Perubahan Materi

       Perubahan materi merupakan kajian yang cukup penting di dalam ilmu kimia. Perubahan dapat diketahui dari perbedaan keadaan awal dan keadaan akhir materi setelah mengalami perubahan. Keadaan yang dimaksud meliputi sifat-sifat maupun strukturnya.
       Materi dapat dikenali berdasarkan sifat-sifat fisika maupun sifat-sifat kimianya. Yang termasuk sifat-sifat fisika antara lain wujud, warna, titik leleh, titik didih, dan kelarutan. Sifat-sifat kimia materi didasarkan pada kemampuannya dalam melakukan perubahan atau reaksi kimia. Misalnya, bensin lebih mudah terbakar daripada minyak tanah.
        Sehubungan dengan hal tersebut terdapat dua jenis perubahan materi, yaitu perubahan fisika dan perubahan kimia. Hal yang perlu digarisbawahi adalah perubahan fisika dapat menghasilkan perubahan wujud materi, tetapi tidak menghasilkan materi baru. Adapun perubahan kimia, menghasilkan materi baru.

1. Pengertian Perubahan Materi

       Pada kehidupan sehari-hari kamu selalu melihat peristiwa perubahan materi, baik secara alami maupun dengan disengaja. Peristiwa perubahan materi secara alami, misalnya peristiwa pembusukan makanan atau perkaratan besi. Peristiwa perubahan materi dengan disengaja, misalnya kertas yang dibakar atau lilin yang dibakar.
        Es yang awalnya berwujud padat, setelah dipanaskan akan berubah wujud menjadi air. Meskipun es mengalami perubahan wujud dari padat ke cair, tetapi es dan air masih memiliki sifat-sifat yang sama. Hal ini terbukti dengan rasa es batu sebelum dipanaskan sama dengan setelah dipanaskan. Perubahan materi yang tidak menghasilkan zat baru dinamakan perubahan fisika.

        Berbeda halnya dengan kertas yang dibakar, kertas tersebut mengalami perubahan materi yang menghasilkan zat yang baru, yaitu abu, asap, dan gas. Perubahan materi yang menghasilkan zat baru dinamakan perubahan kimia.
Nah, agar kamu lebih memahami perbedaan antara perubahan fisika dan perubahan kimia, pelajarilah uraian
berikut.

a. Perubahan Fisika

Pada proses peleburan besi, besi mengalami perubahan
fisika karena pemanasan.

       Kamu telah mengetahui bahwa es yang mencair tidak menghasilkan zat yang baru. Es dan air tersusun atas senyawa yang sama, yaitu H2O. Perbedaan antara es dan air hanya terlihat dari wujudnya saja. Es merupakan air yang berwujud zat padat, sedangkan air berwujud zat cair.
       Pada Gambar disamping kamu dapat mengamati proses peleburan besi. Batang besi yang dipanaskan dengan suhu tinggi akan berubah menjadi besi cair. Cairan besi yang sudah meleleh itu dimasukkan dalam cetakan. Setelah itu, dibiarkan menjadi dingin hingga berbentuk padat kembali. Pada proses peleburan besi, antara besi sebelum dileburkan dengan besi yang sudah menjadi cair masih memiliki sifat yang sama atau hanya mengalami perubahan wujud saja.
       Perubahan materi pada besi yang dileburkan dapat dikatakan sebagai perubahan fisika. Pada perubahan fisika memungkinkan kita mendapatkan kembali materi semula.

b. Perubahan Kimia

Kayu yang dibakar merupakan salah
satu Perubahan Kimia

       Ketika kamu membuat api unggun dengan membakar kayu kering, maka akan dihasilkan abu, asap, dan gas. Sama halnya seperti pada kertas yang dibakar, kayu dan abu merupakan dua jenis zat yang sama sekali berbeda. Zat-zat hasil pembakaran tersebut tidak dapat dikembalikan lagi menjadi kayu. Oleh karena kayu yang dibakar menghasilkan zat baru yang sifatnya berbeda dengan zat asalnya, kayu yang dibakar merupakan contoh peristiwa perubahan kimia. Jadi perubahan kimia adalah perubahan materi yang menghasilkan zat yang jenisnya baru.
        Perubahan kimia disebut juga reaksi kimia. Dalam kehidupan sehari-hari, banyak reaksi kimia yang terjadi secara alamiah atau yang dibuat manusia. Nah, dapatkah kamu menyebutkan contoh reaksi kimia yang terjadi secara alamiah? Contoh reaksi kimia yang terjadi secara alamiah adalah perkaratan, pembusukan, respirasi, metabolisme dalam sel, dan reaksi fotosintesis. Adapun reaksi kimia buatan misalnya pembakaran minyak dan reaksi-reaksi kimia di laboratorium atau pada proses industri. Semua reaksi kimia menghasilkan zat yang sifat dan jenisnya baru.
       Berlangsungnya reaksi kimia ditandai dengan beberapa hal, di antaranya terbentuknya gas, endapan, dan perubahan warna.
       Pada perubahan kimia, sangat sulit untuk mendapatkan kembali materi semula (bersifat irreversibel). Perbedaan antara perubahan fisika dan perubahan kimia ditunjukkan pada Tabel 1.1 berikut ini.

Perbedaan perubahan fisika dengan perubahan kimia.

2. Perubahan Fisika dan Perubahan Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari

Setelah kamu mengetahui perbedaan antara perubahan fisika dan perubahan kimia, pada subbab ini kamu akan mencari tahu mengenai contoh-contoh perubahan fisika dan perubahan kimia dalam kehidupan sehari-hari.

a. Peristiwa Perubahan Fisika dalam Kehidupan Sehari-hari

Peristiwa perubahan fisika dapat terjadi karena perubahan wujud zat, perubahan bentuk, perubahan ukuran, perubahan volume, perubahan bentuk energi, dan pelarutan. Agar lebih jelas, pelajari uraian berikut.

1) Peristiwa Perubahan Fisika karena Perubahan Wujud

Es jika dibiarkan di tempat terbuka
akan berubah menjadi air. Itu adalah
contoh Perubahan Fisika.

        Peristiwa perubahan fisika yang mengakibatkan perubahan wujud dapat terjadi karena pengaruh pemanasan. Materi yang telah mengalami perubahan fisika karena perubahan wujud dapat dikembalikan pada wujud semula. Contoh perubahan fisika karena per-ubahan wujud, antara lain:
a) Es yang berwujud padat jika dibiarkan di tempat terbuka akan berubah wujud menjadi air.
b) Air jika dipanaskan akan berubah wujud menjadi uap.
c) Embun terjadi karena uap air di udara melepaskan panas dan menjadi air.
d) Kapur barus jika dibiarkan di tempat terbuka akan menyublim menjadi gas.

2) Peristiwa Perubahan Fisika karena Perubahan Bentuk

        Tukang kayu mengubah kayu menjadi kursi dan meja. Perubahan materi dari kayu menjadi kursi termasuk perubahan fisika. Hal ini karena kayu hanya mengalami perubahan bentuk saja, sedangkan sifatnya tidak berubah. Contoh lain adalah perubahan materi dari aluminium menjadi teko, sendok, dan panci. Hal ini termasuk perubahan fisika karena aluminium hanya mengalami perubahan bentuk saja, sedangkan sifatnya tidak berubah.

3) Peristiwa Perubahan Fisika karena Perubahan Ukuran

        Contoh: biji kopi digiling menjadi serbuk kopi dan batu dipecah-pecah. Sifat kopi tidak berubah, yang berubah hanya ukurannya. Demikian juga dengan batu yang dipecah-pecah.

4) Peristiwa Perubahan Fisika karena Perubahan Volume

        Contoh: raksa atau alkohol dalam termometer memuai jika menyentuh permukaan yang panas sehingga dapat digunakan sebagai pengukur suhu. Sifat raksa dan alkohol tidak berubah meskipun mengalami pemuaian.

5) Peristiwa Perubahan Fisika karena Perubahan Bentuk Energi 

          Ingat bahwa energi tidak dapat dihilangkan dan juga tidak dapat diciptakan. Energi hanya dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk lain. Contoh: lampu pijar menyala dan kipas angin berputar.

