Gambar Sampul IPA · BAB 4 ZAT DAN WUJUDNYA
IPA · BAB 4 ZAT DAN WUJUDNYA
Anni Winarsih

24/08/2021 15:32:14

SMP 7 K-13

Lihat Katalog Lainnya
Halaman

65

Bab 4 Zat dan Wujudnya

Tujuan Pembelajaran

BAB 4

Setelah mempelajari bab ini, kamu

diharapkan dapat:

1. menyelidiki sifat-sifat zat

berdasarkan wujudnya dan

penerapannya dalam kehidupan

sehari-hari;

2. mendeskripsikan konsep massa

jenis dalam kehidupan sehari-

hari.

ZAT DAN WUJUDNYA

Peta Konsep

ZAT DAN WUJUDNYA

Teori Partikel Zat

Wujud Zat

Perubahan Wujud

Zat

Gas

Kapilaritas

Meniskus Cekung

Meniskus Cembung

Gaya Adhesi dan

Kohesi

Cair

Padat

Massa Jenis Zat

Susunan dan

Gerak

Partikel

Membeku

Menguap

Melebur

Menyublim

Mengembun

Mengkristal

005 bab 4.indd 65

7/18/2008 7:12:28 PM

66

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Pernahkah kamu melihat kapal selam? Mengapa kapal selam dapat mengapung di

permukaan air dan dapat bergerak di bawah air? Prinsip apa yang digunakan? Bagaimana

dengan kapal-kapal besar yang lain? Mengapa meskipun terbuat dari besi/logam, tetapi

tidak tenggelam? Temukan jawabannya dengan mempelajari bab ini.

Gambar 4.1 Kapal Selam

Sumber Gambar:

www.sharps.hawaii.edu

(2008)

005 bab 4.indd 66

7/18/2008 7:12:29 PM

67

Bab 4 Zat dan Wujudnya

massa zat

massa jenis zat

perubahan wujud

partikel

membeku

melebur

menyublim

mengembun

mengkristal

adhesi

kohesi

meniskus

menguap

Banyak benda yang dapat dilihat dan dijumpai di kehidupan

sehari-hari. Misalnya pensil, kacamata, batu, kursi, air, balon berisi

udara, tabung LPG berisi gas, es, baja, dan daun.

Benda-benda tersebut tersusun dari zat yang berbeda, misalnya

pensil dan batu. Namun dapat pula tersusun dari zat yang sama,

misalnya air dan es. Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan zat?

Apakah zat dapat berubah wujudnya? Mari kita ikuti pembahasan

berikut ini!

A. Zat dan Perubahan Wujudnya

Berbagai macam benda yang kita jumpai memiliki kesamaan,

yaitu benda-benda tersebut 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.

Udara dalam balon menempati ruang bagian dalam balon itu.

Manusia juga menempati ruang, misalkan dalam lift hanya cukup

ditempati paling banyak 8 orang dewasa, lebih dari itu ruang dalam

lift tidak mencukupi lagi.

Benda atau zat juga memiliki massa, sebagai contoh batu bila

ditimbang dengan neraca menunjukkan nilai massa tertentu. Balon

berisi udara bila dibandingkan massanya dengan balon yang kempis,

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

.

Ambillah balok kayu dan letakkan di lantai, amati bentuk dan

hitunglah volumenya bila mungkin. Kemudian pindahkan ke atas meja,

apakah terjadi perubahan pada bentuk maupun volumenya? Ambillah

sesendok air. Amati bentuknya dan perkirakan volumenya. Kemudian

tuangkan air tersebut ke sebuah piring. Bagaimana perubahan

yang terjadi pada bentuknya? Apakah volumenya berubah? Apabila

minyak wangi disemprotkan ke suatu ruangan biasanya dengan

cepat aromanya menyebar sampai ke setiap sudut ruangan itu. Hal

itu membuktikan bahwa zat minyak wangi itu berubah dari bentuk

semula, yaitu botol langsung berubah bentuk memenuhi seluruh

ruangan tersebut.

Menurut wujudnya zat digolongkan menjadi tiga yaitu

1.

zat padat,

2.

zat cair, dan

3.

zat gas.

Pada suhu ruang, ketiga wujud zat tersebut memiliki sifat-sifat

seperti ditunjukkan Tabel 4.1 (halaman 68).

Gambar 4.2 Air dalam Gelas

Menempati Ruang Bagian

dalam Gelas

Foto: Dokumentasi Penerbit

Gambar 4.3 Udara dalam

Balon Memiliki Massa

Foto: Dokumentasi Penerbit

Kata-Kata Kunci

(Key Words)

005 bab 4.indd 67

7/18/2008 7:12:37 PM

68

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Perubahan wujud zat dapat berlangsung apabila mendapat

pengaruh panas maupun tekanan, baik dari luar maupun dari dalam

zat itu sendiri. Pengaruh panas yang diserap zat dapat mengubah

wujud zat dari padat ke cair maupun 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.

Tabel 4.1 Sifat-Sifat Berbagai Macam Zat Menurut Wujudnya

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

Gambar 4.4 Air dalam Tiga Wujud

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Warta IPA

W

W

Gambar 4.5 Es Kering

Sumber Gambar:

http://www.

flatrock.org.nz

(2008)

es

air

uap air

Es Kering

Es kering adalah istilah yang diberikan untuk bekuan karbon dioksida

(padat), biasanya digunakan sebagai pendingin. Suhu es kering kalo dapat

mencapai beberapa puluh derajat celcius di bawah nol. “Uap” es kering sering

dipakai untuk memberikan efek asap di dasar panggung pada saat suatu

pertunjukan berlangsung. Asap ini tetap di permukaan panggung (tidak naik)

karena massa jenis gas karbon dioksida lebih tinggi daripada udara.

