Pengaruh Kalor Terhadap Perubahan Wujud Zat

Kalor yang diserap suatu zat tidak selalu menyebabkan kenaikan suhu/temperatur zat tersebut. Kadang kala kalor yang diserap oleh suatu zat dapat mengubah wujud zat tersebut tanpa menaikkan suhunya, contoh es yang dipanaskan lama kelamaan akan menjadi air, sebaliknya air yang didinginkan, lama kelamaan akan menjadi es.

Zat dapat berada dalam tiga wujud, yaitu padat, cair, dan gas. Pada saat terjadi perubahan wujud, misalnya dari padat menjadi cair atau dari cair menjadi gas, selalu disertai dengan pelepasan atau penyerapan kalor. Akan tetapi perubahan wujud tidak disertai dengan perubahan suhu. Perubahan fase zat (benda) dapat dijelaskan melaui diagram berikut :

a.    Mencair dan Membeku

Air (H₂ O) dalam fase padat bentuk dan volumenya tidak berubah. Air dalam fase padat disebut es. Jika es dinaikkan temperaturnya, es mulai mencair dan akhirnya es berubah menjadi air semuanya. Dalam perubahan fase dari fase padat ke fase cair temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik lebur. Kalor yang terlibat dalam perubahan fase ini disebut kalor laten, dalam hal ini disebut kalor lebur. Sedangkan proses perubahan fase padat ke fase cair disebut mencair. Contoh peristiwa mencair pada saat batu es dimasukkan ke dalam air dan didiamkan beberapa saat.

Sedangkan pada proses perubahan fase cair ke fase padat dikenal titik beku dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut sebagai kalor pembekuan. Proses perubahan fase cair ke fase padat disebut membeku. Contoh peristiwa membeku pada saat air dimasukkan ke dalam freezer lemari es.

Grafik berikut adalah grafik proses meleburnya es dari temperatur -5⁰C hingga temperaturnya 0⁰C. Kemudian pada temperatur 0⁰C, es dipanaskan atau diberikan kalor, dan ternyata temperatur es tidak mengalami perubahan, tetapi es berubah wujud menjadi air.

Grafik perubahan fase padat ke fase cair

Hasil percobaan para ilmuan menunjukkan bahwa kalor lebur sama dengan kalor beku. Jadi kalor suatu zat didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan oleh satu satuan massa zat untuk melebur seluruhnya pada titik leburnya. Jika suatu zat massanya m gram, untuk melebur seluruhnya dbutuhkan kalor sebesar Q joule. Berdasarkan definisi ini, kalor lebur zat (L) dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

Q = m.L

Keterangan : Q = Kalor (Joule)

L  = Kalor Lebur zat (Joule/kg)

m = massa zat

b.    Menguap dan Mengembun

Menguap merupakan perubahan wujud zat dari cair menjadi gas. Air di permukaan laut dan permukaan bumi menguap karena pengaruh pemanasan oleh sinar matahari. Setelah uap mencapai keadaan jenuh di udara, akan terjadi proses pengembunan, dan akan turun kembali ke bumi menjadi hujan.

Air (H₂ O) dalam fase cair disebut air. Air volumenya tetap tetapi bentuknya berubah-ubah sesuai dengan wadahnya. Jika air dinaikkan temperaturnya, maka air mulai mendidih dan berubah sifatnya menjadi uap air (H₂ O). Dalam perubahan fase dari fase cair ke fase gas temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik uap. Kalor yang terlibat dalam perubahan fase ini disebut kalor laten, dalam hal ini disebut kalor penguapan. Sedangkan proses perubahan fase cair ke fase gas disebut menguap. Contoh penguapan ialah ketika air dipanaskan di atas api maka lama kelamaan air akan menjadi uap (gas) atau titik-titik air.

Kebalikan dari proses penguapan disebut pengembunan. Pada proses pengembunan terjadi pembebasan kalor. Besarnya kalor yang dibebaskan oleh suatu zat ketika ketika terjadi pengembunan disebut kalor laten pengembunan atau kalor embun. Proses perubahan fase gas ke fase cair disebut mengembun. Contoh dari peristiwa mengembun ialah ketika menuangkan air dingin ke gelas beling, maka di permukaan luar gelas akan muncul uap karena ada perbedaan suhu.

c.    Mengkristal dan Menyublim

Jika kondisi alam memungkinkan, maka fase gas dapat berubah langsung ke fase padat atau sebaliknya. Perubahan dari fase gas ke fase padat disebut mengkristal. Dalam peristiwa menyublim dikenal titik sublimasi dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut kalor sublimasi. Sedangkan perubahan dari fase padat ke fase gas disebut melenyap (ada orang yang menyebut menyublim). Contoh peristiwa menyublim atau melenyap terjadi pada pengharum ruangan atupun kamper. Dalam peristiwa melenyap dikenal titik lenyap (ada orang yang menyebut titik sublimasi) dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut kalor pelenyapan (ada orang yang menyebut kalor sublimasi).

Dari uraian tersebut di atas dikenal temperatur tetap pada perubahan fase zat, yaitu:

1. titik embun = titik uap

2. titk lebur = titik beku dan

3. titik sublimasi = titik lenyap.

Dari uraian tersebut di atas juga dikenal istilah kalor laten, yaitu kalor yang diperlukan atau dilepaskan pada saat perubahan fase zat. Kalor laten tersebut adalah:

1. kalor pengembunan = kalor penguapan

2. kalor lebur = kalor beku dan

3. kalor sublimasi = kalor pelenyapan.

Berikut tabel kalor (lebur dan uap) dan titik (lebur dan didih) untuk beberapa jenis zat :