6) Peristiwa Perubahan Fisika karena Pelarutan

          Pernahkah kamu membuat es jeruk? Jika kamu membuat es jeruk, kamu terlebih dahulu memeras jeruk untuk mengambil sari jeruknya, kemudian melarutkan sari jeruk tersebut ke dalam air dingin. Nah, apakah rasa jeruk tersebut berubah setelah kamu campurkan dengan air dingin? Rasa jeruk setelah dicampurkan dengan air dingin tetap sama. Oleh karena sifat jeruk tidak berubah setelah dilarutkan dalam air, peristiwa ini tergolong perubahan fisika karena pelarutan.
          Contoh lain perubahan fisika karena pelarutan adalah ketika kamu membuat kopi. Rasa kopi setelah dilarutkan dalam air tetap sama atau tidak berubah.

Ledakan kembang api merupakan contoh
perubahan kimia dengan proses pembakaran.

b. Peristiwa Perubahan Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari

      Hal-hal apa saja yang dapat mengakibatkan perubahan kimia? Perubahan kimia dapat terjadi karena peristiwa pembakaran, perkaratan, dan pembusukan.

1) Peristiwa Perubahan Kimia karena Pembakaran

     Salah satu perubahan kimia yang sering kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari adalah peristiwa pembakaran. Tahukah kamu apakah pembakaran itu?
     Pembakaran adalah reaksi kimia antara materi yang terbakar dengan oksigen. Oleh karena itu, reaksi pembakaran sering disebut reaksi oksidasi.
     Peristiwa kebakaran hutan merupakan salah satu contoh perubahan kimia akibat pembakaran. Contoh lainnya adalah pembakaran kembang api.
     Reaksi pembakaran banyak digunakan sebagai sumber energi. Misalnya, pembakaran bensin di dalam mesin mobil dapat menghasilkan energi gerak sehingga mobil dapat bergerak.
     Peristiwa perubahan kimia karena pembakaran juga terjadi dalam tubuhmu. Bahan makanan yang telah kamu makan diproses dalam tubuh dengan cara pembakaran sehingga menghasilkan energi yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Proses pembakaran kimia dalam tubuh dapat dituliskan
sebagai berikut.

Mengapa pada proses pembakaran dapat timbul asap?
       Asap terjadi akibat pembakaran yang tidak sempurna. Pembakaran tidak sempurna terjadi karena oksigen yang tersedia untuk bereaksi tidak mencukupi sehingga sebagian karbon tidak terbakar. Pembakaran yang tidak sempurna dapat menghasilkan gas beracun, yaitu karbon monoksida (CO).

2) Peristiwa Perubahan Kimia karena Perkaratan

Paku berkarat merupakan contoh perubahan kimia.

       Apakah yang dimaksud dengan peristiwa perkaratan itu? Perkaratan adalah reaksi kimia antara logam dengan udara (oksigen) dan air. Perkaratan merupakan peristiwa perubahan kimia karena menghasilkan zat yang baru.
        Paku yang terbuat dari besi jika bereaksi dengan udara dan air, maka besi (Fe) tersebut dapat berubah menjadi karat besi (Fe2O3 ⋅ nH2O). Sifat besi dan karat besi sangat berbeda. Besi mempunyai sifat yang kuat, sedangkan karat besi mempunyai sifat yang rapuh.

Faktor-faktor yang mempercepat proses perkaratan antara lain:
a) adanya uap air (udara yang lembap),
b) adanya uap garam atau asam di udara,
c) permukaan logam yang tidak rata,
d) singgungan dengan logam lain.

     Peristiwa perkaratan ini menimbulkan banyak kerugian karena benda-benda yang terbuat dari besi menjadi rapuh dan cepat rusak. Nah, bagaimana cara mencegah peristiwa perkaratan pada besi? Peristiwa perkaratan pada besi dapat dicegah dengan cara:
a) menghindarkan kontak langsung antara benda yang terbuat dari besi dengan oksigen atau air. Ini dapat
dilakukan dengan cara mengecat, melumuri besi dengan oli, membalut besi dengan plastik, atau melapisi besi dengan timah;
b) memperhalus permukaan logam, misalnya diamplas;
c) mencegah logam agar tidak terkena uap garam atau asam;
d) menyimpan logam di tempat kering.

3) Peristiwa Perubahan Kimia karena Pembusukan

       Pernahkah kamu menyimpan buah-buahan, seperti apel di tempat yang terbuka hingga beberapa hari? Apakah yang terjadi dengan apel tersebut?
       Apel yang dibiarkan di tempat terbuka dalam waktu yang lama akan busuk. Pembusukan adalah peristiwa perubahan kimia karena mikroorganisme. Pada apel yang membusuk, apel berubah menjadi bau, berlendir, dan mengeluarkan gas. Oleh karena sifat apel setelah membusuk berbeda dengan apel sebelum membusuk, maka peristiwa pembusukan apel dapat dikatakan sebagai perubahan kimia.


3. Manfaat Perubahan Materi

Dalam industri plastik, bahan
baku diolah dengan proses
kimiawi dan fisik untuk meng-
hasilkan plastik

        Perubahan fisika berperan penting dalam industri obatobatan atau farmasi, yaitu dalam proses ekstrasi zat-zat aktif yang terkandung dalam bahan alam. Zat-zat aktif ini berguna untuk bahan baku obat. Senyawa yang terkandung dalam dedaunan atau akar-akaran dikeluarkan menggunakan pelarut tertentu dalam alat khusus.

         Menyeduh kopi dengan air panas, merupakan ekstraksi kafein dari kopi agar larut dalam air. Kafein bersifat larut dalam air panas. Seperti halnya perubahan fisika, perubahan kimia pun banyak manfaatnya. Hampir semua industri yang memproduksi bahan baku menggunakan prinsip-prinsip perubahan kimia atau reaksi kimia. Dalam industri plastik, zat-zat organik yang bersumber dari gas alam dan minyak bumi diubah melalui reaksi dan proses kimia menjadi plastik, misalnya polietilen (PE), polipropilen (PP), dan polivinilklorida (PVC).
         Hampir semua industri, mulai dari yang berteknologi sederhana (misalnya industri tahu) hingga yang berteknologi tinggi (misalnya pembuatan pesawat terbang) menerapkan prinsip-prinsip perubahan fisika dan perubahan kimia.
         Perubahan kimia dan perubahan fisika terkadang terjadi secara bersamaan, misalnya pada pembakaran lilin. Lilin terbakar menghasilkan nyala dan asap hitam (karbon). Hal ini menunjukkan terjadinya reaksi kimia. Di sisi lain, terjadi pula perubahan fisika yaitu lilin meleleh menjadi cair.

Read More >>

Proses Pengolahan Air

Sebelum dimasukkan kedalam bak pengendapan, air melewati
unit penyaring kasar untuk memisahkan kotoran-kotoran
besar.

      Tahukah kamu, berapa banyak air yang kamu buang dalam sehari? Tentu tak terhitung jumlahnya, bukan? Padahal, saat ini krisis air bersih mulai melanda negara kita. Hal ini disebabkan penjarahan hutan secara besar-besaran sehingga menyebabkan turunnya debit air bersih yang mengalir ke sungai.
      Dalam kondisi seperti itu, pencemaran air semakin hebat yang diakibatkan limbah rumah tangga dan industri. Jika kamu mengamati sungai-sungai di sekelilingmu, hanya sedikit sungai yang masih mengalirkan air bersih. Umumnya sungai mengalirkan air kotor berwarna kecokelatan. Beban lingkungan yang semakin berat akibat pencemaran air dan udara membuat kualitas air semakin buruk. Namun, di sisi lain, kebutuhan masyarakat akan air semakin meningkat akibat peningkatan jumlah penduduk.
      Fenomena tersebut tentunya memerlukan konsep pengelolaan sumber daya air yang terpadu dengan mempertimbangkan keseimbangan air. Air pada dasarnya merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan merupakan sumber daya yang sangat penting dalam kehidupan makhluk hidup di dunia ini.

Air minum harus memenuhi persyaratan-persyaratan dari segi fisik, kimia, maupun biologi.
1. Kualitas dari segi fisik yaitu tidak berwarna, tidak berbau, jernih, dan tidak berasa.

2. Kualitas dari segi kimia yaitu air tidak mengandung zat-zat kimia yang beracun dan bebas dari garam-garam mineral.
3. Kualitas dari segi biologi yaitu air harus terbebas dari organisme hidup penyebab penyakit.

Proses pengolahan air untuk menghasilkan air bersih.

