Pengertian Kalor, Rumus dan Perpindahan Kalor Beserta Cara Mengukurnya Lengkap

5:37:00 PM Add Comment
TAMBANGILMU.COM - Di kehidupan sehari-hari, memasak air yang menggunakan panci logam dan diletakkan diatas api. Seluruh panci pun akan berubah menjadi panas dan kemudian air di dalamnya pun ikut mendidih. Bagaimana hal ini bisa terjadi? Padahal api hanya terletak pada bagian bawah panci, namun seluruh panci menjadi panas dan air dapat mendidih. Hal ini terjadi karena adanya kalor. Pada kesempatan kali ini admin tambangilmu akan membahas tentang pengertian kalor, rumus serta satuan kalor, perubahan benda akibat kalor, kalor jenis, kapasitas kalor, perpindahan kalor, dan alat ukur kalor yang disebut kalorimeter yang akan dijelaskan secara lengkap dan mudah untuk di mengerti.


PENGERTIAN KALOR

Kalor merupakan bentuk energi yang dapat berpindah tempat dari benda satu ke benda lainnya karena adanya perbedaan suhu. Ketika dua benda yang memiliki perbedaan suhu bertemu maka kalor akan mengalir (berpindah) dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Contoh pada kehidupan sehari-hari adalah ketika mencampurkan air panas dengan air dingin, maka akan dihasilkan air hangat. 

Banyak yang tidak tahu perbedaan antara suhu dan kalor, Suhu adalah nilai yang terukur pada termometer, sedangkan kalor adalah energi yang mengalir dari satu benda ke benda lainnya. Benjamin Thompson, seorang ilmuan dari Amerika menyebutkan kalor bukanlah zat alir, tapi energi yang terjadi akibat dari proses mekanik, seperti gesekan.



RUMUS DAN SATUAN KALOR

Satuan kalor adalah Kalori (Kal) atau Joule (J). Kalori adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air agar suhunya menjadi 1 derajat Celcius.

1 Kalori = 4,2 Joule
1 Joule = 0,24 Kalori

Rumus Kalor :

Rumus Kalor

Keterangan :
Q = Kalor (J)
m : Massa Benda (kg)
c = Kalor Jenis (J Kg oC)
ΔT = Perubahan Suhu (oC)


PERUBAHAN PADA BENDA


1. Kalor Dapat Mengubah Suhu Zat
Setiap benda yang bersuhu lebih dari nol mutlak, benda tersebut memiliki Kalor. Kandungan kalor inilah yang kemudian menentukan berapa nilai suhu zat tersebut. Apabila benda ini dipanaskan maka benda tersebut menerima tambahan kalor sehingga suhunya meningkat. Sedangkan apabila benda tersebut didinginkan maka benda tersebut melepaskan kalor sehingga suhunya menurun.

2. Kalor Dapat Mengubah Wujud Zat
Beberapa benda jika diberikan kalor dalam satuan tertentu, akan mengalami suatu perubahan wujud. Sebagai contoh, es dipanaskan atau diberi kalor, maka es yang berwujud padat akan menjadi air yang berwujud cair, dan apabila pemanasan terus dilakukan maka air tadi juga akan menjadi gas. Titik dimana suatu zat akan berubah menjadi Zat Cair disebut Titik Cair atau Titik Lebur benda.


KALOR JENIS DAN KAPASITAS KALOR

Kalor diberikan pada dua benda yang berbeda, maka akan menghasilkan suhu yang berbeda pula. Hal ini dibuktikan dengan minyak dan air dipanaskan dengan suhu yang sama maka perubahan suhu pada minyak akan 2 kali lebih besar dibandingkan air.

Tabel Kalor

Kalor Jenis Benda adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu dari 1 kg massa benda tersebut menjadi 1 derjat celcius. Satuan dari Kalor Jenis adalah Kalori / GramoCelcius atau dalam Sistem Internasional ditetapkan dengan Joule / KilogramoCelcius. Kalor Jenis dapat dituliskan dalam persamaan berikut :
Rumus Kalor Jenis

Keterangan :
Q = Kalor (J)
m = Massa Benda (kg)
c = Kalor Jenis (J Kg oC)
ΔT = Perubahan Suhu (oC)

Kapasitas kalor merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut sebanyak 1 derajat Celcius. Apabila kalor Q menghasilkan suhu sebesar t maka kapasitas kalor dapat dirumuskan :

Rumus Kapasitas Kalor


PERPINDAHAN KALOR


1. Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Perpindahan kalor melalui suatu zat perantara tanpa disertai perpindahan partikel – partikel zat tersebut secara permanen. Contohnya adalah ketika salah satu ujung logam dipanaskan, maka ujung logam yang lainnya akan ikut panas karena terjadi hantaran kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah. 

