Kalkulator Densitas

Kalkulator densitas akan membantu Anda menghitung densitas materi, massa, dan volume. Karena parameter ini saling terkait, Anda dapat menghitung satu parameter dengan mengetahui dua data lainnya. Misalnya, jika Anda mengetahui massa dan volume suatu benda, Anda dapat menghitung densitasnya. Atau Anda dapat menggunakan kalkulator massa jenis untuk menentukan massa suatu benda jika Anda mengetahui volume dan massa jenisnya.

Kalkulator ini sangat nyaman digunakan karena Anda dapat menggunakan berbagai ukuran untuk menghitung densitas. Anda dapat menggunakan gram, kilogram, ons, dan pon sebagai ukuran massa dalam kalkulator densitas. Mililiter, sentimeter kubik, meter kubik, liter, kaki kubik, dan inci kubik dapat digunakan sebagai ukuran volume.

Definisi Densitas Zat

Massa jenis suatu zat adalah massa yang terkandung dalam satuan volume dalam keadaan normal.

Satuan massa jenis yang paling umum digunakan di dunia adalah satuan SI kilogram per meter kubik (kg/m³) dan satuan CGS untuk gram per sentimeter kubik (g/cm³). Satu kg/m³ sama dengan 1000 g/cm³.

Di A.S., secara tradisional, densitas dinyatakan dalam pon per kaki kubik.

Satu pon per kaki kubik = 16,01846337395 kilogram per meter kubik. Oleh karena itu, untuk mengubah massa jenis suatu zat dari satuan SI ke satuan tradisional AS, bagilah bilangan tersebut dengan 16,01846337395 atau cukup dengan 16. Dan untuk mengubah massa jenis suatu zat dari satuan AS ke satuan SI, kalikan bilangan Anda dengan 16.

Huruf Yunani biasanya digunakan untuk menyatakan densitas. Terkadang huruf Latin D dan d (dari bahasa Latin "densitas" atau "density") digunakan dalam rumus densitas.

Untuk menemukan densitas suatu zat, bagilah massanya dengan volume. Massa jenis dihitung menggunakan rumus massa jenis:

$$ρ=\frac{m}{V}$$

Dimana V adalah volume yang ditempati oleh zat bermassa m.

Karena massa jenis, massa, dan volume saling terkait, mengetahui massa jenis dan volume, kita dapat menghitung massa dengan cara:

$$m=ρ V$$

Dan mengetahui massa jenis dan massa zat, kita dapat menghitung volumenya:

$$V=\frac{m}{ρ}$$

Densitas berbagai zat

Densitas zat dan bahan yang berbeda dapat sangat bervariasi.

Massa jenis zat yang sama dalam keadaan padat, cair, dan gas berbeda. Misalnya, massa jenis air adalah 1000 kg/m³, es sekitar 900 kg/m³, dan uap air 0,590 kg/m³.

Densitas tergantung pada suhu, keadaan agregat zat, dan tekanan eksternal. Jika tekanan meningkat, molekul zat menjadi lebih padat; sehingga densitasnya lebih besar.

Perubahan tekanan atau suhu suatu benda biasanya menyebabkan perubahan densitasnya. Ketika suhu turun, pergerakan molekul dalam zat melambat, dan karena mereka melambat, mereka membutuhkan lebih sedikit ruang. Ini mengarah pada peningkatan densitas. Sebaliknya, peningkatan suhu biasanya menyebabkan penurunan densitas.

Aturan ini tidak termasuk pada materi seperti air, besi cor, perunggu, dan beberapa zat lain yang berperilaku berbeda pada suhu tertentu.

Air memiliki densitas maksimum pada 4 °C, yaitu 997 kg/m³. Massa jenis air sering kali dibulatkan menjadi 1000 kg/m³ untuk memudahkan perhitungan. Ketika suhu naik atau turun, densitas air akan berkurang. Es tidak tenggelam di permukaan air karena memiliki massa jenis 916,7 kg/m³.