Sumber:

http://id.wikipedia.org/wiki/Pembicaraan:Zaman_es

Es kering (CO

2

atau gas asam arang padat) bila dipanaskan

berubah menjadi gas CO

2

. Pengaruh panas yang dilepas zat dapat

mengubah wujud zat dari gas menjadi cair atau padat maupun

sebaliknya. Oleh karena itu, dapat dikatakan perubahan wujud

dari padat menjadi cair kemudian menjadi gas adalah perubahan

menuju tingkat yang lebih tinggi. Begitu pula sebaliknya, perubahan

wujud menuju ke tingkat rendah adalah perubahan yang mengarah

ke wujud padat.

005 bab 4.indd 68

7/18/2008 7:12:38 PM

69

Bab 4 Zat dan Wujudnya

Perubahan wujud zat dapat digambarkan secara skematik

sebagai berikut.

Menyublim

Padat

Gas

Cair

Mencair

Membeku

Mengkristal

Menguap

Mengembun

Berdasarkan diagram tersebut, zat dari wujud yang satu ke

wujud yang lainnya dapat dijelaskan sebagai berikut.

1.

Membeku yaitu perubahan wujud zat dari cair ke padat

2.

Mencair atau melebur yaitu perubahan wujud zat dari padat ke

cair

3.

Mengkristal yaitu perubahan wujud zat dari gas ke padat

4.

Menyublim yaitu perubahan wujud zat dari padat ke gas

5.

Menguap yaitu perubahan wujud zat dari cair ke gas

6.

Mengembun yaitu perubahan wujud zat dari gas ke cair.

Perubahan wujud sangat dipengaruhi oleh panas yang menyer-

tainya. Contoh-contoh berikut merupakan kejadian sehari-hari yang

terkait dengan hal itu.

1.

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 dikeluarkan dari pori-

pori tubuh menguap. Agar penguapan terjadi, 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.

2.

Apabila kulit kita terkena cairan spirtus atau bensin, biasanya

terasa dingin bersamaan dengan menguapnya cairan tersebut

dari kulit tubuh. Spirtus atau bensin cenderung menguap di

udara terbuka. Untuk menguap 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.

Untuk lebih memahami perubahan wujud zat lakukan kegiatan

berikut.

Gambar 4.6 Skema Perubahan Wujud

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

005 bab 4.indd 69

7/18/2008 7:12:38 PM

70

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Perubahan Wujud Zat

Tujuan

Mengamati perubahan wujud zat pada para

fi

n

Alat dan Bahan

1.

Beker glas/gelas kimia

2. Bunsen/pemanas spiritus

3. Tripot/kaki tiga beserta kasa asbesnya

4. Para

fi

n/lilin

5. Korek api

Petunjuk Kerja

1.

Masukkan para

fi

n ke dalam gelas beker.

2.

Susunlah peralatan yang sudah disiapkan seperti pada gambar.

3.

Nyalakan pemanas spiritus.

4.

Amatilah perubahan wujud para

fi

n pada saat di-

panaskan

5.

Setelah mendidih padamkanlah nyala apinya

6.

Amatilah perubahan wujud para

fi

n setelah nyala api

dipadamkan.

Pertanyaan

Berdasarkan kegiatan yang telah kamu lakukan, jelaskan perubahan wujud apa sajakah yang

terjadi pada para

fi

n?

Asah Kemampuan 4.1

1.

Pada saat cuaca mendung dan hampir turun hujan, mengapa kita sering merasa gerah dan

kepanasan?

2.

Apabila es dalam ruang tertutup dipanaskan terus menerus akan mengalami perubahan

wujud menjadi air dan kemudian menjadi uap air. Apa yang terjadi pada uap air itu bila

pemanasan dilakukan terus tiada henti? Tingkatan wujud apakah sesudah wujud gas?

Jelaskan keadaan partikel-partikelnya!

3.

Berdasarkan skema perubahan wujud zat, sebutkan perubahan wujud apa saja yang me-

merlukan panas dan yang melepaskan panas?

Gambar 4.7 Rangkaian Alat Percobaan

Perubahan Wujud Zat

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

Kegiatan Ilmiah 4.1

005 bab 4.indd 70

7/18/2008 7:12:41 PM

71

Bab 4 Zat dan Wujudnya

B. Menafsirkan Susunan dan Gerak Partikel pada

Berbagai Wujud Zat melalui Penalaran

Pernahkah kamu melihat pakaian basah yang dijemur di terik

matahari? Ketika menjadi kering, ke manakah air yang berada

dalam pakaian basah tersebut? Tentunya dapat dijawab bahwa air

itu menguap. Apakah kita dapat melihat uapnya? Tentu tidak karena

partikel-partikel uap air itu sedemikian kecilnya, sehingga tidak

tampak oleh mata. Partikel-partikel kecil itu disebut molekul.

Gambar 4.8 Menjemur Kain yang Basah

Foto: Dokumentasi Penerbit

Molekul diartikan sebagai bagian terkecil benda yang masih

memiliki sifat seperti zat semula. 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 karena itu, dapat dikatakan semua zat

terdiri atas molekul-molekul atau atom-atom penyusunnya.

Teori molekul atau teori atom dapat digunakan untuk menje-

laskan 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. Hal itulah yang menyebabkan molekul-

005 bab 4.indd 71

7/18/2008 7:12:43 PM

72

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

molekul zat padat tidak mudah dipisahkan. Gerak molekul-molekul

zat padat hanya sebatas 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-molekul zat cair dapat dengan mudah

berpindah tempat, namun tidak mudah meninggalkan kelompoknya

karena masih ada gaya tarik menarik antar molekul-molekulnya.

