Halaman
Bab 4 - Wujud Zat dan Massa Jenis
39
Bab
4
Wujud Zat dan
Massa Jenis
Standar Kompetensi:
Memahami wujud zat dan perubahannya.
Kompetensi Dasar:
Ć
Menyelidiki sifat-sifat zat berdasarkan wujudnya dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Ć
Mende
skripsikan konsep massa jenis dalam kehidupan sehari-hari.
Wujud Zat dan Massa Jenis
Partikel zat
Massa jenis
Ć
Zat padat
Ć
Zat cair
Ć
Zat gas
Peta Konsep
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
40
Gambar 4.1 Wujud zat padat, cair, dan gas.
Sumber: image.google.co.id
Jika kamu membeli gula di pasar, maka pedagang akan
menimbang gula dengan sebuah neraca. Jika kamu perhatikan, neraca
yang berada dalam keadaan setimbang menjadi tidak setimbang setelah
gula diletakkan pada salah satu lengan neraca. Begitupula, ketika kamu
mengangkat sebuah botol kosong akan terasa lebih ringan daripada
mengangkat botol yang telah diisi dengan air. Sama halnya dengan gas,
sebuah balon karet yang ditiup akan mengembang karena terisi udara
yang berupa gas. Dan ketika ditimbang, balon karet yang telah ditiup
akan lebih berat dari sebelumnya.
Kejadian-kejadian tersebut menunjukkan bahwa gula yang berupa
padat, cair, dan gas mempunyai massa dan menempati ruang. Dengan
kata lain, zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati
ruang.
Zat dapat
dikelompokkan menjadi tiga wujud, yaitu padat, cair,
dan gas. Sebagian besar zat yang ada di bumi ini berbentuk dalam satu
wujud. Akan tetapi, beberapa zat dapat berbentuk dalam wujud yang
berbeda. Misalnya, air dapat berada dalam tiga wujud, yaitu padat, cair,
dan gas. Air dalam suhu normal merupakan zat cair. Jika didinginkan,
air menjadi es yang berupa zat padat. Dan ketika dipanaskan, air akan
berubah wujud menjadi gas, berupa uap air. Setelah mempelajari bab
ini, kamu dapat menyelidiki sifat-sifat zat berdasarkan wujudnya dan
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari serta mendeskripsikan
konsep massa jenis dalam kehidupan sehari-hari.
A. Partikel Zat
Jika sebuah kertas kita potong-potong, dan potongan itu kita
potong lagi menjadi bagian yang lebih kecil, kemudian bagian itu kita
potong lagi sampai suatu saat kertas itu tidak dapat kita potong lagi,
maka akan terdapat bagian terkecil (partikel) dari kertas itu yang disebut
atom. Jadi, atom adalah bagian terkecil (partikel) dari suatu zat.
Untuk dapat melihat atom sebagai penyusun suatu zat, kita harus
Sekarang, coba kamu perhatikan semua benda yang berada di
sekitarmu! Benda-benda tersebut berupa padat, cair, dan gas.
Atom adalah bagian
terkecil (partikel) dari suau
zat)
Bab 4 - Wujud Zat dan Massa Jenis
41
Sumber: image.google.co.id
Gambar 4.2 Susunan molekul zat padat
menggunakan alat bantu sehingga zat dapat dilihat dalam tiga wujud.
Partikel-partikel inilah yang mempengaruhi sifat suatu zat.
1. Zat Padat
Perhatikan gambar berikut ini!
Susuna
n partikel zat padat adalah sebagai berikut:
a) Letak partikelnya sangat berdekatan dalam susunan yang
teratur.
b) G
aya tarik-menarik antarpartikelnya sangat kuat sehingga
gerakannya partikelnya menjadi tidak bebas.
c)
Gerakan partikelnya tidak diam, tetapi bergetar dan berputar di
tempatnya.
d)
Partikel-partikelnya tidak mudah dipisahkan sehingga bentuknya
selalu tetap (tidak berubah).
2. Zat Cair
Perhatikan gambar berikut ini!
Sumber: image.google.co.id
Susunan molekul zat cair
Susunan partikel zat cair adalah sebagai berikut:
a)
Letak partikelnya kurang rapat dibandingkan dengan zat padat.
b) Gerakan partikelnya cukup bebas.
c)
Partikelnya dapat berpindah tempat, tetapi tidak mudah mening-
galkan kelompoknya karena masih terdapat gaya tarik-menarik.
d) Bentuknya mudah berubah sesuai tempatnya, tetapi volumenya
tetap.
S
ahabatku,
Ilmuwan
Yang Chen-Ning
adalah penerima hadiah
nobel di bidang fisika
partikel bersama dengan
kolega dekatnya Tsung
Dao Lee. Di Amerika, ia
lebih lazim dipanggil Chen
Ning Yang. Anak pertama
dari lima bersaudara ini
dilahirkan pada 1 Oktober
1922 di Hefei, Anhui,
Cina. Ia memperoleh
gelar B.Sc di National
Southwest Associated
University, Kunming
pada 1942. Kemudian,
ia melanjutkannya ke
Universitas Tsinghua
dan memperoleh gelar
M.Sc-nya. Tahun 1946,
ia mendapat beasiswa
untuk belajar di Universitas
Chicago. Di Chicago,
Yang Chen-Ning bertemu
dengan banyak fisikawan
top, seperti Fermi dan E.
Teller.
Berbagai penghargaan
bergengsi pun diraihnya, di
antaranya Albert Einstein
Commemorative Award
(1957), The U.S. Junior
Chamber of Commerce
sebagai salah satu orang
muda berbakat, Rumford
Premium (1980), National
Medal of Science (1986),
Benjamin Franklin Medal
(1993), Bower Award
(1994), Bogoliubov Prize
(1996), Lans Onsager
Prize (1999) dan yang
terbaru adalah King Faisal
International Prize (2001).
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
42
3. Zat Gas
Perhatikan gambar berikut ini!
Susuna
n par
tikel gas adalah sebagai berikut:
Sumber: image.google.co.id
Gambar 4.4 Susunan molekul zat gas
a) Letak partikelnya sangat berjauhan sehingga gaya tarik-menarik
antarpartikelnya hampir tidak ada.
b) Bergerak sangat bebas.
c)
Baik volume maupun bentuknya mudah berubah.
d) Zat gas dapat mengisi seluruh ruangan yang ada.
Berdasarkan keadaan partikel-partikel wujud zat di atas, kita tahu
bahwa partikel zat padat dapat bergerak. Hal ini dapat dilihat dari
larutnya gula dalam air, partikel-pertikel gula meninggalkan ikatannya
dan membaur di antara partikel-partikel zat cair sehingga air terasa
manis dan wujud padat gula tidak terlihat lagi.
Hal lain yang dapat kita ketahui adalah adanya tarik-menarik
antarpartikel. Gaya tarik-menarik antarpartikel dapat terjadi antara
partikel-partikel yang sejenis dan antara partikel-partikel yang tidak
sejenis. Gaya tarik-menarik antarpartikel yang sejenis disebut kohesi,
dan gaya tarik-menarik antarpartikel yang tidak sejenis disebut
adhesi.
Agar
kamu dapat memahami tentang kohesi dan adhesi, kamu
dapat melakukan sebuah pengamatan dalam dua tabung reaksi. Salah
satu dari tabung reaksi kamu olesi minyak bagian dalamnya, kemudian
isi kedua tabung reaksi tersebut dengan air. Perhatikan apa yang terjadi
pada permukaan air dari kedua tabung?
Pada tabung yang telah diolesi minyak pada bagian dalam, akan
terlihat permukaan air yang berbentuk cembung. Sedangkan, pada
tabung satu lagi yang tidak diolesi minyak, permukaan air terlihat
berbentuk cekung. Pada tabung yang telah diolesi minyak, air tidak
membasahi dinding tabung karena gaya tarik-menarik antarpartikel air
(gaya kohesi) lebih besar daripada gaya tarik-menarik antara molekul air
dan partikel minyak (gaya adhesi). Sebaliknya, air terlihat membasahi
dinding tabung pada tabung yang tidak diolesi minyak karena gaya
tarik-menarik antara partikel air dengan partikel kaca (gaya adhesi) lebih
besar daripada gaya tarik-menarik antarpartikel air (gaya kohesi).
Pikirkanlah
Temukan zat padat, cair,
dan gas di sekitarmu.
Kemudian, selidikah
susunan partikel zat
tersebut. Simpulkanlah!
!
Bab 4 - Wujud Zat dan Massa Jenis
43
Gambar 4.5
(a) miniskus cembung
(b) miniskus cekung
(b)
(a)
Jadi, jika gaya kohesi lebih besar dibandingkan dengan gaya
adhesi, maka akan terjadi peristiwa yang disebut miniskus cembung.
Dan, jika gaya kohesi lebih kecil dibandingkan dengan gaya adhesi,
maka akan terjadi miniskus cekung.
a. Gaya Kapiler atau Kapilaritas
Gaya kapiler atau kapilaritas adalah gejala meresapnya zat cair
melalui celah-celah sem
pit atau pipa rambut. Gejala ini disebabkan
adanya gaya adhesi atau kohesi antara zat cair dengan dinding
celah itu. Akibatnya, bila pembuluh kaca dimasukkan dalam zat cair,
permukaannya menjadi tidak sama.
Contoh adanya gaya kapiler atau kapilaritas terjadi pada kompor
minyak tanah. Sumbu kompor menyerap minyak sehingga minyak naik
dan kompor dapat menyala. Contoh lain adalah naiknya air dalam tanah
dari akar sampai daun sehingga terjadi peristiwa fotosintesis.
b. Perubahan Wujud
Telah dibahas sebelumn
ya bahw
a di sekitar kita terdapat berbagai
zat, yaitu zat padat, zat cair, dan gas. Dalam keadaan tertentu, zat atau
materi ini dapat berubah wujud ke dalam wujud lainnya. Misalnya, air
yang berupa zat cair ketika didinginkan akan berubah menjadi es yang
berupa zat padat dan ketika dipanaskan akan berubah menjadi uap
yang berupa gas. Begitupun sebaliknya, es yang berupa zat padat akan
berubah menjadi zat cair ketika dipanaskan dan menjadi uap air. Jika
uap air tersebut mengembun, maka akan kembali menjadi air. Pada
contoh lain, lilin yang dinyalakan akan mencair dan dengan cepat akan
kembali menjadi lilin yang padat.
Suatu zat dapat berubah wujud disebabkan adanya pengaruh
energi. Perubahan zat terdiri dari dua jenis, yaitu perubahan fisika
(perubahan zat yang tidak disertai dengan terbentuknya zat lain jenis
baru, seperti air yang menjadi es) dan perubahan kimia (perubahan
zat yang disertai dengan terbentuknya zat baru jenis lain, seperti kayu
yang dibakar).
Gambar 4.6 Perubahan wujud zat pada lilin
Sumber: image.google.co.id
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
44
Gas
Cair
Padat
Mengembun
Menguap
Menyublim
Menghablur
Membeku
Mencair
Diagram 4.1 Perubahan wujud zat
Diagram di bawah ini menunjukkan istilah dalam perubahan
wujud zat.
B. Massa Jenis
Ketika kamu membawa 1 kg kapas akan terasa lebih ringan
dibandingkan dengan membawa 1 kg gula. Mengapa hal ini terjadi,
padahal keduanya berwujud sama dan memiliki massa 1 kg?
Peristiwa ini terjadi karena adanya perbedaan kerapatan suatu zat
yang satu dengan zat lainnya, meskipun wujud zatnya sama. Kerapatan
suatu zat disebut massa jenis, yang dilambangkan dengan
ρ
(rho), yaitu
hasil bagi massa zat oleh volumenya. Hal ini sesuai dengan sifat utama
dari suatu zat, yaitu massa dan volume.
Dengan:
ρ
= massa jenis benda
m = massa (berat) benda
v = volume benda
m
v
ρ
= ·
1. Apa yang dimaksud dengan zat atau materi?
2. Jelaskan perbedaan antara zat padat, zat cair, dan gas!
3. Apa yang dimaksud dengan adhesi, kohesi, dan kapilaritas?
Berikan contohnya!
