Kalor dapat mengubah wujud zat apabila zat tersebut diberi kalor terus-menerus dan mencapai suhu maksimum, maka zat akan mengalami perubahan wujud. Peristiwa ini juga berlaku jika suatu zat melepaskan kalor terus-menerus dan mencapai suhu minimumnya.
Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat
Oleh karena itu, selain kalor dapat digunakan untuk mengubah suhu zat, juga dapat digunakan untuk mengubah wujud zat. Perubahan wujud suatu zat akibat pengaruh kalor dapat digambarkan dalam skema berikut.
Skema Perubahan Wujud Zat
Keterangan:
- = mencair/melebur
- = membeku
- = menguap
- = mengembun
- = menyublim
- = mengkristal
Proses Perubahan Wujud Zat Oleh Kalor
Selain dapat menaikkan suhu zat, kalor dapat juga mengubah wujud zat. wujud zat ada tiga, yaitu padat, cair, dan gas. Es merupakan salah satu contoh dari wujud zat padat. Es dipanaskan berarti es diberi energi kalor. Karena es diberi energi kalor, suhunya menjadi naik, sehingga es mencair atau melebur menjadi air. Perubahan wujud zat ini disebut mencair atau melebur.
Es mencair pada suhu 0°C
Apabila air dipanaskan, berarti air diberi energi kalor. Karena air diberi energi kalor, suhu air naik, sehingga air mendidih. Air mendidih ditandai dengan adanya gelembung-gelembung air yang bergerak pada suhu 100°C dan adanya asap yang mengepul menguap menjadi gas. Perubahan wujud zat seperti itu disebut menguap.
Setelah es menjadi air, air dipanaskan sampai suhu 100°C mendidih dan menguap menjadi gas.
Apabila gas melepaskan kalornya, gas akan berubah menjadi air atau zat cair, sehingga terjadi perubahan wujud zat yang disebut mengembun. Apabila air melepaskan kalornya secara terusmenerus akan menjadi es. Perubahan wujud zat seperti itu disebut membeku. Kapur barus atau kamper dalam keadaan terbuka akan menerima energi kalor dari udara, sehingga ukuran kamper itu mengecil dan kemudian habis menjadi gas. Peristiwa perubahan wujud padat menjadi gas disebut menyublim.
Dari kegiatan dan penjelasan tersebut, dapat dinyatakan bahwa kalor dapat mengubah wujud zat dari padat ke cair, dari cair ke gas, dari gas ke cair, dari cair ke padat.
Faktor Penguapan
Air yang dipanaskan akan mendidih dan menghasilkan uap sehingga terjadilah peristiwa yang disebut penguapan. Untuk lebih memahami tentang peristiwa penguapan, kamu dapat melakukan kegiatan dengan meneteskan alkohol ke kulit tangan.
Setelah beberapa saat alkohol diteteskan ke kulit tangan, akan terasa dingin. Ketika alkohol diteteskan ke kulit, alkohol menerima energi kalor dari kulit. Suhu pada alkohol menjadi meningkat, yang mengakibatkan alkohol menguap habis di tangan menjadi gas. Peristiwa perubahan wujud alkohol dari cair menjadi gas disebut penguapan. Selama terjadi penguapan, alkohol terus- menerus mengambil energi kalor dari kulit untuk penguapannya. Akibat energi kalor pada kulit digunakan untuk penguapan alkohol, kulit kehilangan energi kalor, ditandai dengan timbulnya rasa dingin pada kulit tangan. Coba kamu sebutkan contoh zat lainnya yang mudah menguap selain alkohol dan spiritus!
Cepat lambatnya proses penguapan dapat dibantu dengan beberapa faktor sebagai berikut.
Memanaskan Zat Cair
Pemanasan pada zat cair dapat meningkatkan volume ruang gerak zat cair sehingga ikatan-ikatan antara molekul zat cair menjadi tidak kuat dan akan mengakibatkan semakin mudahnya molekul zat cair tersebut melepaskan diri dari kelompoknya yang terdeteksi sebagai penguapan. Contohnya pakaian basah dijemur di tempat yang mendapat sinar matahari lebih cepat kering dari pada dijemur di tempat yang teduh.
Memperluas Permukaan Zat Cair
Peristiwa lepasnya molekul zat cair tidak dapat berlangsung secara serentak akan tetapi bergiliran dimulai dari permukaan zat cair yang punya kesempatan terbesar untuk melakukan penguapan. Dengan demikian untuk mempercepat penguapan kita juga bisa melakukannya dengan memperluas permukaan zat cair tersebut. Contohnya air teh panas dalam gelas akan lebih cepat dingin jika dituangkan ke dalam cawan atau piring.
Mengurangi Tekanan pada Permukaan Zat Cair
Pengurangan tekanan udara pada permukaan zat cair berarti jarak antar partikel udara di atas zat cair tersebut menjadi lebih renggang. Akibatnya molekul air lebih mudah terlepas dari kelompoknya dan mengisi ruang kosong antara partikel-partikel udara tersebut. Hal yang sering terjadi di sekitar kita adalah jika kita memasak air di dataran tinggi akan lebih cepat mendidih daripada ketika kita memasak di dataran rendah.
Meniupkan Udara di Atas Zat Cair
Pada saat pakaian basah dijemur, proses pengeringan tidak sepenuhnya dilakukan oleh panas sinar matahari, akan tetapi juga dibantu oleh adanya angin yang meniup pakaian sehingga angin tersebut membawa molekul-molekul air keluar dari pakaian dan pakaian menjadi cepat kering.