Untuk memahami bahwa zat cair memiliki bentuk yang tidak tetap,

lakukan kegiatan berikut.

Gambar 4.9 Susunan Molekul Zat Padat, Zat Cair, dan Gas

Sumber Gambar:

http://myweb.cwpost.liu.edu

(2008)

Kegiatan Ilmiah 4.2

Bentuk Zat Cair

Tujuan

Mengamati bentuk zat cair

Alat dan Bahan

1. Piring

2. Botol

3. Mangkok

4. Gelas

5. Air

Petunjuk Kerja

1.

Tuangkan air ke dalam piring sampai penuh.

2.

Amati dan gambarkan bentuk air dalam piring.

3.

Ulangi langkah 1 dan 2 dengan tempat air yang lain (botol, mangkok, dan gelas).

Pertanyaan

Berdasarkan kegiatan yang telah kamu lakukan, apakah bentuk air tetap? Jika berubah,

jelaskan apa sebabnya!

padat

cair

gas

005 bab 4.indd 72

7/18/2008 7:12:43 PM

73

Bab 4 Zat dan Wujudnya

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.

1.

Mengapa zat padat mempunyai bentuk dan volume yang tetap?

2.

Mengapa zat cair mempunyai bentuk yang berubah-ubah?

3.

Mengapa gas mempunyai bentuk dan volume yang berubah-ubah?

4.

Sebutkan persamaan dan perbedaan molekul-molekul penyusun air dan es!

Asah Kemampuan 4.2

C. Membedakan Kohesi dan Adhesi

Berdasarkan Pengamatan

Setetes air yang jatuh di kaca meja akan berbeda bentuknya bila

dijatuhkan pada sehelai daun talas. Mengapa demikian? Antara

molekul-molekul air terjadi gaya tarik-menarik yang disebut dengan

gaya kohesi molekul air. Gaya kohesi diartikan sebagai gaya tarik-

menarik antara partikel-partikel zat yang sejenis.

Pada saat air bersentuhan dengan benda lain maka molekul-

molekul bagian luarnya akan tarik-menarik dengan molekul-molekul

luar benda lain tersebut. Gaya tarik-menarik antara partikel zat yang

tidak sejenis disebut gaya adhesi. Gaya adhesi antara molekul air

dengan molekul kaca berbeda dibandingkan gaya adhesi antara

molekul air dengan molekul daun talas.

Demikian pula gaya kohesi antarmolekul air lebih kecil

daripada gaya adhesi antara molekul air dengan molekul kaca. Itulah

sebabnya air membasahi kaca dan berbentuk melebar. Namun air

tidak membasahi daun talas dan tetes air berbentuk bulat-bulat

menggelinding di permukaan karena gaya kohesi antarmolekul air

lebih besar daripada gaya adhesi antara molekul air dan molekul

daun talas.

Gaya kohesi maupun gaya adhesi mempengaruhi bentuk

permukaan zat cair dalam wadahnya. Misalkan ke dalam dua buah

tabung reaksi masing-masing diisikan air dan raksa. Apa yang terjadi?

Permukaan air dalam tabung reaksi berbentuk cekung disebut

meniskus cekung, sedangkan permukaan raksa dalam tabung

reaksi berbentuk cembung disebut meniskus cembung, seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 4.12 (halaman 74). Hal itu dapat

dijelaskan bahwa gaya adhesi molekul air dengan molekul kaca lebih

besar daripada gaya kohesi antarmolekul air, sedangkan gaya adhesi

Gambar 4.10 Gaya Tarik

Menarik Antar Molekul

Sumber Gambar:

http://www.

enterprisemission.com

(2008)

Gambar 4.11 Gaya adhesi

Terjadi pada Molekul-

Molekul yang Tidak Sejenis

Sumber Gambar:

http://www.

enterprisemission.com

(2008)

005 bab 4.indd 73

7/18/2008 7:12:44 PM

74

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Gambar 4.12 Meniskus Cekung dan Cembung

Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit

molekul raksa dengan molekul kaca lebih kecil daripada gaya kohesi

antara molekul raksa.

Kegiatan Ilmiah 4.3

Kohesi dan Adhesi

Tujuan

Mengamati peristiwa kohesi dan adhesi

Alat dan Bahan

1. Meja kaca

2. Raksa

3. Lidi

Petunjuk Kerja

1.

Siapkan setetes raksa, kemudian letakkan di permukaan kaca meja.

2.

Amatilah bentuk raksa di permukaan kaca.

3.

Ambillah lidi, kemudian gunakan ujungnya untuk menceraikan setetes raksa tersebut

menjadi beberapa bagian kecil.

4.

Amatilah bentuk butiran-butiran raksa di permukaan kaca tersebut.

Pertanyaan

1.

Bagaimana bentuk raksa di permukaan kaca?

2.

Bagaimana bentuk butiran-butiran raksa di permukaan kaca?

3.

Samakah bentuk raksa dan butiran-butirannya? Jelaskan mengapa hal itu dapat ter-

jadi!

Meniskus cembung maupun meniskus cekung menyebabkan

sudut kontak antara bidang wadah (tabung) dengan permukaan

zat cair berbeda besarnya. Meniskus cembung menimbulkan sudut

kontak tumpul (> 90

o

), sedangkan meniskus cekung menimbulkan

sudut kontak lancip (< 90

o

). Untuk mengamati peristiwa kohesi dan

adhesi, lakukan kegiatan berikut ini.