4. Berikanlah masing-masing dua contoh dari perubahan wujud
yang dapat terjadi!
M
enguji Diri
Pikirkanlah
Coba kamu selidiki
perubahan apa
yang terjadi ketika
air dipanaskan di
dalam panci tertutup,
menyebabkan airnya
menyusut. Kemukakan
pendapatmu.
!
Satuan massa jenis dalam Sistem Internasional (SI) adalah kg/m
3
dan dalam cgs adalah g/cm
3
.
Untuk menentukan massa jenis zat padat dan zat cair, lakukanlah
kegiatan berikut.
Bab 4 - Wujud Zat dan Massa Jenis
45
Aktivitas Siswa
c. Tujuan: Menentukan massa jenis zat padat dan zat cair.
Langkah kerja:
Timbanglah gelas ukur kosong dengan neraca (m
1
). Isilah gelas ukur tersebut dengan air pada
volume tertentu (V), kemudian timbang (m
2
). Massa air diperoleh dari selisih antara m
2
dan
m
1
. Hitung massa jenis air.
Massa batu
V
1
V
2
V = V
1
- V
2
m
v
ρ
= ·
. . .
50 ml
. . .
. . .
. . .
m
1
Vm
2
m = m
1
ă
m
2
m
v
ρ
= ·
. . .
. . .
. . .
. . .
. . .
Alat dan bahan: balok, batu, gelas ukur 100 ml, neraca berlengan.
a. Tujuan: Menentukan massa jenis balok.
Langkah kerja:
Ukurlah panjang, lebar, dan tinggi balok, lalu hitung volumenya. Kemudian, timbang massanya
menggunakan neraca berlengan. Hitung massa jenis balok tersebut dengan rumus di atas.
b. Tujuan: Menentukan massa jenis batu tak beraturan.
Langkah kerja:
Isi gelas ukur sampai 50 ml. Timbang massa batu dengan neraca berlengan, lalu masukkan
batu ke dalam gelas ukur. Catat ketinggian air dalam gelas ukur. Hitung massa jenis batu.
Massa jenis dari beberapa zat dapat kamu lihat dalam tabel
berikut.
Tabel 4.2 Beberapa massa jenis dalam beberapa zat.
Nama Zat
Massa Jenis (
ρ
) dalam Kg/m
3
Udara (27
º
C)
1,2
Alkohol
800
Kayu
300 - 900
Es
920
Air (4
º
C)
1000
Aluminium
2700
Seng
7140
Besi
7900
Kuningan
8400
Perak
10500
Raksa
13600
Emas
19300
Platina
21450
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
46
M
enguji Diri
1. Sebuah tabung berjari-jari 2 m dan tinggi 2 m digunakan sebagai
tempat air. Jika tabung itu penuh terisi air dan massa jenis air 1
g/cm
3
, berapakah massa air yang tertampung?
2. Sebuah balok dengan ukuran panjang 7 cm dan lebar 5 cm
mempunyai massa 60 gram dan massa jenis 5.000 kg/m
3
.
Berapakah tinggi balok tersebut?
K
ilasan Materi
Ć
Zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang.
Ć
Zat dikelompokkan menjadi tiga wujud, yaitu padat, cair, dan gas.
Ć
Susunan partikel zat padat lebih rapat dibanding susunan partikel zat cair dan gas.
Ć
Gaya kapiler atau kapilaritas adalah gejala meresapnya zat cair melalui celah-celah sempit
atau pipa rambut.
Ć
Suatu
zat dapat berubah wujud karena pengaruh energi.
Ć
Massa jenis (
ρ
) adalah
kerapatan suatu zat yang nilainya ditentukan dari hasil bagi massa
zat oleh volumenya.
Hikmah apa yang dapat kamu ambil dari materi tentang wujud zat dan massa jenis zat? Apakah
kamu dapat menerapkan konsep tersebut dalam kehidupan sehari-harimu? Pelajari kembali
materi tersebut untuk meningkatkan pemahamanmu.
Contoh:
Sebuah kubus yang sisinya 2 cm memiliki massa 40 gram. Berapakah
massa jenis kubus tersebut?
Diketahui : sisi kubus (s) = 2 cm
massa kubus (m) = 40 gram
Ditanya : massa jenis
Jawab:
Kita
hitung dulu volume kubus V = s
×
s
×
s = 2
×
2
×
2 = 8 cm
3
ρ
= · = ··
ă
··· = 5 g/cm
3
= (5) (1000kg/m
3
) = 5000 kg/m
3
Jadi, massa jenis zat tesebut adalah 5 g/cm
3
atau 5.000 kg/m
3
m
v
40 gram
8 cm
3
Bab 4 - Wujud Zat dan Massa Jenis
47
1. Di bawah ini adalah yang termasuk suatu
zat, kecuali ....
a. buku
b. minyak
c. asap
d. sinar matahari
2. Di bawah ini termasuk ke dalam perubahan
fisika, kecuali ....
a. kertas yang dibakar
b. air menjadi uap air
c. air menjadi es
d. es mencair
3. Gaya tarik-menarik antarapartikel yang
sejenis disebut ....
a. kohesi
b. kapilaritas
c. adhesi
d. koneksi
4. Salah
satu ciri partikel zat cair adalah ....
a. letak molekulnya sangat berdekatan
b. bentuknya mudah berubah
c. bergerak sangat bebas
d. volumenya berubah-ubah
5. Perubahan wujud dari zat cair menjadi zat
padat disebut ....
a. mencair
b. membeku
c. menyublim
d. menguap
6. Ga
ya kohesi yang paling kuat terjadi pada
partikel zat ....
a. padat
c. gas
b. cair
d. air
A.
Pi
lihlah jawaban yang paling tepat!
Uji Kemampuan
7. Akibat dari gaya kohesi yang lebih kecil
dibandingkan dengan gaya adhesi adalah
terbentuknya miniskus ....
a. cembung
b. cekung
c. cekung dan cembung
d. datar
8. Berikut adalah peristiwa yang menunjukkan
kapilaritas, kecuali ....
a. naiknya minyak tanah pada sumbu
kompor
b. naikn
ya air dari akar ke daun
c. gula yang diaduk dalam air
d. air menggenang yang diserap kain
pel
9. Volume zat cair dalam sebuah gelas ukur
adalah 500 ml. Setelah kelereng dengan
massa 50 gram dimasukkan ke dalam gelas
ukur, volumenya menjadi 600 ml. Massa
jenis kelereng itu adalah ....
a. 0,5 g/cm
3
b. 5 g/cm
3
c. 50 g/cm
3
d. 0,05 g/cm
3
10. S
ebuah benda memiliki massa jenis 0,2
g/cm
3
. Jika massa benda itu 15 kg, maka
volume benda tersebut adalah ....
a. 0,075 m
3
b. 0,75 m
3
c. 7,5 m
3
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
48
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!
1. Apa yang dimaksud dengan:
a. p
er
ubahan wujud zat
b. perubahan fisika
c. perubahan kimia
2. Apa yang dimaksud dengan adhesi dan kohesi? Jelaskan!
3. Apa yang dimaksud dengan kapilaritas? Berikan contohnya!
4. Sebuah kerucut dengan ukuran tinggi 14 cm dan jari-jari 25 cm memiliki massa jenis 450 kg/m
3
.
Berapakah massa kerucut itu?
5. Balok yang bermassa 10 kg memiliki panjang 100 cm, lebar 35 cm, dan tinggi 12 cm. Berapakah
massa jenis balok tersebut?
1. Mengapa susunan partikel zat padat, cair, dan gas berbeda-beda? Jelaskan kaitan antara
wujud zat dengan susunan partikelnya!
2. Bagaimanakah pengaruh massa jenis terhadap sifat benda? Jelaskan dan berikan
contohnya!
3. S
etiap benda akan mengalami perubahan wujud jika mendapatkan pengaruh energi. Jika
tidak mendapatkan pengaruh energi, apakah benda tidak akan mengalami perubahan wujud?