      Nah, bagaimana usaha yang dapat dilakukan untuk mendapatkan air bersih? Di negara kita, pengolahan air bersih dilakukan oleh PDAM. Tahukah kamu bahwa sumber air leding dari PDAM yang bersih dan bening sebenarnya berasal dari air sungai yang berwarna cokelat, kotor, dan berbau? Perhatikan proses pengolahan air pada Gambar di atas.
      Mula-mula, air dari sungai, danau, atau air tanah dipompakan ke dalam bak prasedimentasi. Pada tahap ini dilakukan penyimpanan air dan mengendapkan lumpur atau padatan yang terbawa. Setelah itu, air dialirkan ke dalam bak penyaring untuk memisahkan lumpur yang lebih halus dan zat pengotor yang lebih kecil. Air bersih yang diperoleh dari hasil saringan, selanjutnya diberi kaporit (senyawa kimia yang mengandung klorin) untuk membunuh bakteri penyebab penyakit. Air yang telah memenuhi standar bersih, kemudian dialirkan ke dalam bak penampungan untuk disalurkan ke pemukiman, kantor-kantor, dan pabrik (konsumen).

      Banyak zat yang menyebabkan air menjadi tidak jernih atau keruh. Oleh karena itu perlu dilakukan penjernihan air, karena kejernihan termasuk salah satu standar kualitas fisik air minum. Berikut ini cara sederhana untuk menjernihkan air.

1. Pengendapan

       Pengendapan dapat dilakukan dengan mengendapkan air dalam bak penampungan yang bersih dan bila kotor dikuras.

2. Penyaringan/filtrasi

        Air yang terlalu keruh karena adanya partikel tertentu tidak dapat dijernihkan hanya dengan pengendapan, tetapi perlu penyaringan. Penyaringan dilakukan secara bertahap dengan melalui saringan pasir halus, pasir kasar, dan batu gamping. Air mula-mula dilewatkan dalam pasir halus kemudian dilewatkan pasir kasar dan selanjutnya dalam batu gamping, sehingga akan didapatkan air yang lebih jernih dan bersih.

3. Koagulasi

        Terkadang ditemukan air masih keruh meskipun sudah dilakukan pengendapan dan penyaringan. Hal ini karena ukuran partikel penyebab keruh sangat kecil atau seukuran partikel koloid sehingga tidak dapat mengendap. Untuk mengendapkan partikel ini maka ditambahkan zat kimia yang berfungsi sebagai pengendap atau koagulan misalnya tawas atau aluminium sulfat (Al2(SO4)3 ⋅ 18 H2O).

Read More >>

Metode-Metode Pemisahan Campuran

Platina adalah logam yang langka. Untuk mendapatkan
50 gram platina membutuhkan 50 ton bebatuan yang
mengandung platina, dipisahkan melalui proses
fisika dan kimia.

       Campuran dapat tersusun atas beberapa unsur ataupun senyawa. Komponen-komponen penyusun suatu campuran tersebut dapat dipisahkan berdasarkan sifat fisika zat penyusunnya. Contoh campuran antara lain udara, air laut, dan minyak mentah.
      Garam dapur yang kamu konsumsi merupakan hasil pemisahan dari campuran air laut. Hal ini karena air laut sebenarnya tersusun atas air, garam, dan beberapa mineral. Emas ditemukan sebagai bijih emas yang bercampur dengan tanah, pasir, dan batuan lain. Oleh karena itu untuk mendapatkan emas murni, perlu dilakukan pemisahan. Tembaga diperoleh dari pemisahan campuran berbagai mineral dan senyawa. Senyawanya ditemukan pada beberapa bijih, misalnya pirit tembaga dan malasit.
       Metode yang umum dipergunakan untuk memisahkan campuran antara lain filtrasi, dekantasi, sentrifugasi, evaporasi, distilasi, corong pisah, kromatografi, sublimasi, ekstraksi, dan daya tarik magnet. Agar lebih jelas, berikut akan dibahas beberapa metode tersebut.

1. Penyaringan (Filtrasi)

Penyaringan air teh.

      Tahukah kamu apa filtrasi itu? Filtrasi atau penyaringan adalah teknik penyaringan yang dapat digunakan untuk memisahkan campuran yang ukuran partikel zat-zat penyusunnya berbeda. Misalnya, pada pembuatan santan kelapa. Santan kelapa dibuat dengan cara memisahkan campuran santan, air, dan ampas kelapa dengan menggunakan saringan. Dengan menggunakan saringan yang berpori-pori kecil, santan kelapa dapat melewati lubang saringan dan ampas kelapa tertahan dalam saringan. Pernahkah kamu membuat air teh? Untuk mendapatkan air teh maka kamu perlu merendam teh dalam air panas, kemudian gunakan saringan untuk memisahkan teh dengan air tehnya.

       Kertas saring (residu) memiliki pori-pori yang sangat kecil, sehingga dapat menahan benda. Adapun air dapat melewatinya (filtrat). Dasar dari penyaringan adalah perbedaan ukuran partikel air dengan butiran kapur.

      Prinsip penyaringan banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, kamu menggunakan saringan teh agar ampas teh tidak terbawa dalam air teh.


2. Sentrifugasi

Bahan yang akan dipisahkan ditempatkan
di dalam tabung yang terkunci pada rotor.

(a) Darah sebelum disentrifugasi
(b) Darah setelah disentrifugasi.
(c) Komponen penyusun darah
terpisah setelah disentrifugasi

       Suspensi yang partikel-partikelnya sangat halus tidak bisa dipisahkan dengan cara filtrasi. Partikel-partikelnya dapat melewati saringan atau bahkan menutupi lubang pori-pori saringan sehingga cairan tidak dapat lewat. Cara untuk memisahkan suspensi adalah dengan membiarkannya hingga mengendap. Setelah beberapa saat, partikel-partikelnya mengendap sehingga cairannya dapat dituang. Akan tetapi banyak partikel suspensi yang terlalu kecil untuk disaring tetapi juga tidak dapat mengendap. Hal ini karena partikel-partikel padatan tersebut dipengaruhi oleh gerakan molekul cairan yang sangat cepat.
        Suspensi yang sulit dipisahkan ini dapat dipisahkan dengan sentrifugasi. Tabung sebagai wadah suspensi dikunci pada gagang atau rotor untuk mengitari sebuah alat atau mesin pemutar. Batang vertikal di tengahnya diputar dengan motor listrik. Batang itu berputar dengan sangat cepat. Tabung akan mengayun dengan cepat tetapi mulut tabung tetap menghadap ke tengah.
         Sentrifugasi yang terkecil dapat memutar dengan kecepatan 2.000 putaran/menit (rpm). Sentrifugasi dapat digunakan untuk memisahkan susu menjadi susu krim dan susu skim. Sentrifugasi juga dapat digunakan untuk memisahkan komponen-komponen darah.


3. Evaporasi (Penguapan)

       Sebelumnya telah dijelaskan bahwa garam dapat diperoleh dari air laut dengan proses penguapan atau evaporasi. Pada proses penguapan, larutan dipanaskan sampai zat pelarutnya (air) menguap dan meninggalkan zat terlarut (garam). Proses pemisahan dengan cara penguapan ini dapat terjadi karena zat terlarut (garam) memiliki titik didih yang lebih tinggi daripada zat pelarutnya (air).

4. Distilasi (Penyulingan)

        Apakah yang disebut dengan distilasi? Distilasi atau penyulingan adalah proses pemisahan campuran dengan penguapan yang diikuti pengembunan.

       Mula-mula campuran yang akan dipisahkan dipanaskan hingga di atas titik didih zat yang akan dipisahkan. Oleh karena zat yang akan dipisahkan memiliki titik didih yang lebih rendah daripada larutan, maka zat tersebut akan menguap terlebih dahulu. Uap yang terbentuk kemudian didinginkan sehingga menjadi cairan. Cairan yang dihasilkan selanjutnya ditampung dalam suatu wadah sebagai distilat.

      Prinsip penyulingan digunakan di industri minyak untuk memisahkan bensin, minyak tanah, dan solar dari minyak mentah. Hal ini dapat dilakukan karena komponen-komponen minyak bumi mempunyai titik didih yang berbeda-beda. Oleh karena dalam campuran (minyak mentah) terdapat lebih dari satu komponen yang akan dipisahkan maka harus dilakukan distilasi bertingkat atau biasa disebut distilasi fraksionasi.


5. Sublimasi

Proses pemisahan kapur barus dan
pasir dengan cara sublimasi.