Meniskus Cekung

Meniskus Cembung

Air

Raksa

005 bab 4.indd 74

7/18/2008 7:12:45 PM

75

Bab 4 Zat dan Wujudnya

Diskusikan

Salinlah tabel di bawah ini ke dalam bukumu. Diskusikan dengan temanmu peristiwa-peristiwa mana

saja yang menunjukkan bahwa adhesi lebih besar daripada kohesi maupun sebaliknya. Berilah

tanda

< (lebih kecil)

atau

> (lebih besar)

pada kolom keterangan yang sesuai.

No.

Peristiwa

Keterangan

1

2

3

4

5

6

Air di atas daun talas

Tembok/dinding rumah basah ketika musim hujan

Naiknya minyak pada sumbu kompor minyak

Naiknya air tanah melalui batang tumbuhan dan sampai ke daun

Gejala kapilaritas

Cat pada tembok

Adhesi ... kohesi

Adhesi ... kohesi

Adhesi ... kohesi

Adhesi ... kohesi

Adhesi ... kohesi

Adhesi ... kohesi

1.

Jelaskan mengapa tulisan kapur dapat menempel di papan tulis?

2.

Sebutkan 3 contoh peristiwa yang menunjukkan adhesi lebih besar dari kohesi?

3.

Sebutkan 3 contoh peristiwa yang menunjukkan kohesi lebih besar dari adhesi?

4.

Jelaskan mengapa air yang dituangkan dalam gelas berbentuk meniskus cekung, sedangkan

air raksa berbentuk meniskus cembung?

Asah Kemampuan 4.3

D. Kapilaritas

Gaya kohesi dan gaya adhesi berpengaruh pada gejala kapilaritas.

Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya cairan di dalam pipa

kapiler atau pipa kecil. Sebuah pipa kapiler kaca bila dicelupkan

pada tabung berisi air akan dijumpai air dapat naik ke dalam

pembuluh kaca pipa kapiler, sebaliknya bila pembuluh pipa kapiler

dicelupkan pada tabung berisi air raksa akan dijumpai bahwa raksa

di dalam pembuluh kaca pipa kapiler lebih rendah permukaannya

dibandingkan permukaan raksa dalam tabung. Jadi, kapilaritas

sangat tergantung pada kohesi dan adhesi. Air naik dalam pembuluh

pipa kapiler dikarenakan adhesi sedangkan raksa turun dalam

pembuluh pipa kapiler dikarenakan kohesi. Perhatikan Gambar 4.14

(halaman 76).

005 bab 4.indd 75

7/18/2008 7:12:45 PM

76

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Sekarang banyak dikembangkan teknologi yang mendasarkan

pada gaya adhesi maupun kohesi. Beberapa tekstil kain tiruan

menghasilkan kain yang kohesif terhadap debu. Jadi, pakaian dari

bahan tersebut tidak mudah kotor. Di lain pihak, banyak ditemukan

bahan-bahan adhesif serbaguna, lem alteco, dan sejenisnya sangat

berguna bagi kehidupan. Bahkan, luka bekas operasi sekarang tidak

perlu dijahit melainkan cukup dilem dengan lem khusus yang adhesif

dengan jaringan kulit dan otot.

Beberapa contoh gejala kapilaritas yang berkaitan dengan

peristiwa alam yaitu:

1.

peristiwa naiknya air dari ujung akar ke daun pada tumbuh-

tumbuhan;

2.

naiknya minyak tanah pada sumbu kompor;

3.

basahnya tembok rumah bagian dalam ketika hujan. Ketika

terkena hujan, tembok bagian luar akan basah, kemudian

merembes ke bagian yang lebih dalam.

Gambar 4.13 Perbedaan Ketinggian Permukaan Air dan Raksa dalam Pipa

Kapiler

1.

Apa yang dimaksud dengan kapilaritas?

2.

Sebutkan tiga contoh peristiwa kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari!

Asah Kemampuan 4.4

E. Massa Jenis dan Pengukurannya

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.

Air

Raksa

Air dalam

pipa kapiler

Raksa dalam

pipa kapiler

005 bab 4.indd 76

7/18/2008 7:12:46 PM

77

Bab 4 Zat dan Wujudnya

Kerapatan molekul-molekul kelereng lebih tinggi daripada kera-

patan 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

R

(dibaca

rho

), salah satu huruf Yunani.

m

V

R

Keterangan:

R

= massa jenis (kg/m

3

atau g/cm

3

)

m

= massa benda (kg atau gram)

V

= volume benda m

3

atau cm

3

)

Gambar 4.14 (a) Kelereng dan (b) Bola Gabus

Sumber Gambar:

http://images.wishknew.multiply.com

(2008)

Contoh Soal 4.1

C

Soal

Sebuah benda yang massanya 100 g, volumenya 0,5 m

3

. Berapakah massa jenisnya?

Pembahasan

Diketahui :

m

= 100 g

V

= 0,5 cm

3

Ditanya :

ρ

Jawab

:

3

3

100 g

0, 5 cm

200 g/cm

m

V

R



R

Massa jenis merupakan ciri khas setiap benda. Lakukan

kegiatan berikut ini untuk lebih memahami konsep massa jenis.

(a)

(b)

005 bab 4.indd 77

7/18/2008 7:12:47 PM

78

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Massa Jenis merupakan Ciri Khas Suatu Zat

Tujuan

Menyimpulkan bahwa massa jenis adalah salah satu ciri khas suatu zat

Alat dan Bahan

1.

Gelas ukur

2. Neraca

3.

Minyak goreng dan minyak tanah

4.

Air secukupnya

Petunjuk Kerja

1.

Salinlah tabel-tabel berikut dalam buku kerjamu

2.