Alasan sifat es ini disebut ikatan hidrogen. Kisi kristal es terlihat seperti sarang lebah, dengan molekul air yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen di masing-masing dari enam sudut. Jarak antara molekul-molekul air dalam wujud padat lebih besar daripada dalam wujud cair, di mana mereka bergerak bebas dan dapat saling mendekat.

Densitas air, bismut, dan silikon juga menurun dengan pemadatan.

Densitas materi menentukan apa yang akan mengapung dan apa yang akan tenggelam. Benda yang massa jenisnya kurang dari air (kurang dari 1 gm/cm³) akan mengapung di atas air, seperti styrofoam atau kayu.

Bahan dengan densitas tinggi, seperti logam, beton, atau kaca (lebih besar dari 1 gm/cm³), akan tenggelam dalam air karena densitasnya lebih tinggi daripada air.

Sebuah bola meriam besi tenggelam dalam air karena massa jenisnya lebih besar dari massa jenis air. Sebuah kapal besi mengapung di lautan. Meskipun besi lebih padat daripada air, sebagian besar interior kapal diisi dengan udara. Dan ini mengurangi densitas keseluruhan kapal. Jika kapal itu adalah balok besi padat, kapal itu akan tenggelam.

Benda yang terendam di air asin memiliki kecenderungan lebih tinggi untuk mengapung daripada di air jernih atau air ledeng; sebab, mereka memiliki daya apung yang lebih besar. Efek ini muncul karena gaya apung yang dimiliki air asin pada benda karena densitasnya yang lebih besar.

Densitas benda

Contoh

Bayangkan Anda seorang pematung dan akan membeli balok marmer untuk membuat patung kecil. Anda telah menemukan sebuah blok marmer dijual dengan dimensi 0,3 x 0,3 x 0,6 meter yang cocok untuk Anda dari segi kualitas dan harga. Bagaimana cara menghitung berat balok untuk memahami cara terbaik untuk mengangkutnya?

Mari kita kalikan dimensi balok satu sama lain untuk menghitung volume balok.

0,3 × 0,3 × 0,6 = 0,054 m³

Diketahui massa jenis marmer adalah 2.700 kg/m³. Jadi kita mencari massa balok menggunakan rumus:

$$m=ρ V$$

Karena itu, 0,054 × 2700 = 145,8 kg. Jadi, balok marmer yang Anda sukai akan memiliki berat sekitar 145,8 kilogram.

Densitas cairan

Densitas gas

Mengetahui densitas karbon monoksida dapat berguna dalam kebakaran yang menghasilkan karbon monoksida, yang beracun bagi manusia. Karbon monoksida sedikit lebih ringan dari udara, sehingga naik ke atas ruangan. Jadi, jika Anda berada di dalam ruangan saat kebakaran, yang terbaik adalah berada serendah dan sedekat mungkin dengan lantai.

Densitas makanan massal

Contoh perhitungan

Anda membeli sebungkus biji kopi seberat 900 gram. Anda memiliki kaleng kopi 1,5 liter yang bagus di rumah. Apakah semua kopi ini muat dalam toples? Pertama, perlu diingat bahwa satu liter mengandung 1000 cm³. Oleh karena itu, kita punya toples 1500 cm³.

Hitung volume kopi menggunakan massa dan pengetahuan tentang densitas.

$$V=\frac{m}{ρ}$$

Volume kopi akan sebesar:

$$\frac{900}{0,43}= 2093,023255814\ cm³$$

Toples yang ada tidak cukup untuk menampung semua kopi yang Anda beli.

Densitas bahan bangunan massal:

Konsep densitas massal digunakan untuk menganalisis bahan konstruksi curah (pasir, kerikil, tanah liat yang diperbesar, dan lain sebaginya.). Indikator ini sangat penting untuk menghitung penggunaan berbagai komponen campuran konstruksi yang hemat biaya.

Densitas massal adalah nilai variabel. Dalam kondisi tertentu, bahan dengan berat yang sama dapat menempati volume yang berbeda. Selain itu, untuk volume yang sama, massa dapat bervariasi. Semakin dangkal partikel, semakin padat mereka tersusun dalam tumpukan. Pasir memiliki densitas massal tertinggi bahan konstruksi. Semakin besar butiran, semakin banyak rongga di antara mereka. Selain ukuran, bentuk butir memainkan peran penting. Partikel yang paling padat adalah yang berbentuk biasa.