        Sublimasi adalah proses pemisahan campuran yang dapat digunakan untuk memisahkan komponen yang dapat menyublim dari campurannya yang tidak dapat menyublim.
        Masih ingatkah kamu zat yang dapat menyublim jika dipanaskan? Kapur barus merupakan zat yang dapat menyublim jika dipanaskan. Nah, jika kapur barus ini bercampur dengan zat pengotor seperti pasir, untuk memisahkan kapur barus dengan zat pengotor dapat dilakukan dengan proses sublimasi. Ketika campuran kapur barus dan pasir dipanaskan, kapur barus akan menguap sedangkan pasir tidak. Uap kapur barus akan segera mengkristal ketika menemui daerah yang cukup dingin. Dengan demikian kapur barus murni dapat diperoleh kembali. Proses sublimasi dapat juga digunakan untuk memisahkan iodin dari zat pengotornya.

Read More >>

Sifat Fisika dan Sifat Kimia

       Coba perhatikan kursi yang kamu duduki, air yang kamu minum, dan udara yang kamu hirup! Apakah wujud zat-zat tersebut? Kursi berupa zat padat, air minum berupa zat cair, dan udara yang kamu hirup setiap saat berupa zat gas. Wujud zat tergolong sifat fisika. Tahukah kamu bahwa paku yang kamu diamkan di udara terbuka lama kelamaan akan berkarat? Perkaratan menunjukkan sifat kimia.

      

       1. Sifat Fisika

       Sifat fisika merupakan sifat materi yang dapat dilihat secara langsung dengan indra. Sifat fisika antara lain wujud zat, warna, bau, titik leleh, titik didih, massa jenis, kekerasan, kelarutan, kekeruhan, dan kekentalan. Kamu akan mempelajari beberapa sifat fisika tersebut.

a. Wujud zat

Wujud zat dibedakan atas zat padat, cair, dan gas. Kamu telah mempelajari sifat-sifat zat padat, cair, dan gas pada Kategori Wujud Zat dan Perubahannya. Untuk mengingat kembali, coba perhatikan sifat-sifat dari

ketiga wujud zat tersebut pada Tabel 1.1 berikut.

Tabel 1.1. Perbedaan zat padat, zat cair, dan zat gas.

      Padatan memiliki bentuk tetap karena partikel-partikelnya diikat erat bersama, sering dalam pola teratur yang disebut dengan kisi (lattice). Dalam suatu cairan, gaya antarpartikel terlalu lemah untuk menahannya dalam formasi yang tetap sehingga partikel-partikel ini dapat bergeser dengan mudah dan saling melewati satu sama lain. Energi kinetik partikelpartikel gas cukup besar. Gas juga memiliki energi kinetik yang cukup untuk menyebar dan memenuhi seluruh tempat atau wadahnya. Perhatikan susunan partikel-partikel zat

padat, cair dan gas pada gambar berikut.

Gambar 1.1. (a)Susunan partikel zat padat (b) zat cair, dan (c)  zat gas.

b. Kekeruhan (Turbidity)

    

Kekeruhan terjadi pada zat cair. Kekeruhan cairan disebabkan adanya partikel suspensi yang halus. Jika sinar cahaya dilewatkan pada sampel keruh maka intensitasnya akan berkurang karena dihamburkan. Hal ini bergantung konsentrasinya. Alat untuk mengetahui intensitas cahaya pada zat cair yang keruh ini atau untuk mengetahui tingkat kekeruhan disebut turbidimetry.

c. Kekentalan (Viskositas)

Kekentalan atau viskositas adalah ukuran ketahanan zat cair untuk mengalir. Untuk mengetahui kekuatan mengalir (flow rate) zat cair digunakan viskometer. Flow rate digunakan untuk menghitung indeks viskositas. Aliran atau viskositas suatu cairan dibanding dengan aliran air memberikan viskositas relatif untuk cairan tersebut. Angka pengukuran viskositas relatif cairan disebut dengan indeks viskositas. Indeks viskositas dapat dirumuskan seperti berikut.

Angka indeks viskositas suatu cairan di bawah 1 berarti viskositasnya di bawah viskositas air. Adapun angka indeks viskositas di atas 1 berarti viskositasnya di atas viskositas air. Viskositas cairan terjadi karena gesekan antara molekulmolekul. Viskositas sangat dipengaruhi oleh struktur molekul cairan. Jika struktur molekulnya kecil dan sederhana maka molekul tersebut dapat bergerak cepat, misalkan air. Jika molekulnya besar dan saling bertautan maka zat tersebut akan bergerak sangat lambat, misalkan oli. Molekul-molekul

cairan yang bergerak cepat dikatakan memiliki viskositas atau kekentalan rendah sedangkan molekul cairan yang bergerak lambat dikatakan memiliki kekentalan tinggi.

d. Titik Didih

Titik didih merupakan suhu ketika suatu zat mendidih. Mendidih berbeda dengan menguap. Mendidih terjadi pada suhu tertentu, yaitu pada titik didih sedangkan menguap terjadi pada suhu berapa saja di bawah titik didih. Misal pada saat kamu menjemur pakaian, maka airnya menguap bukan mendidih. Titik didih berbagai zat berbeda, bergantung pada struktur dan sifat bahan. Perhatikan titik didih beberapa zat pada tekanan 1 atm pada Tabel 1.2 berikut.

Tabel 1.2. Titik didih berbagai zat pada tekanan 1 atm.

e. Titik Leleh

Titik leleh merupakan suhu ketika zat padat berubah menjadi zat cair. Misal garam dapur jika dipanaskan akan meleleh menjadi cairan. Perubahan ini dipengaruhi oleh struktur kristal zat padat tersebut. Zat cair dan zat gas juga memiliki titik leleh tetapi perubahannya tidak dapat diamati pada suhu kamar. Perhatikan titik leleh beberapa zat pada Tabel 1.3 berikut.

Tabel 1.3. Titik leleh berbagai zat pada tekanan 1 atm.

f. Kelarutan

    Tahukah kamu contoh larutan? Contoh larutan gula, dan larutan garam. Larutan merupakan campuran homogen. Dalam larutan terdapat dua komponen yaitu pelarut dan terlarut. Pelarut merupakan zat yang melarutkan dan biasanya jumlahnya lebih banyak, sedangkan terlarut merupakan zat yang terlarut, biasanya jumlahnya lebih kecil. Misal larutan garam, maka zat terlarutnya garam dan pelarutnya air.
    Pada umumnya larutan berupa cairan tetapi larutan juga terjadi dalam bentuk gas dan padat. Contoh larutan gas adalah udara yang terdiri dari oksigen, nitrogen, karbon dioksida dan gas-gas lain. Contoh larutan padatan adalah stainless steel.
    Kelarutan menerangkan tingkat suatu zat saling melarutkan. Ahli kimia menerangkan kelarutan dengan istilah berupa banyaknya zat terlarut tertentu yang akan melarut ke dalam larutan tertentu pada suhu tertentu. Kemampuan melarut bergantung pada gaya tarik partikel zat terlarut dengan partikel pelarutnya. Misal dalam proses pelarutan garam dalam air, maka molekul air pertama-tama menarik molekul garam menjauh satu dengan lain hingga suatu saat tercapai suatu keadaan molekul air tidak mampu memisahkan molekul garam dari yang lain atau disebut jenuh. Perhatikan gambar berikut.

a. Molekul-molekul air (H2O), ion Na+ dan ion Cl¯.
b. Molekul-molekul air menarik ion-ion dari kristal.
c. Molekul-molekul air mengelilingi ion-ion dalam larutan.

      Butiran garam terdiri atas ion natrium dan klorida yang terikat bersama dalam formasi yang disebut kisi kristal. Air melarutkan garam dengan menarik ion dari kisi kristal dan mengelilinginya.

Kelarutan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain seperti berikut.

1) suhu

2) volume pelarut

3) ukuran zat terlarut

4) jenis zat terlarut

5) jenis pelarut

       Pada pokok bahasan ini, hanya akan dibahas pengaruh suhu, volume pelarut dan ukuran zat terhadap kelarutan suatu zat.

1) Suhu

       Perhatikan saat kamu membuat air kopi. Gula dan kopi akan lebih cepat larut dalam air panas daripada dalam air dingin. Mengapa demikian? Pada saat melarutkan bentuk padat menjadi cair melibatkan penghancuran struktur yang kaku, atau kisi-kisi kistal dari zat padat. Pada peristiwa ini diperlukan energi.

       Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik partikel zat bertambah sehingga partikel pada suhu yang tinggi bergerak lebih cepat dibandingkan pada suhu rendah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya tumbukan antara partikel zat terlarut dengan partikel pelarut.


2) Volume pelarut

        Misalkan kamu melarutkan 2 sendok makan gula dalam 100 mL air dan melarutkan 2 sendok makan gula dalam 5.000 mL air, manakah yang lebih cepat larut? Gula 2 sendok makan akan lebih cepat larut dalam 5.000 mL air daripada dalam 100 mL air. Semakin besar volume pelarut, maka jumlah partikel pelarut akan semakin banyak. Kondisi tersebut memungkinkan lebih banyak terjadi tumbukan antara partikel zat terlarut dengan partikel zat pelarut sehingga zat padat umumnya lebih mudah larut.

3) Ukuran zat terlarut

         Misalkan kamu melarutkan 2 sendok makan gula pasir halus dalam 100 mL air dan 1 sendok makan gula batu dalam 100 mL air, manakah yang lebih cepat larut? Gula pasir lebih cepat larut daripada gula batu. Hal ini karena gula pasir halus memiliki ukuran partikel yang lebih kecil sehingga memiliki permukaan sentuh yang luas dibandingkan gula batu. Jadi makin kecil ukuran zat terlarut makin besar kelarutan zat tersebut.


2. Sifat Kimia

         Sifat kimia merupakan sifat yang dihasilkan dari perubahan kimia, antara lain mudah terbakar, mudah busuk, dan korosif. Sifat-sifat ini karakteristik.

a. Mudah terbakar

        Pernahkah kamu menyalakan kembang api? Saat kamu membakar kembang api maka dengan segera akan terjadi nyala warna-warni yang indah. Pada peristiwa ini terjadi perubahan kimia. Pada mulanya kembang api dibuat dari campuran antara kalium nitrat (KNO3) , belerang dan arang kayu. Namun sekarang kembang api telah dibuat dengan warna-warni, yaitu dari strontium dan litium (warna merah), natrium (warna kuning), barium (warna hijau), dan tembaga (warna biru). Contoh lain yang mudah terbakar adalah fosfor. Fosfor dapat terbakar bila kena udara, membentuk senyawa fosfor oksida. Oleh karena itu fosfor disimpan di dalam air. Fosfor dimanfaatkan untuk membuat korek api.

b. Mudah busuk

          Jika buah dan sayur dibiarkan di udara terbuka maka lama kelamaan buah dan sayur tersebut akan membusuk. Buah dan sayur yang busuk akan menimbulkan bau yang tidak sedap. Proses pembusukan ini karena adanya mikroorganisme.

c. Korosif

           Perkaratan atau korosi merupakan peristiwa rusaknya logam oleh pengaruh lingkungan, yaitu adanya oksigen dan kelembapan. Besi adalah salah satu contoh logam yang mudah berkarat. Pada proses korosi terbentuk zat yang jenisnya baru yaitu karat. Gejala yang tampak pada korosi adalah terjadi perubahan warna. Pada umumnya logam bersifat korosif kecuali emas, platina, dan air raksa.

Read More >>

Perubahan Fisika dan Kimia

       Pernahkah kamu membuat es batu atau minum es teh?

       Pada saat kamu membuat es batu berarti kamu telah mengubah wujud zat yaitu dari cair (air) menjadi padat (es). Demikian juga sebaliknya, es batu dalam es teh lama-kelamaan akan mencair. Pada kedua peristiwa tersebut telah terjadi perubahan fisika. Apakah perubahan fisika itu dan bagaimana sifat-sifat dari wujud zat itu?

       Jawaban dari pertanyaan-pertanyaan di atas dapat kamu temukan setelah kamu mempelajari bab berikut. Pada bab IV ini kamu akan belajar memahami berbagai sifat dalam perubahan fisika dan kimia. Diharapkan kamu mengerti sifat fisika dan sifat kimia zat, dapat melakukan pemisahan campuran serta mengerti perubahan fisika dan perubahan kimia (reaksi kimia).

       Kamu tentu tahu paku yang terbuat dari besi, atau bahkan pernah menggunakannya. Besi merupakan logam yang pada suhu kamar berwujud padatan. Jika tidak disimpan dengan baik, paku besi itu mudah berkarat. Bagaimana besi dapat berkarat? Bagaimana sifat-sifat fisika besi sebagai zat padat? Untuk mengetahuinya, marilah kita pelajari lebih lanjut agar jelas. Tetap ikuti kategori ini.^^

Read More >>

Rangkuman Wujud Zat dan Perubahannya

• Berdasarkan wujudnya, zat dibedakan atas zat padat, cair, dan gas.
• Zat padat memiliki bentuk tetap, volume tetap, umumnya mempunyai massa jenis besar, susunan partikelnya teratur dan jarak antarpartikel sangat dekat.
• Zat cair memiliki bentuk tidak tetap (mengikuti wadah), volume tetap, mempunyai massa jenis sedang, susunan partikelnya kurang teratur dan kurang rapat.
• Zat gas memiliki bentuk mengikuti bentuk wadahnya, volume tergantung tempatnya, massa jenis sangat kecil, dan jarak antar partikelnya sangat jauh.
• Massa jenis menyatakan perbandingan antara massa dan volume suatu zat.
• Zat padat mengalami muai panjang, luas, dan volume. Zat zair dan zat gas mengalami muai volume.
• Pengetahuan pemuaian berguna dalam pemanfaatan bimetal, pengelingan, pemasangan bingkai besi pada roda, dan pemasangan kaca jendela.
• Kalor berperan dalam mengubah wujud zat dan suhu suatu benda.
• Kalor yang diperlukan dalam perubahan suhu zat dirumuskan: Q = m · c · ΔT.
• Proses penguapan dipercepat dengan memperluas permukaan, mengurangi tekanan pada permukaan, memanaskan atau menaikkan suhu zat, dan meniupkan udara di atas permukaan.
• Asas Black menyatakan kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diterima.
• Perpindahan kalor dapat melalui tiga cara yaitu konveksi, konduksi, dan radiasi.
• Termos merupakan alat yang berguna mencegah perpindahan kalor secara konveksi, konduksi, dan radiasi.

Read More >>

Kalor dan Peranannya

        Ketika kamu menuangkan air hangat ke dalam gelas untuk membuat susu, kemudian kamu memegang gelas tersebut, apa yang kamu rasakan pada tanganmu? Pada saat kamu memegang gelas susu tersebut, tanganmu akan terasa hangat. Nah, tahukah kamu mengapa tanganmu terasa hangat?
        Pada saat tanganmu bersentuhan dengan gelas berisi susu hangat, tanganmu akan mengalami kenaikan suhu. Hal ini dikarenakan kalor dari gelas berisi air hangat yang suhunya lebih tinggi berpindah ke tanganmu yang suhunya lebih rendah. Jadi, kalor adalah salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu lebih tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah.

1. Kalor dalam Mengubah Wujud Zat dan Suhu Suatu Benda

Bagaimana peran kalor dalam mengubah wujud zat dan suhu? Marilah kita pelajari lebih lanjut.

a. Kalor dan Perubahan Suhu Zat

      Pernahkah kamu membuat air hangat untuk mandi pagi? Untuk membuat air hangat kamu terlebih dahulu memasak air hingga mendidih, kemudian mencampurkannya dengan air leding. Nah, ketika kamu mencampur air panas dan air leding, terjadi perpindahan energi kalor dari air panas menuju air dingin sampai suhu air tersebut menjadi sama.
      Peristiwa ini menunjukkan bahwa kalor dapat mengubah suhu suatu benda. Oleh karena kalor merupakan salah satu bentuk energi, maka satuan kalor adalah joule. Pada kehidupan sehari-hari kalor sering juga dinyatakan dalam satuan kalori. Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air hingga suhunya naik 1 °C.
Hubungan antara joule dan kalori dinyatakan sebagai berikut.

Kamu dapat mengamati bahwa besarnya kenaikan suhu dipengaruhi oleh massa dan jenis zat tersebut. Jadi, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut.
1. Semakin besar kalor yang diberikan pada suatu zat, semakin besar kenaikan suhunya.
2. Semakin besar massa suatu zat, semakin besar kalor yang diperlukan untuk memanaskan zat tersebut.
3. Kalor yang diberikan pada suatu zat sebanding dengan kalor jenis zat tersebut.
Jika dituliskan dalam bentuk persamaan matematika, diperoleh hubungan sebagai berikut.

