KONSEP TEMPERATUR

Lakukan percobaan berikut. Masukkan sebongkah es (kira -kira sebesar kepalan tangan) dengan massa  m kilogram (kg) ke dalam beker gelas dan letakkan pada kasa kaki tiga seperti.

gambar 2.1 berikut. 

Berapa derajat Celsius temperatur es mula -mula ? Misalkan  -4°C Nyalakan bunsen bersamaan dengan mengaktifkan jam henti (stop watch). Amati baik-baik apa yang terjadi dalam proses pemanasan ini. Peristiwa apa yang mula -mula terjadi ? Peristiwa apa yang terjadi pada saat proses berlangsung ? Peristiwa apa yang terjadi pada akhir proses  ?

Gambarkan semua peristiwa yang terjadi dalam satu grafik !

Grafik pada gambar 2.2  dapat dijelaskan proses demi proses sebagai berikut. 

Proses AB. 

Es dengan temperatur  -4°C dipanaskan. Dalam arti, api bunsen memberikan kalor (jumlah panas) kepada tabung yang berisi es yang mempunyai temperatur lebih rendah dari api bunsen.  Pemanasan dilakukan pada tekanan tetap. Dengan kata lain, pemanasan dilaksanakan di bawah tekana n udara luar sebesar 1 atmosfer = 1,013 x 105 pascal (Pa). Akibat pemanasan ini ialah temperatur es naik menjadi  0°C. Ini berarti, ada kalor (jumlah panas) yang digunakan untuk menaikkan rasa panas  (rasa kepanasan atau temperatur) es di bawah tekanan uda ra luar sebesar 101,3 kPa.

Proses BC.

Es dengan temperatur 0°C dipanaskan, sehingga semua es berubah menjadi air dengan temperatur 0°C. Ini berarti ada kalor (jumlah panas) yang digunakan untuk merubah  tingkat wujud (fase) es (padat) menjadi air (cair) di bawah tekanan udara luar sebesar 101,3 kPa. Kenyataannya, pada proses perubahan fase temperatur zat tetap, yaitu 0°C. Jadi pada proses perubahan fase temperaturnya tetap.

Proses CD.

Air dengan temperatur 0°C  dipanaskan, sehingga temperaturnya naik sampai 100°C.  Dalam proses ini ada kalor (jumlah panas) yang digunakan untuk menaikkan rasa kepanasan atau temperatur air.

 Proses DE.

 Air dengan temperatur 100°C dipanaskan, sehingga air berubah fasenya menjadi uap air dengan temperatur 100°C. Dalam proses ini ada kalor (jumlah panas) yang digunakan untuk merubah wujud air (fase cair) menjadi uap air (fase gas) dengan temperatur yang tetap di bawah tekanan udara luar yang tetap, yaitu: 1 atmosfer. Proses perubahan fase ini berjalan cukup lama, dari proses mend idih sampai pada proses penguapan secara perlahan -lahan.

Penjelasan di atas memberikan beberapa  hal yang perlu diperhatikan, antara lain: 

1.       Rasa kepanasan ( hot) suatu benda yang  disebut temperatur.  

2.       jumlah panas yang menyebabkan perubahan rasa kepanasan y ang disebut kalor atau bahang (heat ). 

3.       Boleh dinyatakan: (a) temperatur merupakan tingkat atau derajat panasnya suatu benda yang menentukan arah perpindahan kalor. (b) temperatur merupakan besaran yang dimiliki oleh dua benda atau lebih yang bersentuhan mel alui dinding diatermis yang ada dalam keadaan setimbang termal. Pada contoh di atas dinding diatermis berwujud tabung yang terbuat dari gelas.

4.       Perubahan  fase merupakan perubahan tingkat wujud zat, misalnya: tingkat wujud padat ke cair, tingkat wujud cair k e gas. Pada proses perubahan fase pada tekanan tetap, temperatur benda selalu tetap. Kalor yang diberikan atau kalor yang dilepaskan pada saat perubahan fase harganya juga tetap dan disebut sebagai kalor laten. 

5.        Kalor  yang diberikan pada proses kenaikan te mperatur bergantung pada jenis benda dan sebanding dengan massa benda serta kenaikan temperatur benda. Jenis benda ditandai dengan besaran yang disebut kapasitas kalor  benda. Kapasitas kalor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah panas yang dibe rikan kepada suatu benda dengan kenaikan temperatur benda.

Definisi ini dapat diformulasikan secara matematissebagai berikut.

C  = dQ / dT         dengan satuan  J K^-1                             ………… (2.1)

Kapasitas kalor jenis didefinisikan sebagai kapasitas kalor per massa benda. Definisi ini dapat diformulasikan secara matematis sebagai berikut. 

c =  C  :  m =  dQ /  m dT    dengan satuan  J  Kg^-1K^-1    .…………  (2.2)

Persamaan 2.2  biasa ditulis seperti persamaan 2.3  berikut. 

dQ =  m c dT        dengan satuan  J.                          …………..  ( 2.3)

Perubahan fase pada contoh di atas dapat dijelaskan lebih lengkap dengan gambar 2.3

berikut.

Air (H2O) dalam fase padat bentuk dan volumenya tidak berubah. Air dalam fase padat disebut es. Jika es dinaikkan temperaturnya, es mulai mencair dan akhirnya es berubah menjadi air semuanya. Dalam perubahan fase dari fase padat ke fase cair temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik lebur. Kalor yang terlibat dalam perubahan fase ini disebut kalor laten, dalam hal ini disebut kalor lebur. Sed angkan proses perubahan fase padat ke fase cair disebut mencair.

Air (H2O) dalam fase cair disebut air. Air volumenya tetap tetapi bentuknya berubah -ubah sesuai dengan wadahnya. Jika air dinaikkan temperaturnya, maka air mulai mendidih dan berubah sifatn ya menjadi uap air (H2O). Dalam perubahan fase dari fase cair ke fase gas temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik uap. Kalor yang terlibat dalam perubahan fase ini disebut kalor laten, dalam hal ini disebut kalor penguapan. Sedangkan proses perubah an fase cair ke fase gas disebut menguap.

Proses sebaliknya adalah perubahan fase gas ke fase cair dan dari fase cair ke fase padat.perubahan dari fase gas ke fase cair zat melepaskan kalor dan temperaturnya turun. Dalam perubahan fase ini dikenal titik  embun dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut kalor pengembunan. Proses perubahan fase gas ke fase cair disebut mengembun. 

Sedangkan pada proses perubahan fase cair ke fase padat dikenal titik beku dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut sebagai kalor pembekuan. Proses perubahan fase cair ke fase padat disebut membeku.  Jika kondisi alam memungkinkan, maka fase gas dapat berubah langsung ke fase padat atau sebaliknya. Perubahan dari fase gas ke fase padat disebut menyublim. Dalam peristiwa menyublim dikenal titik sublimasi dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut kalor sublimasi. Sedangkan perubahan dari fase padat ke fase gas disebut melenyap (ada orang yang menyebut menyublim). Dalam peristiwa melenyap dikenal titik lenyap (ada orang yang menyebut titik sublimasi) dan kalor yang terlibat di dalamnya disebut kalor pelenyapan (ada orang yang menyebut kalor sublimasi). 

Dari uraian tersebut di atas dikenal temperatur tetap pada perubahan fase zat, yaitu:

1.       titik embun  =  titik uap 

2.        titk lebur  =  titik beku dan 

3.       titik sublimasi  =  titik lenyap. 

Dari uraian tersebut di atas juga dikenal istilah kalor laten, yaitu kalor yang diperlukan atau dilepaskan pada saat perubahan fase zat. Kalor laten tersebut adalah:

1.       kalor pengembunan  =  kalor penguapan

2.       kalor lebur  =  kalor beku dan 

3.       kalor sublimasi  =  kalor pelenyapan