Timbanglah gelas ukur yang kosong. Catatlah hasilnya dalam tabel.

3.

Masukkan 1 gelas air ke dalamnya. Catatlah volume air dan massa gelas ukur yang berisi

air dalam tabel.

4.

Ulangi langkah 1 dan langkah 2 untuk air sebanyak dua gelas dan tiga gelas.

5.

Timbanglah gelas ukur yang kosong. Catatlah hasilnya dalam tabel.

Kegiatan Ilmiah 4.4

Tabel 4.2 Hasil Kegiatan dengan Bahan Air

Massa gelas ukur kosong (M

G

) = ... g

Jumlah Air

(gelas)

Massa Gelas Ukur

+ Air

m

GA

(g

)

Massa Air

m

A

= m

GA

– m

G

(

g

)

Volume Air

V (

ml

)

Massa Jenis Air

T

=

m

A

V

(g/ml)

6.

Kemudian masukan 1 gelas minyak goreng ke dalamnya. Catatlah volume minyak dan

massa gelas ukur yang berisi minyak goreng dalam tabel.

7.

Ulangi langkah 4 dan langkah 5 untuk minyak goreng sebanyak dua gelas dan tiga ge-

las.

Tabel 4.3 Hasil Kegiatan dengan Bahan Minyak Goreng

Massa gelas ukur kosong (MG) = ... g

Jumlah Minyak

Goreng

(gelas)

Massa Gelas Ukur

+ Minyak

M

GA

(

g

)

Massa Minyak

m

A

=

m

GA

m

G

(

g

)

Volume

Minyak

V (ml)

Massa Jenis Minyak

T

=

m

A

V

(g/ml)

8.

Ulangi langkah 4, 5, dan 6 untuk minyak tanah. Catatlah hasilnya dalam tabel.

005 bab 4.indd 78

7/18/2008 7:12:47 PM

79

Bab 4 Zat dan Wujudnya

Tabel 4.4 Hasil Kegiatan dengan Bahan Minyak Tanah

Massa gelas ukur kosong (M

G

) = ... gr

Jumlah Minyak

Tanah

(gelas)

Massa Gelas Ukur

+ Minyak

m

gA

(

g

)

Massa Minyak

m

A

=

m

GA

m

G

(

g

)

Volume

Minyak

V

(ml)

Massa Jenis

Minyak

T

=

mA

V

(

g

/

ml

)

Pertanyaan

1.

Berapakah massa jenis air satu gelas, air dua gelas, dan air tiga gelas? Apakah memi-

liki massa jenis yang sama? Jika sama, apa yang dapat kamu simpulkan dari kegiatan

tersebut? Apakah massa jenis ditentukan oleh jumlah dan jenis zatnya?

2.

Dengan jumlah yang sama, yaitu masing-masing satu gelas, berapakah massa jenis

air, minyak goreng, dan minyak tanah? Apakah massa jenisnya berbeda? Jika berbeda,

jelaskan mengapa benda-benda yang berbeda jenisnya dengan jumlah yang sama, massa

jenisnya juga berbeda.

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/cm

3

.

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.

Gambar 4.15 Kerapatan

Molekul Zat Padat

Gambar 4.16 Kerapatan Molekul Kecil Menunjukkan Massa Jenis kecil

005 bab 4.indd 79

7/18/2008 7:12:48 PM

80

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Beberapa nilai massa jenis benda dapat dilihat dalam Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Massa Jenis Berbagai Zat

No

Nama Zat

Massa Jenis (g/cm

3

)

Massa Jenis

(kg/m

3

)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

Air (suhu 4

o

C)

Alkohol

Air raksa/mercury

Aluminium

Besi

Emas

Es

Kuningan

Perak

Platina

Seng

1

0,8

13,6

2,7

7,9

19,3

0,92

8,4

10,5

21,45

7,14

1.000

800

13.600

2.700

7.900

19.300

920

8.400

10.500

21.450

7.1 4 0

Sumber: Fisika untuk Sains dan Teknik (1998)

Dari tabel tersebut dapat diketahui bahwa kerapatan logam

tertentu seperti platina atau emas jauh lebih besar dibandingkan

zat-zat lainnya. Massa jenis berbagai zat berbeda-beda walaupun

benda-benda tersebut jumlah atau volumenya sama.

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/m

3

atau 1 g/cm

3

, sedangkan raksa atau

mercury

memiliki massa jenis 13.600 kg/m

3

atau 13,6 g/cm

3

.

Belajar IPA melalui Internet

Kamu dapat belajar materi ini dengan mengakses website

http://www.edukasi.net/mapok/mp.full.

php?.id=123

Contoh Soal 4.2

C

Soal

Tentukan volume air jika massa air

a. 200 kg

b. 500 g (ingat massa jenis air 1000 kg /m

3

)

Pembahasan

Diketahui :

m

= 200 kg dan 500 g

R

= 1000 kg /m

3

005 bab 4.indd 80

7/18/2008 7:12:48 PM

81

Bab 4 Zat dan Wujudnya

Ditanya

: V

Jawab

:

a.

m

= 200 kg

3

3

=

200 kg

=

1000 kg/m

= 0,2 m

m

V

V

R

b.

m

= 500 g = 0,5 kg

3

3

-4

3

0, 5 kg

1000 kg/m

0,0005 m

5 10 m

m

V

V



R





s

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

w

S

V



Keterangan:

S = berat jenis (N/m

3

atau dyne/cm

3

)

w = berat benda (N atau dyne)

V = volume benda (m

3

atau cm

3

)

Berat benda merupakan hasil kali antara massa benda (

m

)

dengan percepatan gravitasi bumi (

g

), atau dapat ditulis sebagai

w = m

.

g

Keterangan:

w

= berat benda (N)

m

= massa benda (kg)

g

= percepatan gravitasi bumi (m/s

2

)

Dengan demikian, berat jenis dapat ditulis dalam bentuk lain

sebagai berikut.

w

mg

S

VV



005 bab 4.indd 81

7/18/2008 7:12:49 PM

82

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Karena

m

V

R

maka dapat ditulis

S

=

T

ˆ

g

Jadi, berat jenis benda adalah hasil kali antara massa jenis

dengan percepatan gravitasi.