       Berdasarkan hasil pengamatan dari Kegiatan 3.8, apakah waktu yang diperlukan untuk menaikkan 1 °C air dan 1 °C alkohol sama? Tidak semua zat memiliki kemampuan yang sama dalam menyerap kalor. Hal ini terbukti bahwa kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu alkohol sebesar 1 °C lebih kecil daripada kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air sebesar 1 °C. Artinya, alkohol lebih cepat panas daripada air. Nah, kemampuan untuk menyerap kalor ditentukan oleh sifat dari suatu zat dinamakan kalor jenis. Jadi, kalor
jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kilogram zat sebesar 1 °C. Secara matematis, kalor jenis didefinisikan sebagai berikut.

Satuan internasional dalam sistem MKS untuk kalor jenis adalah J kg-1 °C-1. Satuan kalor jenis suatu zat dapat juga dituliskan dalam kalori per gramoCelsius.
Sebagai contoh, dalam sistem MKS kalor jenis air adalah 4.200 J kg-1 °C-1. Hal ini berarti bahwa kalor yang diperlukan untuk menaikkan 1 kg air sebesar 1 °C adalah 4.200 J. Nah, tahukah kamu kalor jenis zat-zat lainnya? Kalor jenis beberapa zat dapat kamu lihat pada Tabel 3.5.

Contoh

1. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan 500 g air dari 25 °C menjadi 100 °C, jika kalor jenis air adalah 4.200 J kg-1 °C-1?

Jadi, kalor yang diperlukan adalah 157.500 J.

2. Sebuah besi yang bermassa 2 kg dipanaskan dari 14 °C menjadi 30 °C. Jika kalor yang diperlukan untuk
memanaskan besi tersebut adalah 14.400 J, berapakah kalor jenis besi tersebut?

Jadi, kalor jenis besi tersebut adalah 450 J kg-1 °C-1.

3. Kalor 31,5 kJ dilepaskan dari 1,2 kg es pada suhu -15 °C. Berapakah suhu akhirnya, jika kalor jenis es
adalah 2.100 J kg-1 °C-1?

James Prescott Joule 

         James Prescott Joule (1818 - 1889) ialah seorang ilmuwan Inggris yang merumuskan Hukum Kekekalan Energi, yaitu "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan."

         Ia adalah seorang ilmuwan Inggris yang hobi fisika. Dengan percobaan ia berhasil membuktikan bahwa panas (kalor) tak lain adalah suatu bentuk energi. Dengan demikian ia berhasil mematahkan teori kalorik, teori yang menyatakan panas sebagai zat alir.

Kapasitas kalor

Kapasitas kalor didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 °C atau 1 K. Secara matematis kapasitas kalor dirumuskan:

Contoh

Untuk menaikkan suhu suatu benda dari 10 °C hingga 30 °C diperlukan kalor 60.000 J. Hitung besar kapasitas kalor benda tersebut!

Jawab:

Jadi, kapasitas kalor benda adalah 3.000 J °C-1.

Es Krim meleleh karena menerima
kalor dari sekitarnya.

b. Kalor dan Perubahan Wujud Zat

Pernahkah kamu membeli es krim? Jika kamu membeli es krim, kemudian es krim tersebut kamu biarkan beberapa saat di tempat yang terbuka, maka es krim tersebut lama-kelamaan akan mencair. Mengapa es krim dapat mencair?

Hal ini disebabkan es krim menerima kalor dari udara di sekitarnya sehingga es krim mengalami perubahan wujud dari zat padat menjadi zat cair. Peristiwa tersebut membuktikan bahwa kalor yang diberikan pada suatu zat dapat mengubah wujud zat tersebut.

Diagram perubahan wujud zat.

         Untuk memudahkan kamu mengingat perubahan wujud zat, perhatikan diagram perubahan wujud zat di samping. Anak panah yang bergaris tegas menyatakan bahwa dalam proses perubahan wujud, zat tersebut memerlukan kalor. Adapun anak panah yang bergaris putus-putus menyatakan bahwa dalam proses perubahan wujud, zat tersebut melepaskan kalor.
         Menyublim adalah peristiwa perubahan wujud dari padat menjadi gas. Pada peristiwa menyublim, zat padat memerlukan kalor. Adapun mengkristal adalah proses perubahan wujud dari gas menjadi padat. Pada peristiwa menyublim, zat gas melepaskan kalor.
         Ciri dari perubahan wujud yang memerlukan kalor adalah terjadinya kenaikan suhu. Sedangkan ciri dari perubahan wujud yang melepaskan kalor adalah terjadinya penurunan suhu.

1) Penguapan dan Pengembunan

Ketika kamu selesai berenang di siang hari yang panas, lalu beristirahat di tepi kolam dan tidak segera
mengeringkan tubuhmu dengan handuk, lama-kelamaan tubuhmu akan merasa kedinginan. Nah, tahukah kamu mengapa tubuhmu merasa kedinginan, meskipun saat itu cuaca sangat panas? Kamu merasa kedinginan karena kalor yang ada dalam tubuhmu berpindah ke tetes-tetes air yang suhunya lebih rendah dari suhu tubuhmu sampai tetes air tersebut menguap dan membawa kalor dari tubuhmu. Peristiwa tersebut menyebabkan kamu telah kehilangan energi kalor sehingga tubuhmu merasakan kedinginan.


     Alkohol mudah menguap. Ketika alkohol diteteskan ke permukaan kulit, maka untuk penguapan dibutuhkan kalor yang diambil dari kulit sehingga kulit merasa dingin karena melepas kalor. Dari peristiwa tersebut jelaslah bahwa zat memerlukan kalor untuk menguap.
     Nah, tahukah kamu hal-hal apa saja yang dapat dilakukan untuk mempercepat proses penguapan? Untuk
mempercepat proses penguapan dapat dilakukan cara-cara seperti berikut.


a) Memperluas Permukaan

      Pernahkah kamu mengamati ibumu ketika menjemur pakaian? Apa yang dilakukan ibumu agar pakaian yang dijemur cepat kering? Untuk mempercepat proses penguapan agar pakaian yang dijemur cepat kering, ibumu biasanya membentangkan atau melebarkan letak pakaian. Dengan memperluas permukaan pakaian yang dijemur, berarti kamu telah memperbanyak molekul-molekul air dekat dengan permukaan udara yang memungkinkan air meninggalkan molekul lainnya untuk berubah wujud menjadi molekul-molekul gas.


b) Mengurangi Tekanan pada Permukaan

Untuk mempercepat proses penguapan dapat juga dilakukan dengan mengurangi tekanan pada  permukaan. Jika tekanan pada permukaan zat cair diperkecil, partikel-partikel udara yang ada di atas permukaan zat cair menjadi lebih renggang. Hal ini menyebabkan, partikel-partikel zat cair yang ada di permukaan dapat lebih cepat melepaskan diri dari molekul-molekul lainnya karena tidak ada molekul udara yang menghalanginya dan molekul zat cair tersebut dapat dengan mudah mengisi ruang kosong di antara molekul-molekul udara tersebut.

c) Memanaskan atau Menaikkan Suhu Zat

Jika air dalam bejana dipanaskan maka air akan lebih mudah menguap daripada air dalam bejana yang
tidak dipanaskan. Hal ini terjadi karena molekul-molekul yang lebih dekat dengan permukaan bergetar
lebih cepat sehingga mampu melepaskan diri dari permukaan zat cair, yang disebut dengan menguap.


d) Meniupkan Udara di Atas Permukaan

        Ketika kamu membeli bakso yang masih panas, apa yang seharusnya kamu lakukan agar bakso yang masih panas cepat dingin? Bakso yang masih panas perlu kamu tiupkan udara di atas permukaan bakso agar cepat dingin. Udara yang bertiup di atas permukaannya dapat membawa molekul-molekul air di dekat permukaan meninggalkan air panas pada bakso. Contoh lainnya, yaitu ketika kamu meneteskan alkohol di atas permukaan kulitmu, kemudian kamu meniupnya maka alkohol tersebut perlahan-lahan mulai menguap dan habis.
        Peristiwa pengembunan dapat kamu amati ketika kamu memasak air di ceret dan uap airnya mengenai
tutup ceret.


2) Pendidihan

Grafik suhu terhadap waktu dari
pemanasan air hingga mendidih
pada suhu 100° C dan terus
dipanaskan.

       Ketika kamu memanaskan air, suhu air tersebut akan bertambah. Pada suhu tertentu, keseluruhan zat cair
tersebut mengalami penguapan (tidak hanya di permukaan air) sehingga gelembung-gelembung uap terjadi di dalam seluruh zat cair.

       Air mendidih pada suhu 100 °C (tekanan 1 atm), jika air terus dipanaskan sewaktu mendidih, suhunya tetap 100 °C. Jika digambarkan dalam bentuk grafik, diperoleh grafik seperti Gambar.
Dapat diamati juga bahwa sewaktu mendidih, zat cair tersebut tetap memerlukan kalor. Nah, tahukah kamu berapakah besar kalor yang diperlukan untuk menguapkan air pada titik didihnya? Berdasarkan penelitian, untuk menguapkan 1 kg air pada suhu 100 °C diperlukan kalor sebanyak 2.260.000 J.
      Nah, banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair pada titik didihnya dinamakan kalor uap (U). Satuan kalor uap adalah Joule per kg. Secara matematis banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan zat cair pada titik didihnya dituliskan sebagai berikut.

Besarnya kalor uap setiap zat berbeda. Pada Tabel dibawah akan ditunjukkan besarnya titik didih dan kalor uap berbagai zat.

Titik didih dan kalor uap berbagai zat.

Contoh

Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 3 kg air pada suhu 100 °C jika kalor uap air
2.260.000 J kg-1?

Jawab:

Jadi, banyaknya kalor yang diperlukan adalah 6.780.000 J.


3) Pencairan dan Pembekuan

Diagram kalor yang di-
perlukan dalam peru-
bahan wujud es hingga
menjadi uap

        Es krim dibiarkan beberapa saat dalam keadaan terbuka, lama-kelamaan es krim tersebut akan mencair. Peristiwa mencair atau melebur adalah proses perubahan wujud dari zat padat menjadi zat cair. Peristiwa membeku merupakan kebalikan dari peristiwa mencair. Membeku adalah proses perubahan wujud dari zat cair menjadi zat padat. Nah, apakah proses mencair dan membeku memerlukan kalor? Untuk mencair suatu zat memerlukan kalor, sedangkan untuk membeku suatu zat melepaskan kalor. Pada saat zat melebur atau mencair suhu suatu zat selalu tetap.
        Nah, tahukah kamu berapa kalor yang diperlukan untuk mencairkan suatu zat? Kalor yang diperlukan untuk mencairkan 1 kg zat padat menjadi 1 kg zat cair pada titik leburnya dinamakan kalor lebur. Sebaliknya, kalor yang dilepaskan pada saat 1 kg zat cair membeku menjadi 1 kg zat padat pada titik bekunya dinamakan
kalor beku.
       Apakah kalor lebur dan kalor beku suatu zat berbeda? Hasil penelitian menunjukkan bahwa kalor lebur dan kalor beku suatu zat yang sejenis adalah sama, begitu juga halnya dengan titik lebur dan titik beku suatu zat sejenis adalah sama.
Secara matematis, banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan zat padat pada titik leburnya adalah sebagai berikut.

Setiap benda memiliki titik lebur dan kalor lebur yang berbeda, pada Tabel dibawah akan diperlihatkan titik lebur dan kalor lebur beberapa zat.

Titik lebur dan kalor lebur berbagai zat.

Contoh

1. Berapakah kalor yang diperlukan untuk melebur 5 kg aluminium jika kalor lebur aluminium 403.000 J kg-1?

Jawab:

Jadi, banyaknya kalor yang diperlukan adalah sebesar 2.015.000 J.



2. Berapakah banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan 200 g es yang mempunyai suhu -5 °C,
jika kalor jenis es 2.100 J kg-1 °C dan kalor lebur es 340.000 J kg-1?

Jawab:

Perhatikan grafik pada gambar diatas. Dari grafik terlihat bahwa untuk meleburkan es yang bersuhu -5 °C terlebih dahulu diperlukan kalor Q1 untuk menaikkan suhu es sampai pada titik leburnya (0 °C), yaitu sebesar:

Jadi, banyaknya kalor yang diperlukan untuk meleburkan es yang bersuhu -5 °C menjadi air yang bersuhu 0 °C adalah:

c. Peralatan Sederhana yang Memanfaatkan Prinsip Kalor

Tahukah kamu bagaimana cara membuat air murni? Untuk membuat air murni dapat menggunakan proses penyulingan. Alat penyulingan sederhana terdiri atas labu didih, pipa uap air, kondensor (alat pendingin), pembakar bunsen, dan wadah penampung air hasil penyulingan. Perangkat proses penyulingan ditunjukkan pada Gambar.
Nah, bagaimana prinsip kerja alat penyulingan air sederhana tersebut? Ketika air tidak murni di dalam labu dipanaskan sampai mendidih, uap airnya dialirkan melalui pipa uap air dalam kondensor. Selanjutnya pada kondensor dialiri air dingin secara terus-menerus. Akibatnya, uap air murni dalam pipa uap air mengembun menghasilkan air murni.

2. Asas Black

        Pada uraian sebelumnya telah dijelaskan bahwa jika kamu ingin membuat air hangat untuk mandi pagi, kamu terlebih dahulu mencampurkan air panas dengan air dingin. Untuk kasus pencampuran dua zat cair yang mempunyai suhu berbeda, akan terjadi aliran energi panas dari zat cair yang mempunyai suhu lebih tinggi ke zat cair yang mempunyai suhu lebih rendah hingga mencapai titik kesetimbangan.
        Peristiwa ini diteliti oleh fisikawan dari Skotlandia yang bernama Joseph Black. Joseph Black menyatakan bahwa banyaknya kalor yang dilepaskan air panas sama dengan banyaknya kalor yang diterima air dingin. Pernyataan ini kemudian dikenal dengan nama Asas Black. Secara matematis, Asas Black dinyatakan sebagai berikut.

Contoh

Untuk membuat air hangat, Tina mencampurkan 500 g air yang bersuhu 30°C dengan air sebanyak 250 g yang bersuhu 60°C. Jika kalor jenis air adalah 4.200 J kg-1 °C-1, berapakah suhu akhir campuran?

Jawab:

Jadi, suhu campurannya adalah 40 °C.

Joseph Black

       Joseph Black (16 April 1728 – 6 Desember 1799) adalah seorang ahli fisika dan kimia asal Skotlandia. Black memulai penelitian mengenai sifat kimia magnesia alba (magnesium karbonat) dan menemukan sesuatu yang disebutnya dengan fixed air (karbon dioksida). Eksperimen ini melibatkan pengukuran gravimetrik pertama yang dilakukan dengan sangat hati-hati pada suatu perubahan ketika magnesia alba (dengan melepaskan CO2) dan bereaksi menghasilkan produk berupa asam atau basa.
       Pada tahun 1756, dia bertemu James Watt (penemu mesin uap) dan memulai bekerja mengembangkan kalor laten, dan bagian pertama dari kalorimetri. Karena dia tinggal di Glasgow, dia melakukan eksperimen pada proses pembekuan dan pendidihan air dan campuran air alkohol yang mengawalinya pada konsep kalor laten leburan. Dia melakukan penelitian yang sama untuk kalor laten penguapan, yang merupakan awal dari konsep kapasitas kalor atau kalor spesifik.
Sumber: www.chem-is-try.org

       Pernahkah kamu membuat air panas dengan menggunakan dispenser? Prinsip Asas Black juga dipakai dalam pembuatan air panas oleh dispenser. Air dalam dispenser tersebut dapat mendidih karena memperoleh energi panas dari energi listrik yang berasal dari elemen pemanas. Pada peristiwa tersebut, elemen pemanas memberikan energi panas dan air menerimanya. Secara matematis peristiwa pada dispenser dituliskan sebagai berikut.

Contoh

Sebuah pemanas listrik yang memiliki daya 350 W digunakan untuk memanaskan air dari suhu 30 °C menjadi 80 °C selama 20 menit. Jika kalor jenis air 4.200 J kg-1 °C-1, tentukan massa air tersebut!

Jawab:

Jadi, massa air tersebut adalah 2 kg.