Saat salah satu ujung logam dipanaskan, maka partikel pada ujung logam tersebut akan bergetar dan menggetarkan partikel lain yang terhubung dengannya. Sehingga partikel logam secara keseluruhan akan bergetar meskipun hanya satu ujung logam saja yang dipanaskan, hal ini lah yang akan merangsang terjadinya perpindahan kalor.

2. Perpindahan Kalor Secara konveksi
Perpindahan kalor melalui suatu zat yang disertai dengan perpindahan bagian-bagian zat tersebut. Konveksi dapat terjadi pada zat cair atau gas. Terdapat dua jenis perpindahan kalor secara konveksi.


Konveksi Alamiah merupakan konveksi yang dipengaruhi gaya apung tanpa faktor luar, dan disebabkan oleh karena adanya perbedaan massa jenis benda. Pada pemanasan air, massa jenis air yang panas akan naik dan menjauh dari api kemudian digantikan dengan partikel air lain yang suhunya lebih rendah. Proses ini akan membuat seluruh partikel zat cair tersebut menjadi panas sempurna.


Konveksi Paksa merupakan konveksi karena adanya pengaruh faktor luar, dan perpindahan kalor dilakukan dengan sengaja atau dipaksakan. Ini berarti aliran panas kalor dipaksa menuju ke tempat yang dituju dengan menggunakan bantuan faktor luar seperti tekanan. Contohnya pada kipas angin yang membawa udara dingin menuju tempat yang panas, dan radiator mobil yang memiliki sistem pendingin mesin.


3. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Perpindahan kalor secara Radiasi adalah proses perpindahan kalor yang tidak menggunakan zat perantara. Perpindahan kalor secara radiasi berbeda dengan konduksi dan konveksi. Supaya terjadi perpindahan kalor, kedua benda tidak harus bersentuhan karena kalor dapat berpindah tanpa zat perantara. Ini berarti kalor tersebut akan di pancarkan ke segala arah oleh sumber panasnya, dan mengalir ke segala arah. Contoh saat dekat dengan api unggun dari sudut manapun, akan tetap merasakan kehangatan dari sumber api.


4. Pencegahan perpindahan kalor
Perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, dan radiasi dicegah dengan cara mengisolasi ruangan tersebut. Penerapan cara ini adalah seperti pada termos yang digunakan supaya suhu air terjaga panasnya dengan cara mencegah perpindahan kalor.



KALORIMETER

Kalorimeter ini terdiri atas dua buah bejana dari tembaga yang kalor jenisnya belum diketahui. Bejana tembaga berukuran kecil diletakkan di dalam bejana lain yang ukurannya lebih besar. Supaya kedua bejana tidak bersentuhan langsung, diantara kedua bejana tersebut diletakkan isolator sebagai bahan penyekat kalor, contohnya gabus. Bahan isolator ini akan berfungsi sebagai penahan kalor yang ada di dalam kalorimeter agar tidak dapat keluar dan masuk dari luar. 


Tutup yang dipakai terbuat dari kayu dan terdapat dua buah lubang yang berguna untuk meletakkan termometer dan pengaduk. Pada saat sampel logam dimasukkan, air di dalamnya tidak perlu diaduk agar sistem dapat mencapai keseimbangan termal dengan segera. Batang pengaduk ini biasanya terbuat dari bahan yang sama dengan bejana kalorimeter.


Demikian penjelasan tentang Pengertian Kalor, Rumus dan Perpindahan Kalor Beserta Cara Mengukurnya Lengkap. Semoga artikel di atas dapat bermanfaat.

Baca juga

Teori Dasar Korosi dan Cara Pencegahannya Lengkap

4:48:00 PM Add Comment
TAMBANGILMU.COM - Semua benda logam disekitar kita, terutama besi pasti akan rusak jika dibiarkan begitu saja. Logam tersebut akan berubah warna menjadi coklat dan semakin lama akan semakin rapuh. Pada kesempatan kali ini admin tambangilmu akan membahas tentang pengertian korosi, keuntungan, kerugian serta bagaimana korosi itu dapat terjadi dan cara pencegahan korosi yang akan dijelaskan secara lengkap dan mudah untuk dimengerti.


PENGERTIAN KOROSI


Korosi adalah perusakan suatu bahan (terutama logam) karena bereaksi dengan linkungan, sehingga sebagian logam akan hilang menjadi suatu senyawa yang lebih stabil. Jadi korosi juga dikatakan sebagai peristiwa kembalinya logam menuju bentuknya sebagaimana terdapat di alam.  

Kerugian - kerugian akibat Korosi: 
  1. Penampilan kurang baik,
  2. Kebocoran / kelonggaran,
  3. Kerusakan konstruksi,
  4. Penghentian proses produksi,
  5. Biaya perawatan,
  6. Pencemaran (mis. makanan, minuman).

Keuntungan Korosi:
  1. Proses etsa (etching) yang digunakan untuk menghasilkan reaksi kimia pada mikrostruktur suatu logam sehingga dapat dilihat batas butirnya.
  2. Arus listrik yang dihasilkan pada baterai kering merupakan hasil dari proses korosi.

Jenis Korosi:
  • Korosi kimia (chemical corrosion), yaitu korosi yang terjadi dengan reaksi kimia secara murni. Biasanya terjadi pada temperatur tinggi atau dalam keadaan kering. contoh: katup motor bakar
  • Korosi elektrokimia (electrochemical corrosion), yaitu korosi yang terjadi bila reaksinya berlangsung dengan suatu elektrolit, yaitu cairan yang mengandung ion-ion. Reaksi berlangsung dengan adanya air/uap air. Reaksi semacam inilah yang paling banyak terjadi pada reaksi korosi.


Mekanisme terjadinya Korosi
 

1. Reaksi Oksidasi / Anodik 
Bila sepotong logam dicelupkan ke dalam larutan elektrolit maka beberapa atom logam akan larut ke dalam elektrolit dengan melepaskan sejumlah elektronnya ke logam mengalami oksidasi 
Contoh logam yang mengalami oksidasi :
 
Bagian yang mengalami oksidasi disebut anode, kadamg-kadang oksidasi disebut reaksi anodik.

2. Reaksi Reduksi / Katodik :
Elektron yang dihasilkan dari atom logam yang mengalami oksidasi harus ditransfer dan menjadi bagian dari unsur kimia yang lain yang disebut dengan istilah reaksi reduksi. Contoh: beberapa logam yang mengalami korosi pada larutan asam, yang memiliki konsentrasi tinggi ion hydrogen (H⁺); ion H berkurang sebagai berikut:

Ion logam yang berada dalam larutan dapat juga berkurang menjadi logam netral:

Posisi tempat terjadinya pengurangan / reduksi ion disebut Katode.

Reaksi Oksidasi dan Reaksi Reduksi

Keseluruhan reaksi elektrokimia minimal harus terdiri dari satu reaksi oksidasi dan satu reaksi reduksi, Contoh: Logam seng (Zn) dicelupkan dalam larutan asam yang berisi ion H⁺ :



Karena seng adalah logam, maka memiliki daya hantar listrik yang baik, sehingga elektron akan mudah bergerak menuju ion H⁺ membentuk gas H₂


Bila tidak ada reaksi oksidasi dan reaksi reduksi yang lain, nmaka total reaksi elektrokimia adalah penjumlahan dari kedua reaksi tersebut.

 
Mengukur Besarnya Elektrode Potensial

Mengukur besarnya elektrode potensial dari suatu elektrode (logam) tidaklah mungkin, maka untuk mengukur besarnya elektrode potensial suatu logam dilakukan pengukuran besarnya beda potensial antara logam itu dengan suatu elektrode standar, biasanya hidrogen, dalam suatu elektrolit tertentu.
Dalam hal ini platina (pt) tidak mengalami reaksi elektrokimia, hanya sebagai permukaan dimana atom hidrogen beroksidasi atau ion hidrogen bereduksi.


Standar Elektrode Potensial

 


Galvanic Cell

Suatu reaksi korosi dapat berlangsung bila ada bagian yang berfungsi sebagai anode (yang terkorosi) dan ada bagian lain yang berfungsi sebagai katode, yang berhubungan satu sama lain, dinamakan Galvanic Cell. Galvanic Cell ini terjadi karena perbedaan potensial antara kedua bagian itu. Ada 3 jenis Galvanic Cell :

1. Composition Cell
Composition Cell dapat terjadi antara 2 logam yang berbeda.

Logam dengan elektrode potensial yang lebih positif (lebih mulia) akan menjadi katode dan yang lebih negatif menjadi anode.