Jumlah Kalor Ketika Melebur dan Menguap
Berdasarkan hasil pengamatan dan pengukuran pada kegiatan sebelumnya, bahwa es yang terus-menerus diberi panas akan berubah wujudnya dari padat sampai mencair semuanya. Peristiwa itu disebut melebur atau mencair. Suatu zat melebur pasti memerlukan kalor. Banyaknya kalor tampak pada perubahan suhu yang terus meningkat. Ketika es melebur suhunya tidak mengalami perubahan. Suhu tetap ketika melebur disebut titik lebur. Sekalipun suhunya tetap pada saat melebur, tetapi kalornya terus meningkat. Coba kamu perhatikan grafiknya, tentukan banyaknya kalor pada saat es melebur sampai menjadi air semuanya!
Grafik hubungan suhu dengan energi kalor yang diperlukan pada perubahan zat- Es yang diberi kalor akan mencair
- Mencair, es yang tadiinya padat berubah menjadi air semuanya, sebagai titik lebur es dan titik beku air
- Air dari es, air ini dipanaskan sampai mendidih
- Air medidih dan menguap menjadi gas, sebagai titik didih dan titik embun
Titik lebur es terjadi pada suhu 0°C. Suhu titik lebur merupakan suhu dari membekunya air menjadi es, maka titik lebur sama besarnya dengan titik beku. Perbedaan titik lebur dengan titik beku hanya pada prosesnya. Titik lebur terjadi pada saat zat berubah dari padat ke cair, sedangkan titik beku terjadi pada saat zat berubah dari cair menjadi padat.
Banyaknya kalor yang diperlukan oleh suatu zat untuk melebur sebanding dengan massa zat dan kalor lebur zat. Kalor lebur, yaitu banyaknya kalor yang digunakan oleh setiap 1 kg zat untuk melebur pada titik leburnya. Sedangkan kalor yang digunakan untuk membeku sebanding dengan massa zat dan kalor bekunya. Kalor beku, yaitu banyaknya kalor yang dilepaskan oleh 1 kg zat untuk membeku pada titik bekunya. Kalor lebur bernilai sama dengan nilai kalor beku. Besarnya titik lebur atau titik beku dan kalor lebur atau kalor beku pada beberapa zat dapat diamati pada tabel.
Hubungan antara banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan (Q), massa zat (m), dan kalor lebur digunakan atau yang dilepaskan (L), maka akan terbentuk dalam persamaan:
Q = m . L
Sewaktu kamu memanaskan air dan minyak kelapa, ternyata minyak kelapa lebih cepat bertambah suhunya, dan apabila pemanasan diteruskan, maka akan mendidih. Suatu zat dikatakan mendidih apabila sudah terbentuk gelembung-gelembung uap zat yang meninggalkan zat itu. Mendidihnya minyak kelapa lebih cepat dari pada air, sehingga jenis zat memengaruhi banyaknya kalor yang dibutuhkan.
Suhu didih setiap zat berbeda-beda, tergantung kepada jenis zatnya, seperti suhu air mendidih lebih tinggi dari minyak. Suhu yang dibutuhkan untuk mendidih disebut titik didih.
Mendidihnya zat yang dipanaskan ditandai dengan adanya gelembung-gelembung uap zat yang meninggalakan zat itu sendiri akhirnya terjadilah penguapan
Apabila pemanasan terus dilakukan, suhunya tetap tidak berubah, volume air berkurang, dan terjadilah uap air dalam bentuk gas, peristiwa ini disebut penguapan. Apabila uap air dalam gas melepaskan kalor maka akan mengembun yang membentuk air. Suhu yang dibutuhkan untukmengembun disebut titik embun. Besarnya titik embun sama dengan titik
didih, karena dua peristiwa ini terjadi pada suhu yang sama. Dengan demikian, ketika menguap pada titik didihnya dan mengembun pada titik embunnya ternyata membutuhkan energi kalor.
didih, karena dua peristiwa ini terjadi pada suhu yang sama. Dengan demikian, ketika menguap pada titik didihnya dan mengembun pada titik embunnya ternyata membutuhkan energi kalor.
Banyaknya energi kalor yang diperlukan untuk mendidih, mengembun, dan menguap bergantung kepada massa zat dan kalor uap. Kalor uap yaitu banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh 1 kg zat untuk menguap pada titik didihnya. Satuan kalor uap dinyatakan dengan joule per kilogram (J/kg). Besarnya kalor uap pada beberapa zat dapat kamu amati pada tabel. Hubungan antara banyaknya energi kalor yang diperlukan untuk menguap pada titik didihnya (Q), massa zat yang akan menguap (m), dan kalor uap (U) dapat dituliskan dalam persamaan:
Q = m . U
Apabila kamu perhatikan, antara proses melebur, membeku, menguap, dan mengembun, memiliki suhu yang tidak mengalami perubahan meskipun terus diberi kalor. Kalor yang diberikan oleh api tidak menaikkan suhu, tetapi digunakan untuk mengubah wujud zat. Pengaruh kalor tidak begitu tampak, seolah-olah tersembunyi. Oleh karena itu kalor yang tersembunyi yang digunakan untuk mengubah wujud zat seperti itu disebut kalor laten.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar