Perubahan Wujud Zat

Perubahan wujud suatu zat disebabkan oleh zat melepaskan kalor atau menyerap kalor. Perubahan wujud suatu zat yang disebabkan oleh zat melepaskan kalor adalah mengembun, membeku dan menyublim. Sedangkan perubahan wujud suatu zat yang disebabkan oleh zat menyerap kalor adalah menguap (mendidih), melebur dan menyublim. 

Mencair adalah perubahan wujud dari padat menjadi cair, 
Membeku adalah perubahan wujud dari cair menjadi padat, 
Menguap adalah perubahan wujud dari cair menjadi gas, 
Mengembun adalah perubahan wujud dari gas menjadi cair, 
Menyublim adalah perubahan wujud dari padat langsung menjadi gas (tanpa melalui wujud cair). 
Dan Deposisi adalah kebalikan dari menyublim, yakni perubahan langsung daari wujud gas ke wujud padat.

Gambar 6.1 Perubahan wujud zat padat, cair dan gas 

a. Melebur dan Membeku

Melebur adalah perubahan wujud zat dari padat menjadi cair. Pada saat melebur, zat memerlukan kalor meskipun tidak mengalami mengalami kenaikan suhu. Titik lebur adalah suhu pada waktu zat melebur. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1Kg zat padat menjadi cair dinamakan kalor laten lebur atau kalor lebur saja. Kalor yang dilepaskan pada waktu zat membeku dinamakan kalor laten beku atau kalor beku saja. Selanjutnya kedua jenis kalor laten ini disebut kalor lebur dan diberi simbol L_f. Jika banyak kalor yang diperlukan oleh zat yang massa nya m Kg untuk melebur adalah Q, sesuai dengan definisi diatas, dapat ditulis 

L_f = Q/m     atau   Q = mL_f 

 keterangan :
                        Q   = Kalor yang diserap (J)
                        m   = massa zat (kg)
                       L_f    = kalor lebur atau kalor laten peleburan (J/Kg)

b. Menguap, Mendidih dan Mengembun

Menguap adalah perubahan wujud zat dari cair menjadi uap (gas). Pada waktu menguap zat memerlukan kalor. Jika penguapan hanya terjadi dipermukaan zat cair dan dapat terjadi pada setiap suhu, mendidih adalah penguapan yang terjadi diseluruh bagian zat cair dan hanya dapat terjadi pada titik didih. Pada waktu mendidih suhu zat kan tetap sekalipun pemanasan terus dilakukan. Semua kalor yang yang diberikan kepada zat digunakan untuk mengubah wujud dari cair menjadi uap. Suhu tetap ini disebut dengan titik didih, yang besarnya sangat tergantung pada tekanan dipermukaan zat itu. 

Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1Kg zat cair menjadi uap pada titik didih normalnya dinamakan kalor laten uap atau kalor uap saja. Kalor uap disebut juga kalor didih. Sedangkan kalor yang dilepaskan untuk mengubah wujud 1Kg  uap menjadi cair pada titik didih normalnya dinamakan kalor laten embun atau kalor embun saja. Untuk zat yang sama , kalor didih = kalor embun. Kalor didih dan kalor embun diberi simbol L_u.

Jika banyaknya kalor yang diperlukan untuk mendidihkan zat yang massa nya m adalah Kg dan Q adalah J, maka dapat ditulis :

      L_u = Q/m     atau     Q = m L_u

L_u = kalor uap atau kalordidih (J/Kg) 

Suatu zat kadang-kadang dapat berubah wujud dari padat langsung menjadi gas. Proses ini dinamakan menyublim. Peristiwa menyublim dimanfaat orang dalam tekhnik pengeringan beku untuk mengawetkan pruduk makanan, bunga dan plasma darah. 


Gambar di bawah ini menunjukkan diagram tahap-tahap perubahan wujud zat diagram kalor (Q) terhadap suhu (t)

Perubahan wujud es saat menyerap kalor 

Perubahan wujud uap air saat melepas kalor

Pada waktu es (padat) bersuhu di bawah 0^oC, es mnyerap kalor sehingga suhu es naik sampai 0^oC, (pada tekanan udara 1 atmosfer). Kemudian, es sedikit demi sedikit melebur menjadi air. Suhu itu dinamakan titik lebur es. Pada saat melebur, suhu tidak naik sampai semua es berubah menjadi air. Baru kemudian, air menyerap kalor untuk menaikkan suhu hingga 100^oC. tepat pada suhu 100^oC dan tekanan udara 1 atm, air sedikit demi sedikit mendidih menjadi uap air. selama mendidih, suhu air tetap, suhu tersebut dinamakan titik didih air atau titik uap. Setelah semua menjadi uap air maka suhu kembali naik untuk memanaskan gas (uap)

Apakah menguap sama dengan mendidih ? Menguap tidaklah sama dengan mendidih. Hal ini dapat diamati saat memasak air. Jika tutup panci dibuka (misalnya, pada suhu 40^oC, 50^oC, dan seterusnya), ternyata pada tutup sudah ada bintik-bintik air. Penguap yang terjadi pada saat itu hanya pada permukaan air saja, sedangkan pada peristiwa mendidih terjadi penguapan total dari dasar sampai permukaan air. Jika uap air suhunya diturunkan maka akan berubah menjadi bintik-bintik air. Perubahan wujud zat dari gas menjadi cair disebut mengembun. Peristiwa mengembun dapat diamati jika anda memanaskan air sampai mendidih. Jika di atas air itu tutup panci (misalnya) maka pada tutup itu akan terlihat bintik-bintik air. Untuk tekanan yang sama ternyata titik embun sama dengan titik didih. Apabila suhu diturunkan terus sampai 0^oC, maka air akan berubah menjadi es. Perubahan air (cair) menjadi es (padat) disebut membeku. Besarnya titik beku sama dengan titik lebur.

Jika zat padat dipanaskan pada tekanan rendah, ada kemungkinan zat itu tidak melebur, tetapi langsung menjadi gas. Peristiwa itu disebut menyublim atau melenyap. Kalor yang diperlukan untuk menyublim tiap satuan massa disebut kalor sublimasi dan suhunya disebut titik sublimasi.

Untuk setiap zat, titik lebur, titik didih, ataupun titik sublimasinya bergantung pada tekanan. Tabel di bawah ini menunjukkan kalor lebur dan kalor didih untuk beberapa zat pada tekanan udara 76 cmHG (1atm).

Tabel 3.1 Kalor lebur dan kalor didih beberapa zat

Contoh Soal :

Tentukan kalor yang diperlukan untuk meleburkan 5 kg es pada suhu 0^oC agar semua menjadi air pada suhu 4^oC ! (Kalor lebur es = 3,34 x 10⁵ J/kg) dan (kalor jenis air = 4200 J/(kg K)).

Penyelesaian :

diketahui  :

                   m_{es = 5 kg}                       L_es      = 3,34 x 10⁵  j/kg

                   t₁       = 0 ^oC                       c_{air     = 4200 j/(kg K)} 

                  t₂   = 4 ^oC

ditanya     :  Q

jawab     :

                   Q     = (m L_es) + (m c_air  Δt)  

                                   =  ( 5 x 3,34 x 10⁵) + 5 x  4.200 x 4 )

                          = 1, 754 x 10⁶ J

Jadi, kalor yang diperlukan adalah 1, 754 x 10⁶ J