Perubahan fasa dan Perubahan suhu

Berdasarkan fasanya zat dapat dibagi menjadi tiga jenis yaitu padat, cair dan gas. Ketiganya memiliki perbedaan masing-masing. Setiap zat juga dapat berubah dari fasa yang satu ke fasa yang lain dengan menerima atau melepaskan kalor.
Pada tulisan ini mengambil contoh air. Air dalam bentuk padat kita kenal dengan es, dalam bentuk cair kita kenal dengan air, dan dalam bentuk gas kita kenal dengan uap air. Misalkan kita mengambil contoh sebuah es batu dengan suhu -20 derajat celcius lalu kita panaskan hingga menjadi uap. Bagaimana prosesnya??
Sebelum menjawab pertanyaan itu ada istilah yang dinamakan kalor sensibel dan kalor laten. Kalor sensibel adalah kalor yang menyebabkan perubahan suhu. Sedangkan kalor laten adalah kalor yang tidak menyebabkan perubahan suhu karena kalor laten digunakan untuk merubah fasa.
Jika sebuah es dalam suhu -20 derajat celcius pada tekanan 1 atm diberikan kalor (kita panaskan) secara terus menerus maka yang terjadi adalah es tersebut mengalami kenaikan suhu sehinggai menjadi es bersuhu suhu 0 derajat celcius sehingga. Inilah yang dinamakan dengan kalor sensibel.

Jika es dengan suhu 0 derajat celcius itu masih diberikan kalor maka suhu es tersebut tidak mengalami kenaikan suhu namun es tersebut akan mencair sehingga menjadi air yang memiliki suhu 0 derajat celcius. Inilah yang dinamakan dengan kalor laten.
Jika air bersuhu 0 derajat Celsius ini masih menerima kalor maka suhunya akan naik lagi sampai titik didih (kalor sensibel). Jika pada saat mendidih tetap menerima kalor maka air tidak akan mengalami kenaikan suhu tapi berubah fasa menjadi uap air/fasa gas (kalor laten). Setalah menjadi uap seluruhnya barulah uap air ini akan mengalami kenaikan suhu lagi.
Untuk menjelaskan hak ini dapat dilihat gambar grafik energi dan suhu dibawah ini:

Titik A merupakan gambaran pada saat es bersuhu -20 derajat celcius, kemudian menerima kalor sebesar EB-EA sehingga suhunya naik hingga titik beku-cair. Kemudian menerima kalor lagi sebesar EC-EB sehingga es mencair hingga menjadi air dan seterusnya.
Proses pelepasan kalor sama namun kebalikannya. Jika ada uap dengan kondisi F kemudian melepas kalor sebesar EF-EE maka suhu uap air itu menurun manjadi suhu titik didih, kemudian jika tetap melepaskan kalor maka tidak menurunkan suhu lagi, tetapi fasanya berubah dari yang tadinya uap mencair hingga seluruhnya menjadi cair setelah itu baru suhu air menurun, begitu seteursnya.
Besarnya energi kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu adalah:

Dimana:
: Besarnya energi
: massa bahan yang suhunya akan naik/turun
: kalor jenis bahan
: Perubahan suhu bahan
besarnya energi untuk meribah fasa dari fasa padat satu ke fasa cair adalah

Mana:
: banyaknya kalor yang dibutuhkan
: kalor lebur/cair
: massa bahan yang mencair
besarnya energi untuk meribah fasa dari fasa cair satu ke fasa gas adalah

Mana:
: banyaknya kalor yang dibutuhkan
: kalor uap
: massa bahan yang mencair
Pertanyaan iseng…
Jika ada pertanyaan: pada suhu berapa air dan mendidih??
Mungkin sebagian dari besar dari kita akan menjawab tanpa ragu bahwa air akan mendidih adalah 100 derajat celcius. Jawaban ini bisa benar bisa salah karena sebenarnya air dapat mendidih tidak hanya pada 100 derajat celcius. Jawaban yang lebih tepat adalah “pada tekanan 1 atm air mendidih pada suhu 100 derajat celcius”.