Perubahan Wujud Zat Oleh Kalor

Diposting pada

Perubahan-Wujud-Zat-kalor

Perubahan Wujud Zat

Dalam ilmu fisika setiap segala sesuatu yang mempunyai massa dan yang menempati suatu ruang disebut dengan zat. Dan jika yang tidak mempunyai massa namun menempati ruang maka termasuk tergolong kedalam sebuah energi. Yang termasuk yang tidak memiliki massa seperti bunyi dan cahaya. Jadi, dalam ilmu fisika bahwa sesungguhnya ilmu yang menyangkut mengenai zat dan energi. Namun kali ini diulas tentang masalah wujud zat dan perubahannya, wujud zat dapat berubah karena adanya kalor yang diberikan atau dilepaskan.


Perubahan wujud zat adalah perubahan termodinamika dari satu fase benda ke keadaan wujud zat yang lain. Perubahan wujud zat ini bisa terjadi karena peristiwa pelepasan dan penyerapan kalor.Perubahan wujud zat terjadi ketika titik tertentu tercapai oleh atam/senyawa zat tersebut yang biasanya dikuantitaskan dalam angka suhu. Semisal air untuk menjadi padat harus mencapai titik bekunya dan air menjadi gas harus mencapai titik didihnya.


Berikut adalah Perubahan wujud zat :

Perubahan wujud zat

Didalam ilmu fisika teori dasar zat terbagi menjadi 3 wujud yaitu :

  • Zat padat
  • Zat cair
  • Dan Zat gas

Di dalam pelajaran ilmu IPA fisika teori dasar mengenai zat tersebut menjelasakan bahwa zat bisa mengalami suatu perubahan wujud. Pada zat padat dapat yang mengalami perubahan wujud menjadi zat cair hal ini biasa disebut dengan melebur. Yang diantaranya seperti bungkahan, es dapat berubah menjadi air. Kemudian air dapat berubah menjadi uap yang disebut dengan peristiwa menguap. Yang diantaranya seperti peristiwa menguapnya air dipermukaan bumi menjadi uap air di awan. Kebalikan perubahan wujud diatas ialah mengembun dan membeku. Terjadinya kondisi uap air di angkasa bisa mengalami peristiwa terjadinya pengembunan hal ini karena adanya embun tersebut yang menempel/melekat pada benda atau tumbuhan apa saja dipagi hari.


Ada juga peristiwa perubahan wujud yang tidak mengalami proses terjadinya melebur melainkan langsung menjadi uap, peristiwa ini disebut dengan menyublin diantaranya seperti kapur barus berubah langsung menjadi uap. Proses sebaliknya disebut dengan mengkristal yang dimana upa kapur barus dapat berubah wujud menjadi kristal kapur barus.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : √ Pengertian Dan Ciri Zat Padat, Gas, Cair Beserta Contohnya


Pengertian Kalor

Pada dasarnya, kalor adalah perpindahan energi kinetik dari satu benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kalor dilambangkan dengan huruf Q. Banyaknya kalor yang diberikan pada suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu (∆T), massa benda (m) dan kalor jenis bendanya (c). Ditulis dengan persamaan berikut.

Q = mc∆T ………. Pers. (1)


Keterangan:

  • Q = jumlah kalor yang diberikan (kalori atau joule)
  • m = massa benda (g atau kg)
  • c = kalor jenis (kal/goC atau J/kgoC)
  • ∆T = perubahan suhu (oC)

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Apa Itu Perubahan Wujud Zat Dan Jenis Beserta Contohnya


Kalor dan Perubahan Wujud

Dibagian atas bab ini sudah dijelaskan bahwa kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah jika benda tersebut saling bersentuhan. Kalor dapat diukur dengan menggunakan calorimeter, tetapi seringkali calorimeter digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat dengan cara mencampurkan zat tersebut ke dalam calorimeter bersama zat yang massa jenisnya sudah diketahui.

