Perubahan zat karena kalor: Definisi, rumus, dan contoh – AAcial

Perubahan substansial

Dalam fisika, segala sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruang disebut materi. Tetapi jika ia tidak memiliki massa tetapi menempati ruang, ia digolongkan sebagai energi. Termasuk yang tidak bermassa seperti bunyi dan cahaya. Jadi dalam fisika itu sebenarnya ilmu yang menyangkut materi dan energi. Namun kali ini mereka membahas 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 akibat pelepasan dan penyerapan kalor.Perubahan wujud zat terjadi ketika mencapai titik tertentu 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 zat gas

---

Dalam pelajaran fisika, teori dasar materi menjelaskan bahwa materi dapat mengalami perubahan bentuk. Dalam wujud padat, dapat berubah wujud menjadi cair, yang biasa disebut mencair. Beberapa di antaranya seperti potongan, es bisa berubah menjadi air. Air kemudian dapat berubah menjadi uap yang disebut penguapan. Beberapa di antaranya adalah penguapan air di permukaan bumi menjadi uap air di awan. Kebalikan dari perubahan wujud di atas adalah kondensasi dan pembekuan. Kondisi uap air di langit dapat mengalami fenomena kondensasi, hal ini disebabkan adanya embun yang menempel/menempel pada suatu benda atau tumbuhan pada pagi hari.

---

Ada juga perubahan wujud 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 upa kamper dapat berubah bentuk menjadi kristal kamper.

---

Baca Juga Artikel Terkait : √ Pengertian dan Sifat Zat Padat, Gas, Cairan dan Contohnya

---

Definisi Kalor

Pada dasarnya kalor adalah perpindahan energi kinetik dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Kalor dilambangkan dengan huruf Q. Jumlah kalor yang dilepaskan suatu benda berbanding lurus dengan kenaikan suhu (∆T), massa benda (m), dan kalor jenis benda (c). Tulis dengan persamaan ini.

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

---

Panas dan Perubahan Bentuk

Pada awal bab ini dijelaskan bahwa kalor adalah energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah jika benda-benda tersebut saling bersentuhan. Kalor dapat diukur dengan menggunakan kalorimeter, tetapi kalorimeter sering digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat dengan mencampurkan zat dalam kalorimeter dengan zat yang diketahui massa jenisnya.

Dapat diformulasikan seperti di bawah ini:

Q = mct. 4t

---

Informasi:

• Q = Kalor (joule)
• C = Panas Spesifik (d/kg.K)
• 4t = Perubahan suhu (c)

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

---

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

C = 4Q/4t
c = kapasitas panas (j/kg)

---

Informasi:

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

---

Sepotong es yang bersuhu minus beberapa derajat Celcius diberi kalor sehingga suhunya naik menjadi 0˚C dalam waktu singkat hingga mencapai suhu tersebut.
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 = menghitung ketika semuanya masih dalam bentuk es
• Q2 = adalah nilai kalor yang diperlukan untuk mencairkan semua es
• Q3 = kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air dari 0˚C menjadi 100˚C
• Q4 = kalor yang diperlukan untuk mengubah air menjadi air

---

Baca juga Artikel Terkait: Pengertian dan Klasifikasi Jenis Zat

---

Pengaruh panas pada bentuk zat

Kalor dapat meningkatkan suhu suatu zat yang berdampak pada perubahan keadaan zat tersebut. Mencair dan menguap adalah peristiwa yang memerlukan kalor, karena untuk dapat mencairkan bongkahan es atau menguapkan air diperlukan 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 agar air membeku membentuk kepingan es.

---

Ibarat lemari pendingin (refrigerator) adalah penerapan peristiwa perubahan wujud dari cairan menjadi padat, alat ini digunakan untuk membuang panas dari air. Sehingga dengan cara ini ice pack dapat terbentuk di dalam lemari es karena panas air telah dihilangkan oleh alat tersebut.

---

Jadi dapat disimpulkan bahwa suatu zat mengalami perubahan wujud zat yang disebabkan oleh kalor.Dalam proses tersebut, kalor dibutuhkan oleh zat untuk mengubah wujudnya, tetapi ada juga yang tidak memerlukan kalor alias dilepaskan.

---

Baca Juga Artikel Terkait: Perbedaan Metanol Dan Bensin – Pengertian, Sejarah, Produksi, Kegunaan, Ciri, Cara Kerja, Bahan Pencemar

---

Contoh Pertanyaan dan Diskusi

Pertanyaan pertama

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

Diketahui cMengerjakan = 450J/kgHaiC

Dia tahu:

• m = 3 kg
• ∆T = 80HaiC – 10HaiC = 70HaiC
• CMengerjakan = 450J/kgHaiC

Tanyakan: Q

Menjawab:

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

• Q = mc∆K
• 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 pekerja di rumah dalam wadah. Dia mencampurkan 0,5 kg es pada suhu tersebut – 5HaiC dan 1 kg air dengan suhu 20HaiC. Jika pertukaran kalor hanya terjadi antara dua benda, cEs = 2100 J/kgHaiC, dan cair = 4.200 J/kgHaiC. Berapakah suhu akhir minuman tersebut?

Dia tahu:

• SAYAEs = 0,5 kg
• KEs = -5HaiC
• Citu dia = 2100 J/kgHaiC
• SAYAair = 1 kg
• Kair = 20
• Ccairan = 4.200 J/kg C

Tanyakan: QC

Menjawab

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

• Kair = QEs
• SAYAair x cair × (Tair –KC) = mEs x cEs × (TC – KEs)
• 1 × 4200 × (20 – KC) = 0,5 × 2,100 × (TC – (-5)
• 4.200 × (20 – KC) = 1,050 (TC + 5)
• 4×(20 – KC) = (TC + 5) → bagi kedua ruas dengan 1050
• 80 – 4TC = TC + 5
• KC +4TC = 80 – 5
• 5TC = 75
• KC = 75/5
• KC = 15

Jadi suhu akhir minuman tersebut adalah 15HaiC.

---

Masalah Ketiga

Perak memiliki titik didih 961HaiC, kalor lelehnya 88 kJ/kg, dan kalor jenisnya 230 J/kgHaiC. Hitung kalor yang diperlukan untuk melebur 16,5 kg perak yang suhu awalnya 20HaiC.

Dia tahu:

• SAYAAgustus = 16,5 kg (Ag = Agentum, nama ilmiah perak)
• LB = 88 kJ/kg = 8,8 × 104 J/kg
• KAgustus = 20HaiC
• Titik lebur perak (TL) = 961HaiC
• cAg = 230 J/kgHaiC

Tanyakan: Q

Menyelesaikan:

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

1. Langkah pertama adalah untuk mendapatkan panas untuk meningkatkan suhu ke titik didihnya.
2. Cara kedua menjadi panas dan meleleh.

Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu menjadi 20HaiC hingga 961HaiC adalah sebagai berikut.

• K1 = mc∆K
• K1 = 16,5 × 230 × (961 – 20)
• K1 = 3,61 × 106 J

Panas peleburan perak diperoleh dari persamaan ini.

• K2 = mlB
• K2 = 16,5 × (8,8 × 104)
• K2 = 1.452 × 106 J

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

• KSungguh = Q1 + Q2
• KSungguh = (3,61 × 106) + (1,452 × 106)
• KSungguh = 5.062 × 106 J

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

---

Pertanyaan Keempat

100 gram air pada 70HaiC dituangkan ke atas balok es pada 0HaiC sampai semua es mencair. Jika kalor pencairan es 0,5 kkal/kg dan kalor jenis air 1 kkal/kgHaiC, tentukan massa es yang meleleh.

Dia tahu:

• SAYAA = 100 gram = 0,1 kg
• KA = 40HaiC
• CA = 1 kkal/kg
• LB-kaca = 0,5 kkal/kg

Tanyakan: mEs

Menyelesaikan:

Dalam hal ini, air melepaskan panas dan es menerima panas, sehingga berlaku Prinsip Hitam. Suhu air sama dengan suhu es, yaitu 0HaiC.

• Kair = QEs
• SAYAACA∆T = mEsLB
• 0,1 × 1 × (40 – 0) = mEs × 0,5
• 0,5 mEs = 4
• SAYAEs = 4/0,5
• SAYAEs = 8kg

Jadi massa es yang dituangkan adalah 8 kg.