Azas Black dan Perubahan phase (Es menjadi uap)

Istilah fasa (phase) digunakan untuk mendiskripsikan keadaan tertentu dari bahan seperti padat, cair, dan gas (Young & Freedman, 2001: 470). Semisal campuran H₂O dapat eksis dalam fasa padatan sebagai es, dalam fasa air sebagai air, dan dalam fasa gas dalam bentuk uap. Transisi dari satu fasa ke fasa yang lain dinamakan perubahan fasa. Untuk tekanan tertentu, perubahan fasa terjadi pada suhu tertentu, umumnya disertai adsorpsi atau emisi panas dan perubahan volume dan densitas.

Contoh umum perubahan fasa adalah peleburan (pencairan) es. Ketika panas ditambahkan pada es yang bersuhu 0^oC dan tekanan atmosfer normal, suhu es tidak bertambah. Namun, sebagian mengalami perubahan bentuk menjadi air. Jika ditambahkan panas perlahan, untuk menjaga system mendekati kesetimbangan termal, suhu tetap berada pada 0^oC hingga seluruh es berubah menjadi air.

Sebagaimana di atas telah diuraikan mengenai kalor laten, semua zat membutuhkannya untuk melakukan perubahan fasa. Semisal untuk mengubah 1 kg es pada suhu 0^oC menjadi 1 kg air pada suhu 0^oC dan tekanan normal dibutuhkan panas peleburan laten (kalor laten) sebesar 3,34x10⁵ J. Untuk  lebih jelas dalam memahami perubahan fasa, dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Gambar Grafik Hubungan Suhu dan Kalor

Berdasarkan Gambar dapat ditunjukkan perubahan fasa.

a. Fasa I

Fasa I adalah perubahan suhu es dari -10C menjadi 0C akibat pengaruh kalor yang diberikan. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu es (Q1) dituliskan dalam persamaan

Q₁ = m_es c_es ΔT₁

dengan mes adalah massa es dan ces adalah kalor jenis es.

b. Fasa II

Fasa II adalah perubahan wujud es pada suhu 0C menjadi air pada suhu 0C. Dalam fasa ini kalor tidak digunakan untuk menaikkan suhu tetapi digunakan untuk mengubah wujud zat dari es menjadi air. Besarnya kalor (Q2) tersebut dituliskan dalam persamaan

Q₂ = m_es L

dengan mes adalah massa es dan L adalah kalor lebur es.

c. Fasa III

Fasa III adalah perubahan suhu air dari 0C menjadi 100C akibat pengaruh kalor yang diberikan. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu air (Q3) dituliskan dalam persamaan

Q₃ = m_air c_air ΔT₃

dengan mair adalah massa air dan cair adalah kalor jenis air.

d. Fasa IV

Fasa IV adalah perubahan wujud air pada suhu 100C menjadi uap pada suhu 100C. Dalam fasa ini kalor tidak digunakan untuk menaikkan suhu tetapi digunakan untuk mengubah wujud zat dari air menjadi uap. Besarnya kalor (Q4) tersebut dituliskan dalam persamaan
                                            Q₄ = m U

Azas Black

Pernahkah anda melakukan kegiatan mencampurkan air panas dengan air biasa? Mengapa lama-kelamaan suhu air panas tersebut perlahan-lahan turun seiring dengan banyaknya air biasa yang dicampurkan? Mengapa hal itu bisa terjadi?

Seorang fisikawan bernama Joseph Black meneliti mengenai hal tersebut. Ia mengemukakan pertama kalinya tentang Azas Black dimana ia menyatakan bahwa "Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah" dimana teori ini dapat dirumuskan sebagai berikut

Q_lepas = Q_terima

m₁c₁ΔT₁ = m₂c₂ΔT₂

 m₁c₁(T – T₁) = m2c2(T2 – T)

Dari persamaan tersebut didapatkan hubungan sebagai berikut:

1. Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama.

2. Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas benda panas .

3. Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan.

Azas Black dan Perubahan phase (Es menjadi uap) 2016-04-07T07:19:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika