Perubahan Wujud Zat Oleh Kalor : Pengertian, Rumus & Contoh

Perubahan substansi

Dalam fisika, segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang disebut materi. Dan jika tidak memiliki massa tetapi menempati ruang, itu diklasifikasikan sebagai energi. Yang termasuk yang tidak memiliki massa, seperti bunyi dan cahaya. Jadi, dalam fisika sebenarnya adalah ilmu yang berhubungan dengan materi dan energi. Namun kali ini dibahas tentang materi keadaan materi dan perubahannya, keadaan materi dapat berubah karena kalor yang diberikan atau dilepaskan.

---

Perubahan keadaan materi adalah perubahan termodinamika dari satu keadaan materi ke keadaan materi lainnya. Perubahan wujud zat ini dapat terjadi sebagai akibat pelepasan dan penyerapan kalor Perubahan wujud zat terjadi bila suatu titik tertentu dicapai oleh atom/senyawa zat yang biasanya dikuantifikasikan dalam bilangan suhu. Misalnya, air harus mencapai titik bekunya untuk menjadi padat dan air harus mencapai titik didihnya untuk menjadi gas.

---

Berikut ini adalah perubahan wujud benda:

Dalam fisika, teori dasar materi dibagi menjadi 3 keadaan, yaitu:

• Padat
• Cairan
• Dan gas

---

Dalam pelajaran fisika, teori dasar materi menjelaskan bahwa materi dapat mengalami perubahan bentuk. Pada zat padat dapat berubah bentuk menjadi cair, hal ini biasa disebut mencair. Beberapa di antaranya seperti bongkahan, es bisa berubah menjadi air. Kemudian air dapat berubah menjadi uap yang disebut penguapan. Beberapa di antaranya seperti penguapan air di permukaan bumi menjadi uap air di awan. Kebalikan dari perubahan bentuk di atas adalah mengembun dan membeku. Keadaan uap air di udara dapat mengalami kondensasi, hal ini disebabkan adanya embun yang menempel pada suatu benda atau tanaman pada pagi hari.

---

Ada juga perubahan bentuk yang tidak mengalami proses peleburan tetapi langsung menjadi uap, peristiwa ini disebut sublining, seperti kapur barus yang langsung berubah menjadi uap. Proses sebaliknya disebut kristalisasi dimana kamper upa dapat berubah bentuk menjadi kristal kamper.

---

Baca juga artikel terkait: √ Pengertian dan ciri-ciri zat padat, gas, cair dan contohnya

---

Definisi Kalor

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

Baca juga artikel terkait: apa itu perubahan wujud benda beserta jenis dan contohnya

---

Panas dan perubahan bentuk

Di bagian atas bab ini dijelaskan bahwa kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah ketika benda-benda tersebut saling bersentuhan. Kalor dapat diukur dengan bantuan kalorimeter, namun seringkali kalorimeter digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat dengan cara mencampurkan zat dalam kalorimeter dengan zat yang telah diketahui massa jenisnya.

Dapat dirumuskan sebagai berikut:

Q = mct. 4t

---

Informasi:

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

Panas spesifik adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1c atau 1K. Berdasarkan definisi di atas, kalor jenis adalah kemampuan karakteristik suatu zat untuk menyerap kalor.

---

Kapasitas kalor (c) adalah jumlah energi yang harus diberikan pada suatu zat dalam bentuk kalor untuk menaikkan suhunya. Substansinya 1 grade. Kapasitas panas dapat diformulasikan sebagai berikut:

C = 4Q/4t
c = kapasitas kalor (y/kg)

---

Informasi:

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

---

Sepotong es yang bersuhu minus beberapa derajat Celcius mendapat panas sehingga suhunya naik ke suhu tersebut untuk sementara waktu menjadi 0˚C.
Jika tidak naik lagi maka suhu akan naik lagi hingga mencapai 100˚C. Banyaknya kalor yang diperlukan dalam proses tersebut adalah :

Total Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

---

Informasi:

• Q1 = dihitung ketika semuanya masih berupa es
• Q2 = adalah nilai kalor yang diperlukan untuk mencairkan semua es
• Q3 = kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air dari 0˚C menjadi 100˚C
• V4 = kalor yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi air

---

Baca juga artikel terkait: definisi dan jenis klasifikasi zat

---

Pengaruh panas pada bentuk zat

Kalor dapat meningkatkan suhu suatu zat yang mempunyai pengaruh mengubah keadaan zat tersebut. Mencair dan menguap yang merupakan peristiwa yang memerlukan kalor, karena untuk dapat mencairkan bongkahan es atau menguapkan air memerlukan kalor.

---

Akan tetapi peristiwa kondensasi dan pembekuan tidak memerlukan kalor melainkan melepaskannya.Peristiwa terbentuknya embun pada pagi hari merupakan contoh perubahan bentuk yang melepaskan kalor. Demikian pula peristiwa pembekuan akan melepaskan sejumlah panas tertentu sehingga air membeku membentuk bongkahan es.

---

Seperti lemari es (refrigerator) penerapannya pada kasus perubahan wujud dari cairan menjadi padat, alat tersebut digunakan untuk membuang panas yang ada di dalam air. Jadi ice pack bisa terbentuk di dalam lemari es karena panas di dalam air sudah dihilangkan oleh alat tersebut.

---

Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa suatu zat yang mengalami perubahan zat disebabkan oleh panas, dalam proses seperti itu panas dibutuhkan oleh zat untuk mengubah bentuknya, tetapi ada juga yang tidak membutuhkan panas, yaitu menjadi bebas.

---

Baca Juga Artikel Terkait: Perbedaan Metanol Dan Bensin – Pengertian, Sejarah, Produksi, Kegunaan, Karakteristik, Cara Kerja, Polutan

---

Contoh Pertanyaan dan Diskusi

Pertanyaan pertama

Hitung kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu besi 3 kg dari suhu 10OhC sampai 80OhC?

Diketahui cbesi = 450J/kgOhC

Dikenal:

• m = 3 kg
• ∆T=80OhC – 10OhC = 70OhC
• Cbesi = 450J/kgOhC

Ditanya: Q

Menjawab:

Untuk mencari jumlah panas yang dibutuhkan, kita dapat menggunakan persamaan berikut.

• Q = mc∆Q
• P = 3 × 450 × 70
• Q = 9,45 × 104 J
• = 94,5 kJ

Jadi, kalor yang dibutuhkan adalah 94,5 kJ.

---

Masalah Kedua

Anis menyiapkan minuman es teh untuk para pekerja di rumahnya dalam sebuah wadah. Dia mencampur 0,5 kg es pada suhu – 5OhC dengan 1 kg air teh yang suhunya 20OhC. Jika pertukaran kalor hanya terjadi pada kedua benda, cEs = 2100 J/kgOhC, dan cair = 4.200 J/kgOhC berapakah suhu akhir minuman tersebut?

Dikenal:

• MEs = 0,5 kg
• QEs = -5OhC
• Cces = 2100 J/kgOhC
• Mair = 1 kg
• Qair = 20
• Ccairan = 4.200 J/kg C

Ditanya: QC

Menjawab

Untuk mengetahui suhu campuran (T­C­) kita dapat menerapkan prinsip hitam, yaitu sebagai berikut.

• Qair = QEs
• Mair x cair × (Tair –QC) = mEs x cEs × (TC – QEs)
• 1 × 4200 × (20 – QC) = 0,5 × 2,100 × (TC – (-5)
• 4200 × (20 – QC) = 1,050 (TC + 5)
• 4×(20 – QC) = (TC + 5) → bagi kedua ruas dengan 1050
• 80 – 4TC = TC + 5
• QC +4TC = 80 – 5
• 5TC = 75
• QC = 75/5
• QC = 15

Jadi, suhu akhir minuman tersebut adalah 15OhC.

---

Masalah Ketiga

Perak memiliki titik didih 961OhC, kalor peleburan 88 kJ/kg, dan kalor jenis 230 J/kgOhC. Hitung kalor yang diperlukan untuk melebur 16,5 kg perak yang suhu awalnya 20OhC.

Dikenal:

• MAgustus = 16,5 kg (Ag = Agentum, nama ilmiah perak)
• LB = 88 kJ/kg = 8,8 × 104 Y/kg
• QAgustus = 20OhC
• Titik leleh perak (TL) = 961OhC
• cAg = 230 J/kgOhC

Ditanya: Q

Penyelesaian:

Untuk mengatasi masalah ini, kita harus ingat bahwa suatu benda akan meleleh begitu suhunya mencapai titik didih. Padahal, panas juga dibutuhkan untuk mencapai titik didih. Oleh karena itu, masalah ini harus diselesaikan dengan dua cara.

1. Langkah pertama adalah mencari kalor untuk menaikkan suhu hingga mencapai titik didihnya.
2. Cara kedua adalah untuk menemukan panas fusi.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari 20OhC hingga 961OhC adalah sebagai berikut.

• Q1 = mc∆Q
• Q1 = 16,5 × 230 × (961 – 20)
• Q1 = 3,61 × 106 J

Panas peleburan perak ditemukan dengan persamaan berikut.

• Q2 = mlB
• Q2 = 16,5 × (8,8 × 104)
• Q2 = 1,452 × 106 J

Jumlah panas yang dibutuhkan untuk melelehkan perak dari suhu 20OhC adalah sebagai berikut.

• QSungguh = Q1 + Q2
• QSungguh = (3,61 × 106) + (1,452 × 106)
• QSungguh = 5,062 × 106 J

Jadi, kalor yang dibutuhkan untuk melebur perak adalah 5,062 × 106 J.

---

Pertanyaan Keempat

100 gram air pada 70OhC dijatuhkan ke balok es pada 0OhC sampai semua es mencair. Jika kalor peleburan es 0,5 kkal/kg dan kalor jenis air 1 kkal/kgOhC, tentukan massa es yang meleleh.

Dikenal:

• MA = 100 gram = 0,1 kg
• QA = 40OhC
• CA = 1 kkal/kg
• LB-es = 0,5 kkal/kg

Ditanya: mEs

Penyelesaian:

Dalam hal ini, air melepaskan panas dan es menerima panas, sehingga berlaku prinsip Swart. Suhu air sama dengan suhu es, yaitu 0OhC.

• Qair = QEs
• MACA∆T = mEsLB
• 0,1 × 1 × (40 – 0) = mEs × 0,5
• 0,5 mEs = 4
• MEs = 4/0,5
• MEs = 8kg

Jadi, massa es yang dilempar adalah 8 kg.