Dapat dirumuskan seperti dibawah ini :

Q = mct. 4t


Keterangan :

  • Q = Kalor (joule)
  • C = Kalor Jenis (j/kg.K)
  • 4t = Perubahan suhu (c)

Kalor jenis adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1c atau 1K. Berdasarkan definisi diatas kalor jenis merupakan kemampuan khas suatu zat untuk menyerap kalor.


  • Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor (c) adalah banyaknya energi yang harus diberikan dan berbentuk kalor pada suatu zat untuk menaikkan suhu. Zat tersebut sebesar 1 derajat.  Kapasitas kalor dapat dirumuskan seperti dibawah ini :

C = 4Q/4t
c = Kapasitas kalor (j/kg)


Keterangan :

  • Q = Kalor (joule)
  • c = Kalor jenis zat (j/kg)
  • 4t = Perubahan suhu (c)

  • Perubahan Wujud

Sebingkah es dengan suhu minus beberapa derajat celcius diberikan kalor sehingga suhu naik mencapai 0˚C beberapa lama sampai suhu tersebut .
Tidak naik lagi maka suhunya kembali naik sehingga mencapai 100˚C. Besar kalor yang dibutuhkan dalam proses tersebut yaitu :

Q total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4


Keterangan :

  • Q1 = dihitung ketika semua masih berbentuk es
  • Q2 = erupakan nilai kalor yang dibutuhkan untuk melebur semua es
  • Q3 = kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air dari 0˚C sampai 100˚ C
  • Q4 = kalor yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi air

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Pengertian Dan Macam Klasifikasi Zat


Pengaruh Kalor Terhadap Wujud Zat

Kalor bisa menaikkan suhu suatu zat yang berdampak terhadap terjadinya perubahan wujud zat. Melebur dan menguap yang merupakann peristiwa yang membutuhkan kalor, karena untuk dapat meleburkan sebuah bungkahan es ataupun untuk menguapkan air dibutuhkan kalor.


Numun peristiwa mengembun dan membeku tidak membutuhkan kalor melainkan melepaskannya, peristiwa terjadinya terbentuknya embun dipagi hari merupakan contoh dari perubahan wujud yang melepaskan kalor. Begitu juga peristiwa membeku akan dikeluarkan sejumlah kalor sehingga air membeku membentuk bungkahan es.


Seperti kulkas ( lemari es ) merupakan penerapan peristiwa terjadinya perubahan wujud zat cair yang menjadi padat, alat difungsikan untuk mengeluarkan kalor yang ada pada air. Jadi deemikian bungkahan es dapat terbentuk dikulkas karena kalor pada air telah dikeluarkan oleh alat tersebut.


Jadi bisa disimpulkan bahwa zat yang mengalami perubahan zat disebabkan adanya kalor, dalam proses yang demikian kalor itu dibutuhkan oleh zat untuk mengubah wujudnya, namun ada pula yang tidak membutuhkan kalor alias dilepaskan.


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Perbedaan Metanol Dan Bensin – Pengertian, Sejarah, Produksi, Kegunaan, Karakteristik, Cara Kerja, Zat Pencemaran


Contoh Soal dan Pembahasan

Soal Pertama

Hitunglah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur besi bermassa 3 kg dari suhu 10oC sampai 80oC?
Diketahui cbesi = 450 J/kgoC
 
Diketahui:
  • m = 3 kg
  • T = 80o 10oC = 70oC
  • cbesi = 450 J/kgoC
Ditanyakan: Q
Jawab:
Untuk mencari banyaknya kalor yang dibutuhkan, kita dapat menggunakan persamaan berikut.
  • Q = mcT
  • Q = 3 × 450 × 70
  • Q = 9,45 × 104 J
  • = 94,5 kJ
Jadi, kalor yang dibutuhkan adalah 94,5 kJ.

Soal Kedua

Anis menyiapkan minuman es teh untuk pekerja di rumahnya dalam suatu wadah. Ia mencampur 0,5 kg es yang bersuhu  5oC dengan 1 kg air teh yang suhunya 20oC. Apabila pertukaran kalor hanya terjadi pada kedua benda, ces = 2.100 J/kgoC, dan cair = 4.200 J/kgoC berapa suhu akhir minuman tersebut?
 
Diketahui:
  • mes = 0,5 kg
  • Tes = -5oC
  • Cces = 2.100 J/kgoC
  • mair = 1 kg
  • Tair = 20
  • ccair = 4.200 J/kg C
Ditanyakan: TC
Jawab
Untuk mencari suhu campuran (T­C­) kita dapat menerapkan asas black, yaitu sebagai berikut.
  • Qair = Qes
  • mair × cair × (Tair TC) = mes × ces × (TC  Tes)
  • 1 × 4.200 × (20  TC) = 0,5 × 2.100 × (TC  (-5)
  • 4.200 × (20  TC) = 1.050 (TC + 5)
  • 4 × (20  TC) =  (TC + 5)  kedua ruas dibagi 1.050
  • 80  4TC = T+ 5
  • TC + 4TC = 80  5
  • 5TC = 75
  • TC = 75/5
  • TC = 15
Jadi, suhu akhir minuman tersebut adalah 15oC.

Soal Ketiga

Perak mempunyai titik didih pada suhu 961oC, kalor lebur sebesar 88 kJ/kg, dan kalor jenisnya 230 J/kgoC. Hitunglah kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan 16,5 kg perak yang temperatur awalnya adalah 20oC.
 
Diketahui:
  • mAg = 16,5 kg (Ag = Agentum, nama ilmiah perak)
  • LB = 88 kJ/kg = 8,8 × 104 J/kg
  • TAg = 20oC
  • Titik lebur perak (TL) = 961oC
  • cAg = 230 J/kgoC
Ditanyakan: Q
Penyelesaian:
Untuk menyelesaikan soal ini, kita harus ingat bahwa suatu benda akan melebur setelah suhunya mencapai titik didih. Padahal untuk mencapai titik didih juga diperlukan kalor. Jadi, soal ini harus diselesaikan dengan dua cara.
  1. Cara pertama adalah mencari kalor untuk menaikkan suhu hingga mencapai titik didihnya.
  2. Cara kedua adalah mencari kalor leburnya.
Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari 20oC hingga 961oC adalah sebagai berikut.
  • Q1 = mcT
  • Q1 = 16,5 × 230 × (961  20)
  • Q1 = 3,61 × 106 J
Kalor lebur perak dicari dengan persamaan berikut.
  • Q2 = mLB
  • Q2 = 16,5 × (8,8 × 104)
  • Q2 = 1,452 × 106 J
Jumlah kalor total untuk melebur perak dari suhu 20oC adalah sebagai berikut.
  • Qtot = Q1 + Q2
  • Qtot = (3,61 × 106) + (1,452 × 106)
  • Qtot = 5,062 × 106 J
Jadi, kalor yang dibutuhkan untuk meleburkan perak tersebut adalah 5,062 × 106 J.
 

Soal Keempat

100 gram air bersuhu 70oC disiramkan pada balok es bersuhu 0oC hingga semua es melebur. Jika kalor lebur es 0,5 kkal/kg dan kalor jenis air 1 kkal/kgoC, tentukan massa es yang melebur.
 
Diketahui:
  • ma = 100 g = 0,1 kg
  • Ta = 40oC
  • Ca = 1 kkal/kg
  • LB-es  = 0,5 kkal/kg
Ditanyakan: mes
Penyelesaian:
Dalam kasus ini, air melepaskan kalor dan es menerima kalor, sehingga berlaku Asas Black. Suhu air sama dengan suhu es yakni 0oC.
  • Qair = Qes
  • macaT = mesLB
  • 0,1 × 1 × (40  0) = mes × 0,5
  • 0,5mes = 4
  • mes = 4/0,5
  • mes = 8 kg
Jadi, massa es yang disiram adalah 8 kg.