Mengetahui densitas massal sangat penting ketika Anda mengetahui volume lubang atau parit yang perlu diisi, dan Anda ingin mengetahui berat bahan yang perlu Anda beli untuk tujuan ini. Mengetahui densitas juga sangat berguna ketika Anda memiliki bahan yang dijual dalam kilogram, dan Anda perlu mengetahui volumenya. Dan informasi tentang densitas massal juga penting jika Anda ingin menghitung dengan benar jumlah unit transportasi yang diperlukan untuk mengangkut bahan yang dibeli.

Densitas materi rata-rata

Misalkan bdan memiliki rongga atau terbuat dari zat yang berbeda (misalnya, kapal, bola sepak, seseorang). Dalam hal ini, kita berbicara tentang densitas rata-rata badan. Ini juga dapat dihitung menggunakan rumus

$ρ=\frac{m}{V}$.

Misalnya, densitas badan manusia rata-rata berkisar antara 940-990 kg/m³ untuk inhalasi penuh hingga 1010-1070 kg/m³ untuk ekspirasi penuh. Densitas badan manusia sangat dipengaruhi oleh parameter seperti dominasi massa tulang, otot, atau lemak dalam badan manusia.

Contoh densitas alami yang menarik

• Medium antargalaksi memiliki densitas terendah di alam, yaitu 2×10⁻³¹kg/m³ hingga 5×10⁻³¹kg/m³.
• Massa jenis rata-rata Matahari adalah sekitar 1.410 kg/m³, sekitar 1,4 kali massa jenis air.
• Massa jenis granit adalah 2.600 kg/m³.
• Massa jenis rata-rata Bumi adalah 5.520 kg/m³.
• Massa jenis besi adalah 7.874 kg/m³.
• Massa jenis perak adalah 10.490 kg/m³.
• Emas memiliki massa jenis 19.320 kg/m³.
• Zat terpadat pada kondisi standar adalah osmium (22.600 kg/m³), iridium (22.400 kg/m³) dan platina (21.500 kg/m³).
• Densitas tertinggi di alam semesta ada di lubang hitam. Densitas rata-rata lubang hitam tergantung pada massanya. Sebuah lubang hitam dengan massa di urutan massa matahari memiliki densitas sekitar 10¹⁹ kg/m³, melebihi densitas inti 2 × 10¹⁷ kg/m³. Dan lubang hitam supermasif dengan massa 10⁹ massa matahari memiliki densitas rata-rata sekitar 20 kg/m³, jauh lebih kecil daripada densitas air (1000 kg/m³).

Perhitungan densitas

Beberapa metode digunakan untuk mengukur densitas bahan. Metode tersebut termasuk menggunakan:

• hidrometer (metode daya apung untuk cairan),
• neraca hidrostatik (metode daya apung untuk cairan dan padatan),
• metode tubuh terendam (metode apung untuk cairan),
• piknometer (untuk cairan dan padatan),
• piknometer perbandingan udara (untuk padatan),
• densitometer berosilasi (untuk cairan),
• isi-dan-lepaskan (untuk padatan).

Anda dapat menghitung massa jenis suatu zat atau massa jenis rata-rata suatu benda di rumah dengan mengukur volume dan massa zat atau benda tersebut.

Pertama, tentukan massa benda menggunakan skala.

Kemudian tentukan volumenya dengan mengukur dimensi atau menuangkannya ke dalam bejana ukur. Wadah ini bisa apa saja mulai dari gelas ukur hingga botol berukuran biasa. Jika suatu benda memiliki bentuk yang kompleks, Anda dapat mengukur volume air yang dipindahkan benda tersebut.

Bagi massa dengan volume untuk menghitung massa jenis zat atau benda menggunakan rumus:

$$ρ=\frac{m}{V}$$

Penggunaan sifat densitas dalam industri

Salah satu penerapan densitas yang diketahui adalah menentukan apakah suatu benda akan mengapung di atas air. Jika massa jenis suatu benda lebih kecil dari massa jenis air, benda itu akan mengapung; jika massa jenisnya lebih besar dari massa jenis air, ia akan tenggelam.

Kapal bisa mengapung karena memiliki tangki pemberat yang menahan udara. Tangki ini menyediakan volume besar massa kecil, mengurangi densitas kapal. Densitas rata-rata yang lebih rendah, bersama dengan gaya apung yang diberikan air pada kapal, memungkinkan kapal untuk mengapung.

Minyak mengapung di permukaan air karena memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada air. Meskipun tumpahan minyak berbahaya bagi lingkungan, kemampuan minyak untuk mengapung membuatnya lebih mudah dibersihkan.

Indeks densitas rata-rata mencerminkan kondisi fisik bahan. Itulah kenapa indeks densitas rata-rata menentukan bagaimana bahan bangunan berperilaku di bawah kondisi dunia nyata saat terkena kelembaban, suhu positif dan negatif, dan tekanan mekanis.

Menggunakan bahan berdensitas rendah dalam konstruksi dan teknik mesin bermanfaat secara lingkungan dan ekonomi. Misalnya, sebelumnya bodi pesawat dan roket terbuat dari aluminium dan baja. Namun, sekarang terbuat dari titanium yang kurang padat dan, karenanya, lebih ringan. Ini menghemat bahan bakar dan memungkinkan Anda membawa lebih banyak kargo.

Informasi tentang densitas materi juga penting untuk sektor pertanian. Jika densitas tanah tinggi, ia tidak mentransmisikan panas dengan baik, dan di musim dingin, ia membeku hingga sangat dalam. Ketika dibajak, tanah seperti itu hancur menjadi balok-balok besar, dan tanaman tidak tumbuh dengan baik.

Jika densitas tanah rendah, air dengan cepat melewati tanah tersebut; yaitu, kelembaban tidak dipertahankan di dalam tanah. Dan hujan lebat dapat menyapu lapisan paling atas dari tanah yang paling subur. Jadi ahli agronomi perlu mengetahui densitas tanah untuk mendapatkan hasil panen yang baik.

Sejarah pengukuran densitas legendaris

Kisah pengukuran densitas dimulai dengan kisah Archimedes, yang ditugaskan untuk menentukan apakah seorang tukang emas telah menggelapkan emas dalam membuat mahkota untuk Raja Hiero Kedua. Raja menduga mahkota itu terbuat dari campuran emas dan perak. Pada saat itu, para ilmuwan tahu bahwa emas sekitar dua kali lebih padat dari perak. Tetapi untuk memverifikasi komposisi mahkota, perlu untuk menghitung volumenya.

Mahkota dapat dibentuk menjadi sebuah kubus, yang volumenya dapat dengan mudah dihitung dan dibandingkan dengan massanya dan, berdasarkan densitasnya, menentukan apakah itu emas. Tetapi raja tidak akan menyetujui pendekatan seperti itu.

Dari ketinggian air di saluran masuknya, Archimedes memperhatikan bahwa ia dapat menghitung volume mahkota emas dengan volume air yang dipindahkan. Setelah penemuan ini, dia melompat keluar dari bak mandi dan berlari telanjang di jalanan, berteriak, "Eureka! Eureka!" Dalam bahasa Yunani, "Εύρηκα!" berarti, "Saya telah menemukannya."

Archimedes menghitung volume air yang dipindahkan oleh mahkota dan volume air yang dipindahkan oleh emas batangan dengan massa yang sama dengan mahkota. Sebagai hasil dari percobaan, mahkota memindahkan lebih banyak air. Ternyata terbuat dari bahan yang kurang padat dan lebih ringan dari emas murni. Akibatnya, penjual perhiasan itu ketahuan menipu.

Hal ini menghasilkan istilah "eureka", yang menjadi populer dan digunakan untuk merujuk pada momen pencerahan atau wawasan.