Untuk memahami pengukuran massa jenis pada benda yang

memiliki bentuk tidak teratur, lakukanlah kegiatan berikut ini.

Kegiatan Ilmiah 4.5

Pengukuran Massa Jenis Pada Benda Tidak Teratur

Tujuan

Memahami pengukuran massa jenis pada benda yang memiliki bentuk tidak teratur

Alat dan Bahan

1.

Gelas ukur atau tabung ukur

2. Neraca

3.

Batu kali

4.

Pecahan genteng

5. Sekrup

6.

Kunci pintu

Petunjuk Kerja

1.

Timbanglah batu kali dengan neraca. Catat hasilnya pada tabel.

2.

Isilah gelas ukur atau tabung ukur dengan air. Catat volume air mula-mula (

V

o

).

3.

Masukkan batu kali ke dalam gelas ukur. Catatlah volume air setelah batu kali dimasuk-

kan (

V

1

).

4.

Ulangi langkah 1 sampai dengan 3 untuk pecahan genteng, sekrup, dan kunci pintu.

Tabel 4.6 Massa dan Volume Benda Tidak Teratur

No.

Nama Benda

Massa

m

(gram)

Volume

V

=

V

1

V

0

(cm

3

)

Massa Jenis

ρ

(gram/cm

3

)

5.

Dari data yang diperoleh, hitunglah massa jenis masing-masing benda.

Pertanyaan

Berapakah nilai masing-masing massa jenis benda yang kamu peroleh apabila dinyatakan

dalam satuan SI?

005 bab 4.indd 82

7/18/2008 7:12:49 PM

83

Bab 4 Zat dan Wujudnya

F. Penggunaan Konsep Massa Jenis dalam

Kehidupan Sehari-Hari

1. Kapal Selam

Tahukah kamu mengapa es dapat terapung di air, sedangkan batu

tenggelam dalam air? Es memiliki massa jenis lebih kecil dari air,

sehingga es dapat terapung dalam air. Batu tenggelam dalam air

karena memiliki massa jenis lebih besar daripada air.

1.

Apakah yang membedakan antara air dengan es? Sebagaimana kamu ketahui es terbuat

dari air.

2.

Mengapa massa jenis merupakan salah satu ciri khas suatu zat?

3. Air mempunyai massa jenis 1000 kg/m

3

. Apabila massanya 500 kg, berapakah

volumenya?

4.

Es memiliki massa 800 kg dan massa jenisnya 920 kg/m

3

. Tentukan volume es tersebut!

5.

Massa jenis air 1000 kg/m

3

memiliki volume sama dengan 100 kg alkohol yang mempunyai

massa jenis 800 kg/m

3

. Hitunglah massa air!

6.

Sebuah balok kayu berukuran 10 cm × 0,2 m × 40 dm. Balok memiliki massa 2,4 kg.

Hitunglah massa jenis balok!

Asah Kemampuan 4.5

Gambar 4.17 Kapal Selam

Sumber Gambar: Encarta Reference 2005

005 bab 4.indd 83

7/18/2008 7:12:50 PM

84

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Tahukah kamu mengapa kapal selam dapat terapung dan

tenggelam di air? Ketika terapung massa jenis total kapal selam lebih

kecil dari air laut dan sewaktu tenggelam massa jenis total kapal

selam lebih besar dari air laut. Kapal selam memiliki tangki pemberat

yang berisi air dan udara. Tangki tersebut terletak di antara lambung

kapal sebelah dalam dan luar. Tangki dapat berfungsi membesar atau

memperkecil massa jenis total kapal selam. Ketika air laut dipompa

masuk ke dalam tangki pemberat, massa jenis kapal selam lebih

besar dan sebaliknya agar massa jenis total kapal selam menjadi

kecil, air laut dipompa keluar.

Gambar 4.19

Archimedes

Sumber Gambar:

www.

wikipedia.org

Tokoh IPA

Archimedes

Archimedes dari Syracusa (sekitar 287 SM—212 SM) Ia belajar di kota

Alexandria, Mesir. Pada waktu itu yang menjadi raja di Sirakusa adalah Hieron

II, sahabat Archimedes.

Pada suatu hari Archimedes dimintai Raja Hieron II untuk menyelidiki apakah

mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes memikirkan

masalah ini dengan sungguh-sungguh. Hingga ia merasa sangat letih dan

menceburkan dirinya dalam bak mandi umum penuh dengan air. Lalu,

ia memperhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia

menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, dan berlari sepanjang jalan ke

rumah dengan telanjang bulat. Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya,

”Eureka! Eureka!” yang artinya ”sudah kutemukan! Sudah kutemukan!” Lalu

ia membuat hukum Archimedes.

2. Balon Gas

Pernahkah kamu melihat balon udara? Tahukah kamu, gas apa yang

terdapat di dalamnya? Balon gas berisi gas helium. Gas helium

memiliki massa jenis yang lebih kecil dari udara, sehingga balon gas

bisa naik ke atas.

