Saat
ini terdapat tiga fasa zat yang umum diketahui, yaitu: padat, cair,
dan gas. Setiap zat dapat berubah fasa dari satu fasa ke fasa
lainnya. Perubaahan fasa biasanya terjadi karena menyerap atau
melepaskan energi berupa kalor. Sebagai contoh adalah air, jika air
dalam bentuk padat dinamakan es batu. Jika es batu ini dipanaskan
(menerima kalor) maka berubah fasanya menjadi air. Kemudian jika
terus dipanaskan maka dapat berubah fasanya menjadi gas (uap).
Sebaliknya pun begitu, jika uap air didingingkan (melepaskan kalor)
maka akan berubah fasanya menjadi cair dan kemudian menjadi padat.
Kalor
laten dapat didefiniskan sebagai kalor yang tidak mengubah temperatur
suatu benda. Contohnya adalah pada walaupun kalor diberikan kepada air
bertemperatur 100 oC
maka temperaturnya tidak berubah. Namun, yang terjadi adalah
perubahan fasa dari cair ke gas. Sedangkan kalor sensibel adalah
kalor yang menyebabkan perubahan temperatur, contohnya air pada
tempertur ruang (27 oC)
akan naik temperaturnya jika diberikan kalor (dipanaskan).
Dalam
termodinamika dikenal istilah temperatur saturasi dan tekanan
saturasi. Temperatur saturasi adalah titik temperatur pada tekanan
tertentu dimana tidak dapat naik sampai fasanya berubah terlebih
dahulu. Dengan kata lain, temperatur saturasi adalah titik didih.
Pada tekanan 1 atm (101325 Pa) air memiliki temperatur saturasi 100
oC.
Ini berarti jika air dalam fasa cair diberikan kalor (dipanaskan)
pada tekanan tersebut maka temperaturnya akan berhenti di 100 oC
sampai berubah menjadi fasa gas. Setelah itu barulah temperaturnya
naik lagi. Pada temperatur saturasi terjadi perubahan fasa dari cair
ke gas.Dalam kasus ini dapat dikatakan bahwa temperatur saturasi pada
tekanan 1 atm adalah 100 oC.
Sebaliknya dapat dikatakan pulah tekanan saturasi pada 100 oC.
Diagram T-S air (H2O)
Sumber gambar: https://www.nuclear-power.net/
Zat
dalam keadaan seluruhnya fasa cair pada temperatur saturasi dinamakan
cair jenuh (saturasi cair). Hal ini dikarenakan jika zat tersebut
menerima kalor sedikit saja maka akan ada bagian dari zat yang
menguap sehingga ada zat yang berfasa cair dan ada berfasa gas.
Sedangkan jika membuang kalor sedikit saja maka temperaturnya akan
turun. Semakin banyak kalor yang diterima maka semakin banyak gas
yang terbentuk sehingga akan sampai kondisi dimana semua zat berfasa
gas. Pada saat kondisinya adalah fasa gas seluruhnya pada temperatur
saturasi dinamakan gas jenuh (saturasi gas).
Suatu
zat cair pada suatu tekanan tertentu dengan temperatur dibawah
temperatur saturasinya dinamakan kondisi subcooled
atau compressed liquid.
Kondisi ini juga menunjukkan suatu zat cair pada temperatur tertentu
dengan tekanan yang lebih tinggi dari pada tekanan saturasinya.
Kemudian, jika ada suatu zat berfasa gas pada tekanan tertentu yang
memiliki temperatur lebih tinggi dari pada temperatur saturasinya
maka keadaan ini dinamakan kondisi superheated.
Kondisi ini juga menunjukkan keadaan suatu zat berfasa gas pada
temperatur tertentu dengan tekanan yang lebih rendah dari pada
tekanan saturasinya.
Untuk menjelaskan
seluruh fasa yang dibahas diatas, maka kasus dibawah ini dapat
digunakan untuk memudahkan pengertian istilah-istilah tersebut:
- Sejumlah air (fasa cair) diletakkan di dalam panci yang berada di sebuah ruangan yang bertekanan atmosfir 1 atm dan temperatur 27 oC. Kondisi ini dinamakan subcooled liquid atau compressed liquid.
- Kemudian air dalam panci ini dipanaskan pada sebuah kompor sehingga temperaturnya naik. Kalor yang diberikan ke air dinamakan kalor sensibel. Selama dipanaskan temperatur air akan selalu naik sampai pada temperatur 100 oC. Pada titik ini kondisi air dinamakan saturasi cair.
- Jika tetap dipanaskan (diberikan kalor) maka temperatur tidak akan naik namun penguapan terjadi. Kalor yang diberikan ini dinamakan kalor laten. Sedikit demi sedikit air mulai menguap sehingga fasa cair berkurang dan akhirnya seluruh air dalam keadaan gas (uap) pada temperatur 100 oC. Keadaan ini dinamakan gas jenuh.
- Jika air dalam keadaan gas jenuh ini tetep menerma kalor maka temperaturnya naik kembali. Kalor ini merupakan kalor sensibel. Begitu temperaturnya naik, keadaan air pada kondisi ini dinamakan superheated
Temperatur
saturasi berbeda-beda tergantung pada tekanannya. Begitupun
sebaliknya tekanan saturasi berbeda-beda tergantung pada
temperaturnya. Untuk menganalisis besaran-besaran termodinamika suatu
zat biasanya digunakan sebuah tabel atau grafik sifat zat.
(Tri Ayodha Ajiwiguna)