KALOR LEBUR ES

Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh suatu zat, maka ada dua kemungkinan yang terjadi pada suatu benda, yaitu benda akan mengalami  perubahan suhu, atau mengalami perubahan wujud. Kenaikan suhu suatu benda dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan yang mengkaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas kalor. Sedangkan pada saat benda mengalami perubahan wujud, maka tidak terjadi perubahan suhu, namun semua kalor saat itu digunakan untuk merubah wujud zat, yang dapat ditentukan dengan persamaan yang mengandung unsur kalor laten.

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.

H = Q/(t₂-t₁)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah kalorimeter.

c = Q/m.( t₂-t₁)

Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru

H = m.c

Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

Keterangan :

Pada Q₁ es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q₂), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q₃), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q₄), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q₅).

Panas pada peleburan zat padat adalah jumlah panas yang diperlukan untuk mencairkan suatu satuan massa zat padat pada temperature tetap. Panas campuran pada es   = 80 col per gram (pada ^oC dan 1 atm)

                        = 144 Btu per pound (pada 32 ^oF dan 1 atm)

(Hudaya.1981:97)

Melebur adalah peristiwa perubahan wujud zat padat menjadi cair. Proses peleburan suatu zat bergantung pada masa zat, jumlah kalor yang di perlukan untuk melebur juga ditentukan oleh jenis zat. Artinya kalor yang diperlukan untuk meleburkan 1 kg es akan berbeda dengan kalor yang diperlukan untuk meleburkan kapur.

Kalor lebur zat didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan oleh suatu satuan massa zat padat untuk meleburkan pada titik leburnya. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk melabur dicari dengan persamaan :

           

Dengan :          Q = kalor yang diserap / dilepas (Joule)

                        M = massa zat (kg)

                        L = kalor lebur (J/kg)                                      (Tim Dosen.2013:30)

            Panas fusi () dari suatu zat padat kristal adalah kuantitas panas yang dibutuhkan untuk melelehkan satu satuan massa zat padat pada temperature konstan. Ini juga setara dengan kuantitas panas yang dilepaskan oleh satu satuan massa lelehan zat pada saat terkristalisasi pada temperature yang sama. Panas fusi air pada 0⁰C adalah sekitar 335 kJ/kg atau 80 kal/g.          (Frederick.2006:133)

            Kalor yang terlibat dalam perubahan fase tidak hanya bergantung pada kalor laten, tetapi juga pada massa total zat tersebut. Sehingga

Dimana L adalah kalor laten proses dan zat tertentu, m adalah massa zat, dan Q adalah kalor yang dibutuhkan atau dikeluarkan selama perubahan fase.(Giancoli.2001:498)

            Kalor Lebur () adalah jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk melebur (dari padat ke cair) tiap suatu satuan massa pada temperature tetap. Untuk air (H₂O), kalor lebur pada temperature 0⁰C adalah 80 kal/g. jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari satu fase ke fase lain sebanding dengan seberapa besar massanya dan jenis dari zat tersebut yang dicirikan oleh nilai H yang berbeda untuk tiap zat, sehingga jumlah kalor yang diperlukan dapt di hitung dari persamaan :

  atau                                     (Muhamad Ishaq.2006:245)

            Contoh umum perubahan fase adalah peleburan (pencairan) es. Ketika panas di tambahkan pada es pada 0⁰C dan tekanan atmosfer normal, suhu es tidak bertambah. Bahkan, sebagian membentuk air. Jika ditambahkan panas perlahan, untuk menjaga system mendekati kesetimbangan termal, suhu tetap pada 0⁰C hingga seluruh es mencair. Efek penambahan panas pada system ini bukan untuk menaikan suhu tapi untuk mengubah fasa dari padat menjadi mencair. (Young.2002:470)

            Satu gram es batu pada temperature -50^oC dalam wadah tertutup, di tempatkan diatas tungku untu dipanaskan. Termometer akan membaca kenaikan temperature akan mbaca kenaikan temperature dengan perlahan sampai 0^oC. Pada 0^oC, tidak ada kenaikan niai nemperatur, namun panas tetap diberikan. Panas inilah yang meleburkan es batu tersebut. Untuk meleburkan keseluruhan 1 gram es batu tersebut 8,0 kalori dari panas tersebut diserap oleh es batu. (Sri Soeyati.2007:10)

            Sejumlah energy panas tertentu dibutuhkan untuk mengubah fasa sejumlah zat tertentu. Panas yang dibutuhkan sebanding dengan massa zat. Panas yang dibutuhkan untuk mencairkan zat bermassa m tanpa perubahan temperaturnya adalah       dengan  dinamakan panas laten peleburan zat tersebut. Untuk pencairan es menjadi air pada tekanan 1 atm, panas laten peleburan adalah 333,5 kJ/kg = 79,7 kkal/kg. (Tipler.1998:604)