Gambar 4.19 Balon Udara

Sumber Gambar: h

ttp://i164.photobucket.com

(2008)

Gambar 4.18 Archimedes

Sumber Gambar:

http://

www.wikipedia.org

(2008)

005 bab 4.indd 84

7/18/2008 7:12:53 PM

85

Bab 4 Zat dan Wujudnya

3. Air Minum Dingin di Dalam Lemari Es

Suatu ketika kamu mungkin pernah melihat dalam botol air minum

dingin yang berasal dari lemari es terdapat endapan kapur. Kenapa

hal itu dapat terjadi? Air yang jernih dapat juga mengandung kapur,

namun apabila dilihat langsung dengan mata tidak kelihatan. Ketika

air dingin massa jenis air lebih kecil dan terpisah dari kapur sehingga

kapur yang memiliki massa jenis lebih besar akan turun ke bawah

dan mengendap.

Warta IPA

W

W

Tambang Biji Timah Tradisional

Kamu tentu telah mengenal timah. Timah digunakan untuk melapisi kemasan makanan atau

minuman agar tidak karatan, misalnya kemasan kaleng susu.

Timah berasal dari biji timah yang diolah, sehingga menjadi balok timah. Biji timah berbentuk

pasir berwarna hitam dan terasa lebih berat dari pasir. Untuk mendulang timah secara tradisional yaitu

memisahkan biji timah dengan pasir, biji timah yang bercampur dengan pasir dimasukan ke suatu wadah

kemudian digoyang-goyang di dalam air. Tentu saja karena biji timah bermassa jenis lebih besar akan

berada di bawah pasir. Ketika itulah biji timah akan terpisah dengan pasir.

Gambar 4.20 Minuman Dingin dalam Lemari Es

Foto: Dokumentasi Penerbit

005 bab 4.indd 85

7/18/2008 7:12:55 PM

86

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

1.

Suatu hari Bu Tejo menyuruh anaknya yang bernama Doni untuk membeli telur ayam di

pasar. Sebelum berangkat ke pasar Bu Tejo berpesan agar membeli telur yang masih baru.

Dapatkah kamu membantu Doni bagaimana cara memilih telur yang masih baru?

2.

Semua batu bila dicelupkan ke dalam air secara langsung pasti tenggelam, kecuali batu

apung. Mengapa hal itu bisa terjadi?

3.

Jelaskan prinsip kerja kapal selam!

Asah Kemampuan 4.6

Rangkuman

Zat adalah sesuatu yang mempunyai massa dan menempati ruangan. Zat dapat

mengalami perubahan wujud. Mencair atau melebur yaitu perubahan wujud zat dari

padat ke cair. Mengkristal yaitu perubahan wujud zat dari gas ke padat. Menyublim yaitu

perubahan wujud zat dari padat ke gas. Menguap yaitu perubahan wujud zat dari cair ke

gas. Mencair yaitu perubahan wujud zat dari gas ke cair. Membeku yaitu perubahan wujud

zat dari cair ke padat.

Molekul adalah bagian terkecil benda yang masih memiliki sifat zat semula sedang

atom adalah bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Di antara molekul penyusun zat

terjadi gaya tarik menarik. Gaya kohesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel-partikel

zat yang sejenis, sedangkan gaya adhesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel zat yang

tidak sejenis. Massa zat adalah jumlah materi yang dikandung suatu benda. Massa jenis

benda sering disebut dengan kerapatan benda dan merupakan ciri khas setiap jenis benda.

Massa jenis adalah massa tiap satuan volume, sedangkan berat jenis adalah hasil kali antara

massa jenis dengan percepatan gravitasi. Zat sejenis memiliki massa jenis yang sama.

I. Pilihlah salah satu jawaban yang tepat!

1.

Semua yang memiliki massa dan menempati ruang disebut ....

a. massa

c. berat

b. zat

d. gas

2.

Berikut ini yang termasuk sifat gas adalah ....

Letak Molekul

Gerak Molekul

Gaya Tarik Menarik

Molekul

a.

b.

c.

d.

Berdekatan dan teratur

Berdekatan dan tidak teratur

Berjauhan dan teratur

Berjauhan dan tidak teratur

Bergetar di tempat

Berpindah tempat

Bebas

Sangat bebas

Sangat kuat

Kurang kuat

Lemah

Sangat lemah

3.

Perubahan zat yang

tidak

menimbulkan zat baru disebut perubahan ....

a.

fi

sika

c. biologi

b. kimia

d. eksoterm

Uji Kompetensi 4

005 bab 4.indd 86

7/18/2008 7:12:55 PM

87

Bab 4 Zat dan Wujudnya

Padat

Gas

Cair

3

4

5

2

1

6

4.

Beras menjadi nasi termasuk perubahan ....

a.

fi

sika

c. biologi

b. kimia

d. endoterm

5.

Di bawah ini termasuk perubahan

fi

sika,

kecuali

....

a. penguapan

c. pembekuan

b. pengembunan

d. pembakaran

6.

Perubahan wujud yang melepaskan energi adalah ....

a. menguap

c. melebur

b. membeku

d. mencair

7.

Perhatikan bagan perubahan wujud zat berikut!

Perubahan wujud yang ditunjukkan nomor 2, 4, dan 6 berturut-turut dinamakan ...

a. mencair, menguap, menyublim

b. menguap, menyublim, membeku

c. menyublim, mengembun, membeku

d. mengembun, menyublin, mencair

8.

Sebongkah es dimasukkan ke dalam suatu wadah, kemudian dipanasi. Perubahan

wujud yang mungkin terjadi secara berurutan adalah ....

a. zat cair menjadi zat padat menjadi gas

b. zat cair menjadi gas menjadi zat padat

c. zat padat menjadi zat cair menjadi gas

d. zat padat menjadi gas menjadi zat cair

9.