3. Perpindahan Kalor

        Pernahkah kamu membantu ibumu memasak sayur? Tahukah kamu mengapa api kompor dapat memanaskan air dalam panci sehingga sayuran yang ada di dalamnya menjadi masak? Ketika kamu memasak sayuran, kalor dari api kompor berpindah ke dalam panci. Kemudian, kalor tersebut berpindah ke dalam air sehingga air menjadi panas dan sayuran yang ada di dalamnya menjadi masak. Peristiwa tersebut membuktikan bahwa kalor dapat berpindah.
        Letak Matahari dari planet kita ini sangat jauh, yaitu sekitar 152.100.000 km, tetapi kalor dari Matahari dapat berpindah ke planet kita ini sehingga kita dapat merasakan cuaca yang hangat. Andai saja kalor tidak dapat merambat, dapatkah kamu membayangkan bagaimana keadaan planet kita ini?
        Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu lebih rendah. Bagaimana kalor dapat berpindah? Kalor dapat berpindah melalui tiga cara yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

a. Perpindahan Kalor secara Konduksi

Benda berpindah dari kanan ke kiri
secara estafet.

       Pernahkah kamu bersama teman-temanmu memindahkan suatu benda dengan cara estafet dari satu tangan ke tangan lainnya? Perhatikan Gambar disamping. Dari Gambar disamping, kamu dapat mengamati bahwa benda dapat berpindah dari tangan kanan ke kiri secara estafet.
       Nah, apakah selama benda berpindah, orangnya ikut berpindah? Pada perpindahan secara estafet hanya bendanya saja yang berpindah, sedangkan orangnya tidak ikut berpindah. Peristiwa perpindahan benda secara estafet menyerupai perpindahan kalor secara konduksi.
       Benda terdiri atas molekul-molekul. Jika benda-benda tersebut diumpamakan sebagai kalor dan orang-orang dianggap sebagai molekul-molekul, maka dapat disimpulkan bahwa perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan molekul-molekul zat tersebut.

       Daya hantar kalor secara konduksi untuk setiap benda adalah berbeda-beda. Ada benda yang dapat menghantarkan kalor dengan baik, ada pula benda yang tidak dapat menghantarkan kalor dengan baik.      Benda-benda yang dapat menghantarkan kalor dengan baik dinamakan konduktor. Logam dan besi merupakan contoh konduktor yang baik.  Sebaliknya, benda-benda yang tidak dapat mengantarkan kalor dengan baik dinamakan isolator. Contoh benda yang termasuk isolator adalah kaca, kayu, dan plastik.
       Benda yang bersifat konduktor dan isolator sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, panci pada umumnya terbuat dari bahan yang bersifat konduktor, seperti aluminium, tembaga, atau besi. Hal itu dikarenakan bahan-bahan yang bersifat konduktor mudah untuk menghantarkan kalor dari api ke bahan makanan atau air.
       Tahukah kamu mengapa panci memiliki gagang yang terbuat dari kayu atau plastik? Jika panci memiliki gagang dari bahan logam yang umumnya bersifat konduktor, maka gagang panci tersebut akan menjadi panas juga. Jika hal ini terjadi kamu akan sulit mengangkat panci tersebut.

Seseorang membawa benda berpindah
dari satu tempat ke tempat yang lain.

b. Perpindahan Kalor secara Konveksi

     Pernahkah kamu memindahkan benda-benda dan kamu ikut bergerak serta membawa sendiri benda-benda tersebut? Perhatikan Gambar disamping.
     Seperti pada perpindahan secara konduksi, jika benda-benda tersebut dianggap sebagai kalor dan seseorang tersebut dianggap sebagai molekul, maka dapat disimpulkan bahwa kalor tersebut berpindah disertai dengan perpindahan molekulnya. Perpindahan kalor dengan disertai perpindahan molekulnya dinamakan konveksi.

      Perpindahan panas secara konveksi juga terjadi dalam peristiwa alam, seperti terjadinya angin laut dan angin darat. Pada siang hari, panas matahari menyebabkan daratan lebih cepat panas daripada lautan. Hal ini menyebabkan udara di atas daratan menjadi lebih panas daripada udara di atas laut. Oleh karena itu, udara di atas daratan naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas laut sehingga terjadilah aliran udara dari lautan menuju daratan yang dinamakan angin laut. Pada malam hari, daratan lebih cepat dingin daripada lautan.
      Hal ini menyebabkan udara di atas daratan lebih dingin daripada udara di atas lautan. Oleh karena itu, udara di atas laut naik dan tempatnya digantikan oleh udara di atas darat sehingga terjadilah aliran udara dari daratan menuju lautan yang dinamakan angin darat.

c. Perpindahan Kalor secara Radiasi

Panas matahari bisa sampai ke bumi
tanpa melalui zat perantara.

       Bagaimana panas matahari dapat sampai ke bumi? Kalor dari panas matahari tidak dapat menghantar secara konduksi, karena udara yang terdapat dalam atmosfer termasuk konduktor yang paling buruk. Kalor dari matahari pun tidak dapat menghantar secara konveksi karena antara matahari dan bumi terdapat ruang hampa yang tidak menghantarkan kalor. Jadi, kalor dari matahari merambat ke bumi tanpa melalui zat perantara. Proses perpindahan kalor yang tidak memerlukan zat perantara dinamakan radiasi.
       Dapatkah kamu memberikan contoh lainnya perambatan kalor secara radiasi? Ketika kamu dan teman-temanmu pergi berkemah ke pegunungan, udara di pegunungan sangat dingin. Untuk menghangatkan badan, kamu perlu membuat api unggun. Nah, panas dari api unggun tersebut dapat sampai ke tubuhmu tanpa melalui zat perantara. Perpindahan panas seperti ini dikatakan secara radiasi.

      Pernahkah kamu pergi ke luar rumah pada siang hari yang terik dengan menggunakan baju hitam? Apa yang kamu rasakan? Ketika kamu keluar rumah pada siang hari yang terik dengan menggunakan baju hitam, badanmu akan terasa panas. Hal ini disebabkan warna hitam merupakan penyerap kalor radiasi yang paling baik. Benda-benda berwarna hitam lebih banyak menyerap kalor dan memantulkan sebagian kalor jika dibandingkan dengan benda-benda yang berwarna putih dan berkilap. Sebaliknya, pada malam hari orang yang memakai baju hitam merasa lebih dingin daripada orang yang mengenakan baju putih.
      Tahukah kamu mengapa hal ini dapat terjadi? Hal tersebut dapat terjadi karena pakaian yang berwarna hitam menyerap kalor yang dikeluarkan tubuh.


d. Penerapan Prinsip Perpindahan Kalor

Bagian-bagian termos.

        Alat rumah tangga apakah yang dipakai untuk mempertahankan panas air sehingga tidak cepat dingin? Alat untuk mencegah hilangnya panas baik secara konduksi, konveksi, atau radiasi adalah termos. Termos terdiri atas dua jenis, yaitu termos air panas dan termos es. Termos air panas digunakan untuk mempertahankan air panas supaya tidak cepat dingin, sedangkan termos es digunakan untuk mempertahankan es supaya tidak cepat mencair karena pengaruh panas udara sekitarnya.
       Tahukah kamu terdiri atas apa saja termos itu? Perhatikan Gambar disamping. Termos sebenarnya adalah sebuah botol di dalam botol. Antara botol luar dan botol dalam terdapat ruang vakum atau ruang hampa sehingga perpindahan kalor secara konveksi dari dinding kaca ke luar tidak dapat terjadi. Pada botol bagian dalam dilapisi permukaan yang mengilap sehingga suhu air dalam termos relatif tetap karena permukaan yang mengkilap ini berfungsi sebagai pemantul radiasi. Pada botol bagian luar biasanya dilapisi lapisan perak untuk memantulkan radiasi kembali ke dalam termos. Tutup termos biasanya dibuat dari bahan isolator, misalnya gabus atau plastik. Tutup termos dari bahan isolator ini berfungsi mencegah perpindahan kalor secara konduksi pada permukaan air.
      Penerapan prinsip perpindahan kalor juga dipakai dalam setrika. Pakaian yang kusut disetrika agar menjadi rapi. Menyetrika pakaian merupakan salah satu contoh penerapan prinsip perpindahan kalor. Pada setrika terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi panas. Panas yang dihasilkan elemen pemanas dikonduksikan melalui alas besi yang terdapat di bagian bawah setrika. Pada setrika hanya terjadi perpindahan panas secara konduksi. Pada setrika tidak terjadi perpindahan panas secara konveksi dan radiasi.

Read More >>