Massa Jenis Benda Padat
Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka
semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis berfungsi untuk
menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang
berbeda. Dan satu zat berapapun massanya
berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama (Searss, 1985).
Massa
adalah jumlah partikel yang terkandung dalam suatu zat. Massa merupakan salah satu ciri dari
suatu zat. Dalam Satuan internasional (SI)
adalah kilogram dan dalam cgs adalah gram.
Massa jenis adalah kerapatan suatu zat. Massa jenis diturunkan dari
besaran massa dan volume. Massa jenis
adalah massa benda per satuan volume, lambang massa jenis adalah rho (ρ). Massa jenis merupakan hasil bagi
antara massa dengan volume. Nilai massa jenis suatu zat adalah
tetap, tidak tergantung pada massa maupun volume zat, tetapi tergantung pada
jenis zatnya. Oleh karena itu, zat yang sejenis
selalu mempunyai masssa jenis yang sama (Kondo, 1982).
Massa
jenis relatif adalah nilai perbandingan massa jenis. Kegunaannya untuk mengetahui massa
jenis zat. Massa jenis relatif tidak mempunyai
satuan.
Dasar penggunaan massa jenis
relative Massa jenis merupakan besaran turunan dari
massa dan volume dalam praktiknya pengukuran volume biasanya kurang teliti
dibandingkan dengan pengukuran massa. Oleh karena itu, untuk lebih teliti dalam menentukan massa jenis dapat
dilakukan dengan mengukur massanya dengan massa jenis air. Karena massa jenis air merupakan bilangan yang mudah diingat, yaitu 1 g/cm3
atau 1.000 kg/m3, dengan demikian untuk mengetahui massa jenis relatif suatu
zat selalu akan menggunakan perbandingan massa jenis zat dengan bilangan 1
g/cm3 atau 1.000 kg/m3 (Kondo,
1982).
Massa
jenis zat dapat dihitung dengan membandingkan massa zat (benda) dengan
volumenya. Massa jenis merupakan salah satu ciri
untuk mengetahui kerapatan zat. Pada volume
yang sama,semakin rapat zatnya, semakin besar massanya. Sebaliknya makin renggang, makin
kecil massa suatu benda. Pada massa yang sama, semakin
rapat zatnya, semakin kecil volumenya. Sebaliknya, semakin renggang
kerapatannya semakin besar volumenya (Bredthauer,
1993).
Konsep
massa jenis sering digunakan untuk dapat menentukan dengan tepat jenis suatu
zat (benda) apa yang sesuai dengan kebutuhannya, misalnya dalam industri
pesawat terbang, dibutuhkan suatu zat (bahan) yang kuat tetapi ringan, maka
digunakan aluminium sebagai badan pesawat, karena aluminium lebih ringan
massanya daripada besi (Hidayat,
1979).
Sebagai contoh massa 1 liter air
pada suhu 4oC adalah 1 kg. Jika volume air tersebut 2 liter , massanya pasti 2 kg, demikian
seterusnya. Nilai suatu benda atau suatu zat adalah tetap, tidak bergantung
pada massa dan volume zat. Karena menurut SI satuan massa zat adalah kg dan satuan
volume adalah m3, satuan massa jenis zat (ρ) adalah kg/m3. Selain
itu, massa jenis zat juga sering dinyatakan dengan satuan gram/cm3 (Hidayat, 1979).
Rapatan
Massa jenis/kerapatan suatu fluida dapat bergantung
pada banyak factor seperti temperatur fluida dan tekanan yang mempengaruhi
fluida. Akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit sehingga massa jenis suatu fluida
dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Rapat massa (ρ) adalah suatu besaran turunan yang diperoleh dengan
membagi massa suatu benda atau zat dengan volumenya (Bredthauer, 1993).
Teori
fungsi kerapatan (DFT, Density
functional theory) merupakan salah satu dari beberapa pendekatan populer
untuk perhitungan struktur elektron
banyak-partikel secara mekanika kuantum untuk sistem molekul
dan bahan rapat. Teori Fungsi Kerapatan (DFT) adalah teori mekanika kuantum
yang digunakan dalam fisika
dan kimia
untuk mengamati keadaan dasar dari sistem banyak partikel (Bredthauer, 1993).
