Massa jenis dan berat jenis air: massa 1 liter dan 1 m³

Pada suhu ruang sekitar 20 °C, massa jenis air murni kira-kira 998,2 kg/m³. Karena itu, 1 liter air memiliki massa sekitar 0,9982 kg, sedangkan 1 m³ sekitar 998,2 kg. Untuk perhitungan sehari-hari dan perkiraan awal, nilainya biasanya dibulatkan: 1 liter air ≈ 1 kg dan 1 m³ ≈ 1000 kg.

Namun, massa jenis air bergantung pada suhu. Air cair mencapai massa jenis maksimum pada sekitar 4 °C, yaitu kurang lebih 999,975 kg/m³. Di atas suhu ini, air memuai ketika dipanaskan sehingga massa yang terdapat dalam volume yang sama berangsur-angsur berkurang.

Penting untuk membedakan massa, massa jenis, dan berat jenis. Kilogram adalah satuan massa. Massa jenis dinyatakan, misalnya, dalam kg/m³. Dalam pengertian fisika, berat jenis adalah gaya berat per satuan volume dan dinyatakan dalam N/m³.

Massa jenis air pada berbagai suhu

Tabel berikut memberikan nilai air murni pada rentang 0–40 °C yang dibulatkan untuk perhitungan praktis. Untuk pekerjaan laboratorium, metrologi, dan aplikasi presisi lainnya, komposisi air, gas terlarut, tekanan, serta kondisi pengukuran yang sebenarnya juga harus diperhitungkan.

Nilai 1000 kg/m³ pada 4 °C praktis untuk perhitungan cepat, tetapi merupakan pembulatan. Massa jenis air murni yang lebih tepat di sekitar suhu tersebut sedikit di bawah 1000 kg/m³.

Berapa massa 1 liter air?

Satu liter sama dengan 0,001 m³. Massa air dapat dihitung dengan rumus:

m = ρ × V

dengan:

• m — massa, kg;
• ρ — massa jenis air, kg/m³;
• V — volume, m³.

Untuk 1 liter air pada 20 °C:

V = 1 L = 0,001 m³

m = 998,2 × 0,001 ≈ 0,9982 kg

Jadi, pada 20 °C satu liter air murni memiliki massa sekitar 998 g. Selisih dari aturan praktis “1 liter = 1 kg” kecil, sehingga sering diabaikan dalam perhitungan sehari-hari.

Berapa massa 1 m³ air?

Untuk satu meter kubik, perhitungannya lebih sederhana karena volumenya sudah 1 m³:

m = ρ × 1

Pada 20 °C:

m ≈ 998,2 kg

Dengan demikian, 1 m³ air murni pada 20 °C memiliki massa sekitar 998,2 kg, atau sekitar 0,998 t.

Pada suhu sekitar 4 °C, massa 1 m³ air praktis sama dengan satu ton.

Cara menghitung massa untuk volume air berapa pun

Jika volume diberikan dalam liter, ubah terlebih dahulu ke meter kubik:

V(m³) = V(L) / 1000

Kemudian gunakan:

m = ρ × V

Contoh: hitung massa 50 liter air pada 20 °C.

1. Ubah volume: 50 L = 0,05 m³.
2. Gunakan massa jenis: ρ ≈ 998,2 kg/m³.
3. Hitung: m = 998,2 × 0,05 ≈ 49,91 kg.

Jadi 50 liter air pada 20 °C memiliki massa sekitar 49,9 kg.

Dengan cara yang sama, 200 liter pada 20 °C memiliki massa sekitar:

998,2 × 0,2 ≈ 199,6 kg

Mengapa suhu mengubah massa jenis air

Ketika suhu berubah, jarak rata-rata antarmolekul juga berubah. Akibatnya, volume air yang sama dapat mengandung massa yang sedikit berbeda.

Air memiliki sifat khusus: massa jenis maksimumnya terjadi sekitar 4 °C. Jika didinginkan lebih lanjut menuju titik beku, massa jenis kembali sedikit menurun. Itulah sebabnya nilai pada 0 °C lebih rendah daripada pada 4 °C.

Di atas 4 °C, air memuai saat dipanaskan. Sebagai contoh, satu liter air pada 40 °C mengandung massa lebih kecil daripada satu liter pada 20 °C.

Perubahan massa jenis tidak boleh disamakan dengan perubahan massa total. Jika wadah tertutup berisi jumlah air tetap dipanaskan tanpa kehilangan air, massanya tetap sama tetapi volumenya berubah.

Perbedaan massa jenis dan berat jenis air

Massa jenis adalah massa dibagi volume:

ρ = m / V

Satuan SI untuk massa jenis adalah kg/m³.

Berat jenis adalah gaya berat per satuan volume:

γ = ρ × g

dengan:

• γ — berat jenis, N/m³;
• ρ — massa jenis, kg/m³;
• g — percepatan gravitasi, m/s².

Dengan nilai standar g = 9,80665 m/s², untuk air pada 20 °C:

γ ≈ 998,2 × 9,80665 ≈ 9790 N/m³

atau sekitar 9,79 kN/m³.

Dalam beberapa tabel umum, istilah “berat jenis air” kadang digunakan secara longgar untuk massa jenis dan nilainya ditulis dalam kg/m³. Secara fisika keduanya berbeda: kg/m³ adalah massa jenis, sedangkan N/m³ adalah berat jenis.

Faktor lain yang memengaruhi massa jenis air sebenarnya

Suhu bukan satu-satunya faktor. Nilai sebenarnya juga dipengaruhi oleh:

• garam dan zat lain yang terlarut;
• gas terlarut;
• tekanan;
• komposisi kimia dan isotop;
• ketelitian pengukuran suhu dan volume.

Karena itu, nilai untuk air murni tidak boleh otomatis dianggap tepat untuk air laut, air mineral, air proses, atau larutan garam pekat.

Untuk wadah rumah tangga, tangki, reservoir, dan perkiraan beban secara kasar, biasanya cukup menggunakan 1 kg per liter. Jika hasil perhitungan memengaruhi kalibrasi, dosis, proses teknis, atau beban desain, gunakan massa jenis pada suhu dan komposisi air yang sebenarnya.

Cara mengubah kilogram air menjadi liter

Jika massa diketahui, volume dihitung dengan rumus kebalikan:

V = m / ρ

Pada 20 °C, satu ton air murni menempati:

V = 1000 / 998,2 ≈ 1,0018 m³

atau sekitar 1001,8 liter.

Di dekat 4 °C, perhitungan yang sama memberikan nilai yang sangat mendekati 1000 liter.

Perbandingan dengan cairan lain

Air merupakan acuan yang berguna karena massa jenisnya mendekati 1000 kg/m³. Banyak cairan umum lebih ringan atau lebih berat daripada air.

Sebagai perbandingan, lihat massa 1 liter bensin dan bagaimana massa jenis minyak mentah memengaruhi massa 1 liter.