Massa Jenis dan Pengaruhnya Terhadap Kehidupan Sehari-hari, Simak Manfaatnya

Liputan6.com, Jakarta Massa jenis adalah salah satu konsep penting dalam fisika, dan ilmu-ilmu terkait seperti ilmu material dan geologi. Konsep ini mengacu pada jumlah massa suatu benda, yang terkandung dalam satu volume tertentu.

Massa jenis sering digunakan untuk menggambarkan sifat fisik suatu benda atau zat, dan memahami konsep ini adalah kunci, dalam memahami berbagai fenomena alam dan ilmiah.

Massa jenis adalah besaran fisika, yang mengukur seberapa padat atau berat suatu zat atau benda dalam hubungannya, dengan volume yang ditempatinya. Dalam istilah matematis, massa jenis (disingkat dengan ρ, rho) didefinisikan sebagai massa benda (m) dibagi oleh volume benda tersebut (V).

Benda dengan massa jenis tinggi, memiliki massa yang besar dalam volume yang relatif kecil, sementara benda dengan massa jenis rendah memiliki massa yang lebih kecil, dalam volume yang lebih besar. Massa jenis adalah besaran skalar, yang berarti tidak memiliki arah atau vektor.

Berikut ini penjelasan tentang massa jenis yang Liputan6.com rangkum dari berbagai sumber, Kamis (19/10/2023). 

Massa jenis atau rapatan (bahasa Inggris: density) adalah pengukuran jisim, setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa, dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi), akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama, yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air).

Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (Kg/m3, Kg·m−3). Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat, di mana setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Perlu dipahami, bahwa massa jenis adalah salah satu dari konsep fundamental dalam ilmu fisika, dan ilmu material yang memiliki peran sentral dalam memahami dan mengukur sifat-sifat fisik zat, dan benda-benda di alam semesta kita. 

Dalam matematika, kita dapat mendefinisikan massa jenis (disingkat ρ, rho) sebagai perbandingan antara massa benda (m) dengan volume benda tersebut (V). ρ adalah massa jenis, yang diukur dalam satuan kilogram per meter kubik (kg/m^3) dan m adalah massa benda, yang diukur dalam kilogram (kg) serta V adalah volume benda, yang diukur dalam meter kubik (m^3).

Satuan internasional yang umum digunakan, untuk menyatakan massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m^3). Namun, tergantung pada konteks dan bidang ilmu tertentu, Anda mungkin juga menemui satuan-satuan lain seperti liter per kilogram (L/kg) atau gram per sentimeter kubik (g/cm^3). Berikut penjelasan lebih lanjut tentang satuan-satuan tersebut:

1. Kilogram per Meter Kubik (kg/m^3) adalah satuan internasional yang paling umum digunakan untuk menyatakan massa jenis. Massa jenis dalam satuan ini mengukur berapa kilogram massa, yang terdapat dalam satu meter kubik volume. Misalnya, jika massa jenis air adalah 1.000 kg/m^3, itu berarti setiap satu meter kubik air memiliki massa 1.000 kilogram.

2. Liter per Kilogram (L/kg) sering digunakan dalam konteks industri dan kimia. Satuan ini mengukur volume dalam liter, yang dihasilkan oleh setiap kilogram massa zat tersebut. Sebagai contoh, jika massa jenis minyak adalah 0.85 L/kg, itu berarti setiap kilogram minyak akan menghasilkan volume 0.85 liter.

3. Gram per Sentimeter Kubik (g/cm^3) adalah satuan yang sering digunakan, dalam pengukuran laboratorium dan dalam sejarah ilmu pengetahuan. Massa jenis dalam satuan ini mengukur berapa gram massa yang terdapat dalam satu sentimeter kubik volume. Untuk mengonversi ke kg/m^3, Anda perlu mengalikan dengan faktor 1.000 karena ada 1.000 gram dalam satu kilogram.

Berikut ini beberapa konversi yang mungkin berguna:

1. 1 kg = 1.000 gram
2. 1 gram = 0,001 kg
3. 1 m = 100 cm
4. 1 m3 = 1.000.000 cm3 = 106 cm3
5. 1 cm3 = 0,000001 m3 = 10-6 m3
6. 1 ml = 1 cm3 

Lambang dimensi massa jenis adalah [M][L]-3.

1. Pengujian Kualitas Bahan Bakar Nabati (CPO)

Bahan bakar nabati atau Crude Palm Oil (CPO) adalah komponen penting dalam industri makanan dan bahan bakar. Untuk memastikan kualitasnya, bahan bakar nabati harus melewati serangkaian pengujian, termasuk analisis mutu yang melibatkan sejumlah parameter fisik. Diantaranya adalah kandungan lemak padat, sifat reologi, titik kristalisasi, titik leleh, dan densitas. Menurut laporan yang dipublikasikan dalam jurnal Teknologi dan Industri Pangan (vol 22) tahun 2011, pengujian sifat fisik ini melibatkan perhitungan massa jenis dengan berbagai perlakuan. Dalam pengujian ini, dua suhu yang berbeda digunakan. Perlakuan pertama dilakukan pada suhu kamar sekitar 25°C, sedangkan perlakuan kedua melibatkan suhu 55°C.

Hasil dari pengujian densitas CPO, menunjukkan bahwa nilai densitas berkisar antara 0,909 hingga 0,917 g/mL pada perlakuan pertama dan 0,888 hingga 0,892 g/mL pada perlakuan kedua. Hal yang menarik adalah bahwa hasil ini mengindikasikan, adanya pengaruh suhu terhadap densitas minyak kelapa sawit mentah. Dalam hal ini, semakin tinggi suhu yang diterapkan, semakin rendah nilai densitasnya. Pengujian massa jenis ini bukan hanya mencerminkan kualitas CPO, tetapi juga memberikan wawasan tentang bagaimana sifat fisik zat cair seperti minyak, dapat bervariasi tergantung pada kondisi suhu, yang memiliki implikasi dalam industri makanan, farmasi, dan energi.

2. Prinsip Massa Jenis dalam Mengapungnya Kapal Selam

Kapal selam adalah salah satu pencapaian teknik canggih, yang memungkinkan manusia untuk menjelajahi samudera dalam skala besar. Salah satu pertanyaan umum yang mungkin muncul, adalah mengapa kapal selam bisa mengapung di atas permukaan laut, padahal memiliki massa yang sangat besar. Jawabannya terletak pada konsep massa jenis. Kapal selam mampu mengapung di atas air laut, karena massa jenisnya lebih kecil dibandingkan dengan massa jenis air laut. Hal ini terjadi karena kapal selam dilengkapi dengan tangki di dalamnya, yang dapat diisi dengan air atau udara.

Dengan mengatur jumlah air dan udara di dalam tangki tersebut, kapal selam dapat mengubah massa jenisnya sesuai dengan kondisi di sekitarnya. Dengan demikian, ia dapat mengapung di atas permukaan laut atau merapat ke dasar laut. Prinsip ini sangat penting dalam merancang dan mengoperasikan kapal selam, yang memungkinkan mereka untuk berlayar di bawah permukaan air dengan keamanan dan kelincahan yang luar biasa. Dalam dunia modern, kapal selam memiliki peran vital dalam pertahanan, penelitian laut, dan eksplorasi bawah laut.

3. Konsep Massa Jenis dalam Penambangan Mineral

Penambangan mineral adalah industri kunci, yang memungkinkan manusia untuk mengakses dan memanfaatkan kekayaan mineral di dalam perut bumi. Untuk melakukan ini, penambang menggunakan konsep massa jenis untuk memisahkan mineral berdasarkan perbedaan massa jenis mereka. Contoh konkret dari penggunaan konsep massa jenis dalam penambangan, adalah ketika biji yang mengandung uranium harus dipisahkan dari granit. Biji uranium dipecah-pecah menjadi kecil dan kemudian ditempatkan dalam cairan kloroform yang memiliki massa jenis sekitar 4.000 kg/m^3.

Dalam proses ini, granit mengapung ke permukaan karena massa jenisnya lebih kecil, yaitu sekitar 2.700 kg/m^3, sementara mineral uranium yang memiliki massa jenis sekitar 7.000 kg/m^3 tenggelam. Dengan demikian, konsep massa jenis memainkan peran penting dalam ekstraksi mineral berharga seperti uranium untuk berbagai aplikasi, termasuk energi nuklir. Dengan demikian, pemahaman konsep massa jenis sangat krusial dalam industri penambangan dan eksplorasi mineral, yang memainkan peran penting dalam pasokan berbagai bahan mentah, untuk berbagai sektor ekonomi.

1. Massa jenis air pada suhu dan tekanan standar (20°C dan 1 atmosfer) adalah sekitar 1.000 kg/m^3. Ini berarti bahwa setiap satu meter kubik air, memiliki massa sekitar 1.000 kilogram.

2. Massa jenis emas adalah sekitar 19.320 kg/m^3, menjadikannya salah satu logam paling padat yang digunakan dalam perhiasan dan industri elektronik.

3. Massa jenis besi adalah sekitar 7.870 kg/m^3, yang membuatnya lebih berat daripada air. Ini adalah alasan mengapa besi tenggelam, ketika ditempatkan dalam air.

4. Massa jenis kayu bervariasi tergantung pada jenisnya. Kayu keras seperti kayu ek memiliki massa jenis sekitar 700-1.100 kg/m^3, sementara kayu lunak seperti kayu pinus memiliki massa jenis sekitar 400-700 kg/m^3.

5. Massa jenis minyak bumi bervariasi, tergantung pada jenis minyak dan kondisinya. Massa jenis minyak bumi biasanya berkisar antara 800 hingga 950 kg/m^3. Namun, angka ini dapat berubah tergantung pada komposisi dan suhu minyak bumi.

6. Massa jenis aluminium adalah sekitar 2.700 kg/m^3. Aluminium adalah logam ringan yang digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk konstruksi pesawat terbang dan kendaraan.

7. Massa jenis granit berkisar antara 2.600 hingga 2.700 kg/m^3. Granit adalah batuan yang umum digunakan dalam konstruksi dan pembuatan lantai.

8. Massa jenis es lebih rendah daripada air, di mana pada suhu 0°C maka massa jenis es sekitar 917 kg/m^3, sehingga es mengapung di atas air.

9. Massa jenis gas hidrogen sangat rendah, sekitar 0.0899 kg/m^3. Ini adalah salah satu gas paling ringan yang ada dan memiliki aplikasi dalam balon udara panas dan sebagai bahan bakar roket.

10. Massa jenis udara rata-rata pada suhu dan tekanan standar adalah sekitar 1.225 kg/m^3.