Metode tradisional dalam perhitungan struktur elektron, seperti
teori Hartree-Fock
didasarkan pada fungsi gelombang
banyak-elektron yang rumit. Sasaran
utama dari teori fungsi kerapatan adalah menggantikan fungsi gelombang elektron
banyak-partikel dengan kerapatan elektron sebagai besaran dasarnya. Fungsi gelombang partikel-banyak bergantung
pada 3N variabel, yaitu tiga variabel ruang untuk masing-masing N elektron,
sedangkan kerapatan hanya merupakan fungsi dari 3 variabel, jadi merupakan
suatu besaran yang sederhana untuk ditangani, baik secara konsep maupun secara
praktis (Hidayat,
1979).
Walaupun teori fungsi kerapatan memiliki
dasar konseptualnya dalam model Thomas-Fermi,
DFT tidak berlandaskan pijakan teoretis yang kuat sampai munculnya teorema
Hohenberg-Kohn
(HK) yang menunjukkan adanya pemetaan satu-satu antara
kerapatan elektron keadaan dasar dengan
fungsi gelombang keadaan dasar dari sistem banyak-partikel. Selain itu, teorema HK membuktikan bahwa
kerapatan keadaan dasar meminimalkan energi elektron total
sistem tersebut. Karena teorema HK
berlaku hanya untuk keadaan dasar, DFT juga merupakan sebuah teorema keadaan
dasar (Bredthauer,
1993).
Teorema Hohenberg-Kohn hanya suatu teorema keberadaan, yang
menyatakan bahwa penggambaran itu ada, tetapi tidak menghasilkan penggambaran
apapun yang tepat seperti itu. Teorema
tersebut dalam penggambaran ini dibuat pendekatan. Penggambaran yang paling terkenal adalah
pendekatan kerapatan lokal (LDA) yang memberikan pendekatan penggambaran dari
kerapatan sistem terhadap energi total.
LDA digunakan untuk gas elektron yang seragam, dikenal juga sebagai jellium (Bredthauer, 1993).
Pada kenyataannya, teorema HK jarang digunakan secara langsung
untuk membuat perhitungan. Sebagai
gantinya, implementasi teori fungsi kerapatan yang paling umum digunakan saat
ini adalah metode Kohn-Sham. Dalam
kerangka DFT Kohn-Sham, masalah interaksi elektron banyak partikel,
potensial statis eksternal direduksi menjadi sebuah masalah yang mudah
dikerjakan dengan penggantian elektron yang tidak berinteraksi menjadi sebuah potensial efektif. Potensial efektif
meliputi potensial eksternal dan pengaruh interaksi “Colomb” antar electron (Bredthauer,
1993).
Dalam banyak kasus, DFT dengan pendekatan kerapatan lokal
memberikan hasil yang memuaskan jika dibandingkan dengan data eksperimen pada
daya komputasi yang relatif rendah, ketika dibandingkan dengan cara-cara
penyelesaian masalah mekanika kuantum banyak-partikel yang lain (Bredthauer,
1993).
DFT menjadi sangat terkenal untuk perhitungan dalam fisika keadaan padat sejak
tahun 1970. Akan tetapi, DFT tersebut
tidak dapat dipertimbangkan cukup akurat untuk perhitungan kimia kuantum
sampai tahun 1990, ketika pendekatan digunakan dalam teori dihasilkan perbaikan
yang lebih baik. DFT kini merupakan
suatu metode yang mengarahkan pada perhitungan struktur elektron dalam berbagai
bidang. Akan tetapi, masih ada sistem
yang tidak dapat dijelaskan dengan baik dengan LDA. LDA tidak dapat menjelaskan dengan baik interaksi antar molekul,
terutama gaya van der Waals (dispersi).
Hasil lain yang terkenal adalah perhitungan celah pita dalam semikonduktor,
tetapi larangan ini tidak dapat memperlihatkan kegagalan, karena DFT adalah
teori keadaan dasar dan celah pita adalah sifat
keadaan tereksitasi (Bredthauer, 1993).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar