Perubahan Wujud Zat

Kalor dapat mengubah wujud zat. Kalian tentu masih ingat bahwa zat dapat berwujud padat, cair atau gas. Perubahan wujud zat bergantung pada jumlah kalor yang diterima atau jumlah kalor yang dilepaskan oleh zat yang bersangkutan. Zat padat dapat berubah wujud menjadi zat cair apabila zat itu menerima kalor. Zat cair dapat berubah wujud menjadi gas apabila zat itu menerima kalor. Sebaliknya, gas dapat berubah wujud menjadi zat cair apabila melepaskan kalor. Zat cair dapat berubah wujud menjadi zat padat apabila melepaskan kalor. Sebagai contoh, es (zat padat) berubah wujud menjadi air (zat cair) apabila dipanaskan. Artinya, es menerima kalor. Air (zat cair) berubah wujud menjadi uap (gas) apabila dipanaskan. Artinya, air menerima kalor. Sebaliknya, uap air akan berubah wujud menjadi air apabila didinginkan. Artinya, uap air melepaskan kalor. Air (zat cair) akan berubah wujud menjadi es (zat padat) apabila didinginkan. Artinya, air melepaskan kalor.

Gambar; Diagram Perubahan Wujud

Perhatikan gambar siklus perubahan wujud zat. Perubahan wujud dengan anak panah ke atas, misalnya mencair dan menguap, memerlukan kalor. Sebaliknya, perubahan wujud dengan anak panah ke bawah, misalnya mengembun dan membeku, memerlukan kalor.

Menguap
Apabila sejumlah air dipanaskan terus-menerus, air akan menguap. Hal ini menunjukkan bahwa menguap memerlukan kalor. Untuk menunjukkan bahwa pada waktu menguap zat memerlukan kalor, kalian dapat memanaskan air dalam bejana dengan menggunakan pembakar spiritus. Setelah pembakar spiritus dinyalakan dan ditunggu beberapa saat, kalian akan melihat uap muncul pada permukaan air.
Ambillah beberapa tetes spiritus atau alkohol dengan pipet kemudian teteskan pada tangan. Rasakan apa yang terjadi pada kulit yang basah karena spiritus atau alkohol. Apakah kulit kalian terasa dingin? Jika tangan terasa dingin dan jumlah alkohol berkurang, berarti spiritus atau alkohol telah menguap. Mengapa kulit tempat spiritus atau alkohol terasa dingin? Spiritus menguap memerlukan kalor. Kalor yang diperlukan berasal dari tangan. Karena kehilangan kalor untuk proses penguapan spiritus tangan menjadi dingin.
Bagaimanakah cara mempercepat proses penguapan? Proses penguapan dapat dipercepat dengan beberapa cara, yaitu: memanaskan, memperluas permukaan, mengalirkan udara pada permukaan zat cair, dan mengurangi tekanan pada permukaan zat cair.

• Memanaskan

Seperti telah diuraikan di depan, semakin besar kalor yang diterima oleh suatu zat semakin besar pula gerakan molekul-molekulnya. Dengan memanaskan zat berarti kita telah memberikan tambahan kalor pada zat itu. Dengan demikian, molekul-molekul zat cair menjadi cepat bergerak sehingga semakin cepat pula meninggalkan permukaan zat cair.

• Memperluas Permukaan

Memperluas permukaan zat cair untuk mempercepat proses penguapan sering dilakukan orang. Misalnya, saat mendinginkan tes panas yang akan segera diminum. Teh panas yang ditempatkan dalam piring akan lebih cepat menguap daripada  teh panas dalam gelas. Mengapa demikian? Permukaan piring yang lebih luas menyebabkan molekul-molekul zat cair yang berhubungan dengan udara lebih banyak.Akibatnya, molekul-molekul zat cair yang dapat melepaskan diri ke udara juga semakin banyak.

• Mengalirkan udara pada permukaan zat cair

Supaya teh panas yang akan diminum cepat dingin, biasanya kita meniupkan udara  pada permukaannya. Pakaian basah yang dijemur akan cepat kering apabila ada angin bertiup. Udara yang bertiup pada permukaan teh panas menyebabkan molekul-molekul teh panas cepat bergerak meninggalkan permukaannya. Angin yang bertiup pada pakaian basah menyebabkan molekul-molekul air lebih mudah meninggalkan pakaian sehingga pakaian menjadi cepat kering.

• Mengurangi tekanan pada permukaan zat cair

Teh panas yang berada dalam gelas terbuka lebih cepat dingin daripada teh panas yang berada dalam gelas tertutup. Mengapa demikian? Tekanan udara pada gelas tertutup lebih besar daripada tekanan udara pada gelas terbuka. Pada tekanan yang lebih besar molekul-molekul air sukar melepaskan diri dari permukaannya. Pada tekanan yang lebih kecil molekul-molekul air mudah melepaskan diri dari permukaannya. Jadi, apabila tekanan pada permukaan zat semakin kecil zat cair itu semakin mudah menguap.
Berdasarkan uraian tentang cara mempercepat proses penguapan dapat disimpulkan bahwa penguapan zat cair dapat terjadi pada sembarang suhu.

Mengembun
Mengembun adalah proses perubahan wujud dari gas menjadi cair. Zat dapat mengembun apabila suhu turun, sedangkan suhu turun terjadi apabila zat itu melepaskan kalor. Ada dua contoh peristiwa mengembun dalam kehidupan sehari-hari. Ketika kalian memasukkan pecahan-pecahan es ke dalam gelas, sisi luar gelas mula-mula kering. Akan tetapi, beberapa saat kemudian pada bagian sisi luar gelas terdapat bintik-bintik air. Ketika kalian naik mobil pada saat cuaca cerah, kaca jendela mobil bagian dalam masih kering. Akan tetapi, ketika hujan turun kaca mobil bagian dalam menjadi buram. Apabila kalian menempelkan telapak tangan pada kaca, telapak tangan menjadi basah. Bagimana kedua peristiwa ini dapat dijelaskan?
Barangkali kita berfikir bahwa es yang mencair mampu menembus gelas sehingga sisi luar gelas  menjadi basah. Demikian pula peristiwa yang terjadi pada kaca mobil ketika hujan: air hujan dapat memasuki kaca melalui pori-pori kaca. Akan tetapi, cara berfikir kita salah. Udara di sekitar kita banyak mengandung uap air. Ketika uap air bersentuhan dengan benda-benda yang lebih dingin (suhunya  rendah), uap air melepaskan kalor. Kalor yang dilepaskan ini diterima oleh uap air di sekitar gelas atau kaca mobil. Ketika uap air melepaskan kalor suhunya turun sehingga uap air berubah menjadi bintik-bintik air.

Mendidih
Mendidih adalah proses perubahan wujud dari zat cair menjadi gas (uap). Mendidih terjadi pada seluruh bagian zat cair. Zat cair dikatakan menguap apabila molekul-molekulnya sebagian meninggalkan permukaan zat cair tersebut. Apabila suhu zat cair dinaikkan, penguapan dapat terjadi di seluruh bagian zat cair. Molekul-molekul zat cair membentuk uap dalam bentuk gelembung-gelembung udara. Gelembung-gelembung ini dapat terjadi di seluruh bagian zat cair.
Apabila pemanasan dilanjutkan, gelembung-gelembung udara akan naik ke permukaan zat cair dan akhirnya pecah. Apabila hal ini terjadi, zat cair dikatakan mendidih. Jadi, zat cair dikatakan mendidih apabila gelembung-gelembung uap terjadi di seluruh bagian zat cair dan meninggalkan zat cair. Pada saat mendidih suhu zat cair tidak berubah, meskipun kalor diberikan terus-menerus.

Kenaikan suhu hanya terjadi ketika air mulai dipanaskan sampai air mendidih. Setelah air mendidih, tidak terjadi perubahan suhu. Ketika air sudah mendidih, kalor yang diberikan hanya digunakan untuk mengubah wujud zat: dari zat cair menjadi uap. Suhu zat cair pada saat mendidih dinamakan titik didih.

Berapakah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari cair menjadi uap pada titik didihnya? Hasil percobaan menunjukkan bahwa kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat dari cair menjadi uap pada titik didihnya bergantung pada massa zat dan kalor uap zat yang bersangkutan. Kalor uap merupakan salah satu sifat zat. Kalor uap adalah banyaknya kalor (dengan satuan joule) yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat pada titik didihnya.  Satuan kalor uap adalah J/kg.
Untuk menguapkan zat cair dengan massa m pada titik didihnya diperlukan kalor sebanyak

Q = mL

 

dengan L dinamakan kalor uap zat yang bersangkutan. Harga kalor uap untuk beberapa zat disajikan pada Tabel.

Nama Zat	Titik Didih Normal (oC)	Kalor Uap (J/kg)
Alkohol Raksa Air Timbal Perak Emas Tembaga	78 357 100 1.750 2.193 2.660 1.187	854.000 272.000 2.256.000 871.000 2.336.000 1.578.000 5.069.000

Hal yang sama terjadi pada saat zat cair mengembun. Kalor yang dilepaskan uap tidak digunakan untuk menurunkan suhu, tetapi digunakan untuk mengubah wujud zat cair dari uap menjadi cair. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kalor yang dilepaskan untuk mengubah wujud zat dari uap menjadi cair pada titik embunnya bergantung pada massa zat dan kalor embun zat yang bersangkutan. Kalor embun merupakan salah satu sifat zat. Kalor embun adalah banyaknya kalor (dengan satuan joule) yang dilepaskan untuk mengembunkan 1 kg zat pada titik embunnya.  Satuan kalor embun adalah J/kg. Setiap zat yang jenisnya sama, besarnya kalor uap sama sama dengan kalor embun dan titik uapnya sama dengan titik didihnya. Oleh karena itu, untuk proses pengembunan tetap berlaku Persamaan di atas, dengan L menunjukkan kalor embun.