatan sering disebut dengan massa jenis. Pengertian massa jenis adalah massa tiap satuan volume. Massa jenis dilambangkan dengan simbol ρ (dibaca rho), salah satu huruf Yunani.
Massa jenis adalah perbandingan antara besarnya massa suatu zat dengan volume zat tersebut. Setiap zat mempunyai massa jenis yang berbeda-beda. Massa jenis zat tidak dipengaruhi oleh bentuk benda. Walaupun bentuk benda berbeda-beda selama terbuat dari jenis bahan yang sama maka massa jenis zat tersebut adalah sama. Kadang-kadang massa jenis juga disebut dengan rapat massa.
Untuk menentukan besar massa jenis suatu zat dipergunakan persamaan sebagai berikut :
Rumus massa jenis
Massa jenis benda sering disebut dengan kerapatan benda dan merupakan ciri khas setiap jenis benda. Massa jenis tidak tergantung pada jumlah benda. Apabila jenisnya sama maka nilai massa jenisnya juga sama. Misalnya, setetes air dan seember air mempunyai nilai massa jenis sama yaitu 1 gram/cm3. Berbagai logam memiliki nilai massa jenis besar dikarenakan atom-atom dalam susunan molekulnya memiliki kerapatan yang besar. Gabus atau stirofoam mempunyai massa jenis kecil karena susunan atom-atom dalam molekulnya memiliki kerapatan kecil.
Massa jenis zat yang umum digunakan sebagai patokan adalah massa jenis air dan massa jenis raksa. Massa jenis air dalam wujud cair, yaitu 1000 kg/m3 atau 1 g/cm3, sedangkan raksa atau mercury memiliki massa jenis 13.600 kg/m3 atau 13,6 g/cm3.
Beberapa nilai massa jenis benda dapat dilihat dalam Tabel berikut
No
|
Nama Zat
|
Massa Jenis (g/cm3)
|
Massa Jenis (kg/m3)
|
1
|
Air (Suhu 4 derajat C)
|
1
|
1000
|
2
|
Alkohol
|
0,8
|
800
|
3
|
Air raksa/mercury
|
13,6
|
13.600
|
4
|
Aluminium
|
2,7
|
2.700
|
5
|
Besi
|
7,9
|
7.900
|
6
|
Emas
|
19,3
|
19.300
|
7
|
Es
|
0,92
|
920
|
8
|
Kuningan
|
8,4
|
8.400
|
9
|
Perak
|
10,5
|
10.500
|
10
|
Platina
|
21,45
|
21.450
|
11
|
Seng
|
7,14
|
7.140
|
Selain massa jenis, dikenal pula berat jenis. Berat jenis adalah berat benda (w) tiap satuan volume (V). Bila berat jenis dapat dilambangkan dengan S, dapat dinyatakan dengan persamaan
Berat benda merupakan hasil kali antara massa benda (m) dengan percepatan gravitasi bumi (g), atau dapat ditulis sebagai berikut :
Dengan demikian, berat jenis dapat ditulis dalam bentuk lain sebagai berikut.
Jadi, berat jenis benda adalah hasil kali antara massa jenis dengan percepatan gravitasi.
1. Menentukan Massa Jenis Zat Padat
a. Bentuknya teratur
Langkah yang harus dilakukan adalah mengukur massa zat dengan menggunakan neraca atau timbangan. Volume zat dapat dihitung menggunakan rumus berdasarkan bentuknya misalnya, kubus, balok. Langkah terakhir menentukan massa jenis zat dengan membagi massa zat dengan volume zat.
b. Bentuknya tidak teratur
Misalnya yang hendak kamu ketahui adalah massa jenis batu. Langkah yang harus kamu lakukan sebagai berikut :
- Timbanglah batu dengan menggunakan neraca untuk mengetahui massa batu. Catat hasil pengukuranmu.
- Sediakan gelas ukur dan tuangkan air ke dalam gelas ukur tersebut. Catat volumenya, misal V1 = 50 ml.
- Masukkan batu yang hendak kamu ketahui volumenya ke dalam gelas ukur yang berisi air. Catat kenaikan volume airnya, misalnya V2 = 70 ml.
- Volume batu = V2 – V1
- Massa jenis zat merupakan hasil bagi massa zat dengan volume zat.
2. Menentukan Massa Jenis Zat Cair
Massa jenis zat cair dapat diukur langsung dengan menggunakan hidrometer. Hidrometer memiliki skala massa jenis dan pemberat yang dapat mengakibatkan posisi hidrometer vertikal. Cara mengetahui massa jenis zat cair adalah dengan memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Hasil pengukuran dapat diperoleh dengan acuan semakin dalam hidrometer tercelup, menyatakan massa jenis zat cair yang diukur semakin kecil.
3. Massa Jenis Zat Berguna untuk Menentukan Jenis Zat
Kamu dapat menentukan jenis suatu zat dengan cara mengukur massa zat dan volumenya, selanjutnya mencari massa jenis zat tersebut dengan cara membagi massa zat dengan volume zat. Hasil yang diperoleh dikonfirmasikan dalam tabel massa jenis berbagai zat.
4. Manfaat Mengetahui Massa Jenis
Mengapa aluminium digunakan untuk bahan pembuatan pesawat terbang? Mengapa polystyrene digunakan sebagai bahan mebeleir? Tahukah kamu alasannya? Aluminium bersifat kuat dan memiliki massa yang kecil sehingga ringan tidak seperti logam-logam lainnya misalnya, besi. Polystyrene memiliki
massa yang cukup rendah dan massa jenis rendah. Hal ini mengandung makna polystyrene digunakan sebagai bahan mebeleir yang menempati ruangan luas tetapi massanya cukup rendah.
Demikian penjelasan tentang Pengertian Zat dan Perubahan Wujudnya Beserta Rumus Lengkap. Semoga artikel di atas dapat bermanfaat.
Baca juga
- Pengertian Zat dan Pembagiannya Berdasarkan Kemurnian Lengkap
- Pengertian Ion dan Contohnya Lengkap
- Pengertian Molekul dan Contohnya Lengkap
- Perkembangan Model Atom dan Penjelasannya Lengkap
- 11 Manfaat Zat Aditif Pada Makanan dan Minuman Beserta Contohnya Lengkap
- Pengertian Atom dan Sejarahnya Lengkap