Gaya tarik antara molekul sejenis disebut ....

a. adhesi

c. gravitasi

b. kapilaritas

d. kohesi

10. Berikut ini termasuk kohesi,

kecuali

....

a. air dengan air

c. raksa dengan raksa

b. tinta dengan tinta

d. tinta dengan kertas

11. Meniskus cembung terjadi pada keadaan berikut,

kecuali

....

a. air di daun talas

c. raksa di atas kaca

b. tetesan air dalam minyak tanah

d. spiritus di dalam tabung reaksi

005 bab 4.indd 87

7/18/2008 7:12:55 PM

88

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

12. Pernyataan yang benar untuk meniskus cekung adalah ....

a. adhesi > kohesi; sudut kontak > 90º c. adhesi < kohesi; sudut kontak > 90º

b. adhesi > kohesi; sudut kontak < 90º d. adhesi < kohesi; sudut kontak < 90º

13. Zat yang tersusun hanya satu atom disebut ....

a. molekul

c. unsur

b. senyawa

d. campuran

14. Sebuah balok berukuran 10 cm

ˆ

5 cm

ˆ

4 cm bermassa 100 g dimasukkan ke dalam

air yang bermassa jenis 1 g/cm

3

maka balok tersebut akan ....

a. melayang

c. terapung

b. tenggelam

d. kadang-kadang tenggelam

15. Berikut ini merupakan contoh kapilaritas,

kecuali

....

a. naiknya minyak pada lampu teplok

b. naiknya air dalam tembok pada musim hujan

c. naiknya air tanah ke daun pada tumbuhan

d. naiknya minyak pada lampu petromak

16. Bejana berhubungan yang salah satunya berupa pipa kapiler, bila diisi dengan raksa

maka permukaan raksa pada masing-masing bejana yang benar ditunjukkan seperti

gambar ....

a.

b.

c.

d.

17. Berikut ini yang termasuk senyawa adalah ....

a. nitrogen

c. gula

b. udara

d. air tanah

18. Susunan molekul besi ditunjukkan gambar ....

a. b. c. d.

19. Nilai perbandingan antara massa dan volume disebut ....

a. kalor jenis

c. berat jenis

b. massa benda

d. massa jenis

20. Pernyataan berikut ini yang benar untuk dua buah benda memiliki massa jenis sama

adalah ....

a. massa dan volumenya sama, tetapi jenisnya berbeda

b. massa dan volumenya sama, tetapi wujudnya berbeda

c. massa dan volumenya berbeda, tetapi jenisnya sama

d. massa dan volumenya berbeda, tetapi bentuknya berbeda

005 bab 4.indd 88

7/18/2008 7:12:56 PM

89

Bab 4 Zat dan Wujudnya

21. Suatu zat sejenis mempunyai massa jenis ....

a. sama

c. belum tentu sama

b. tidak sama

d. tergantung volumenya

22. Massa jenis zat 1200 kg/m

3

jika massa benda 2400 kg, maka volumenya sebesar ... m

3

.

a. 0,02

c. 2

b. 0,2

d. 20

23. Berikut ini yang mempunyai nilai massa jenis terbesar adalah ....

a. massa 20 g, volume 10 cm

3

c. massa 150 g, volume 30 cm

3

b. massa 60 g, volume 20 cm

3

d. massa 60 g, volume 6 cm

3

24. Sebuah gelas ukur diisi air sampai 40 cm

3

. Jika sebuah batu massanya 160 g dima-

sukkan ke dalam gelas tersebut sehingga volume menjadi 80 cm

3

. Massa jenis batu

sebesar ... g/cm

3

.

a. 2

c. 8,5

b. 4

d. 17

25. Sebuah kaleng kosong mempunyai massa 500 gram dan volumenya 400 cm

3

. Kemudian

kaleng diisi dengan minyak sampai penuh dan ditimbang ternyata massa menjadi

820 g. Massa jenis minyak sebesar ... g/cm

3

.

a. 0,8

c. 80

b. 8

d. 800

II. Jawablah dengan singkat dan jelas!

1.

Mengapa telur bebek dapat melayang di dalam air garam?

2.

Apakah yang dimaksud dengan kohesi dan adhesi? Berilah masing-masing 2 contoh!

3.

Apakah yang dimaksud dengan kapilaritas? Berilah contohnya dalam kehidupan sehari-

hari!

4.

Apakah yang dimaksud dengan massa jenis? Apa bedanya dengan berat jenis?

5.

Sebuah batu bermassa jenis 1500 kg/m

3

dan ketika ditimbang bermassa 45 gram. Batu

dimasukkan ke dalam gelas ukur yang mula-mula berisi air sebanyak 50 ml. Berapakah

skala yang ditunjukkan pada gelas ukur setelah batu dimasukkan ke dalam gelas ukur

tersebut? (Nyatakan hasilnya dalam ml).

005 bab 4.indd 89

7/18/2008 7:12:56 PM

90

IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII

Tugas Proyek

Buatlah kliping dari koran lokal atau nasional yang menunjukkan peristiwa penerapan konsep massa jenis dalam

kehidupan sehari-hari, peristiwa perubahan wujud zat, serta peristiwa yang berkaitan dengan kapilaritas.

Refleksi Diri

Setelah kamu mempelajari materi ini,

1.

manfaat apa yang kamu peroleh?

2.

kesulitan apa yang kamu temui saat mempelajarinya?

3.

persoalan baru apa yang muncul di benakmu setelah mempelajari materi ini?

Konsultasikan kesulitan dan permasalahan yang kamu temui dengan gurumu!

005 bab 4.indd 90

7/18/2008 7:12:57 PM