Perbedaan potensial juga dapat terjadi dalam satu logam/paduan, karena:
  • Adanya impuritas pada mikrostruktur, yang biasanya terkumpul pada batas butir kristal.
  • Adanya perbedaan orientasi butir kristal
  • Adanya perbedaan komposisi dalam suatu butiran kristal
  • Adanya lebih dari satu fase

2. Concentration Cell
Concentration Cell yaitu sel galvanic yang terjadi karena salah satu bagian logam berada dalam suatu elektrolit dengan konsentrasi yang berbeda, misalnya karena larutan elektrolit yang tidak homogen, atau adanya konsentrasi oksigen terlarut yang lebih tinggi dipermukaan, atau adanya kotoran dipermukaan logam yang menyerap air, dll.

3. Stress Cell
Stress Cell terjadi karena adanya bagian yang mengalami tegangan yang berbeda dengan yang lain, misalnya sebagai akibat deformasi dingin, atau karena perlakuan panas. Bagian yang mengalami tegangan yang lebih besar akan menjadi anode, dan akan terkorosi lebih hebat.


Klarifikasi Korosi Berdasarkan Bentuknya
  1. Uniform Corrosion yaitu korosi yang terjadi pada seluruh permukaan logam / paduan yang bersentuhan dengan elektrolit, dengan intensitas sama.
  2. Galvanic Cell terjadi bila dua logam yang berbeda beda dalam satu elektrolit.
  3. Crevice Corrosion terjadi pada celah-celah yang sempit. 
  4. Pitting Corrosion merupakan korosi yang terlokalisir pada satu atau beberapa titik dan mengakibatkan terjadinya lubang kecil yang dalam (berbahaya)
  5. Intergranular Corrosion yaitu korosi yang tejadi pada batas butir
  6. Erosion Corrosion yaitu korosi yang dipercepat oleh adanya erosi yang ditimbulkan oleh gerakan cairan
  7. Stress Corrosion yaitu korosi yang timbul sebagai akibat bekerjanya tegangan dan media yang terkorosit.


Faktor yang Mempengaruhi Korosi:
  • Jenis dan konsentrasi elektrolit
  • Adanya oksigen terlarut pada elektrolit
  • Temperatur tinggi
  • Kecepatan gerakan elektrolit (Note : pitting dan crevice corrosion terjadi pada elektrolit yang tidak mengalir)
  • Jenis logam/paduan
  • Adanya Galvanic Cell
  • Adanya tegangan(tarik)


Pencegahan Korosi:
  • Pemilihan bahan yang tepat
  • Merubah kondisi lingkungan
  • Desain yang tepat
  • Catodic protection
  • Anodic protection
  • Surface Coating


Pemilihan Bahan yang Tepat
Suatu elektrolit mempunyai pengaruh yang berbeda terhadap bahan yang berbeda, dengan kata lain bahan tertentu akan tahan korosi terhadap suatu elektrolit tertentu. Contoh kombinasi logam/paduan - elektrolt korosif yang memiliki sifat tahan korosi yang tinggi terhadap elektrolit itu:
  • Stainless steel - nitrid acid;
  • Nickel/nickel alloy - caustic;
  • Monel - hydrofluoric acid;
  • Lead - dilute sulfuric acid;
  • Aluminium - nonstaining atmospheric exposure;
  • Steel - concentrated sulfuric acid.

Mengubah Kondisi Lingkungan
Ada beberapa hal yang dapat dilakukan untuk menurunkan tingkat korosi:
  • Menurunkan Temperatur
  • Menurunkan kecepatan aliran elektrolit
  • menghilangkan oksigen/oksidiser terlarut
  • menurunkan konsentrasi

Desain yang Tepat
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain suatu produk, antara lain:
  • Hindari adanya celah-celah sempit
  • Hindari adanya kantong-kantong yang memungkinkan adanya sisa cairan
  • Bagian-bagian yang mudah rusak harus mudah penggantiannya
  • Hindari adanya bagian yang mengalami tegangan yang besar
  • Pada kontruksi pipa, hindari adanya belokan yang terlalu tajam
  • Hindari adanya kantong-kantong udara pada saluran/tangki

Cathodic Protection
Pada reaksi korosi di anode akan terjadi reaksi yang menghasilkan elektron dan bila elektron ini dialirkan keluar dari anode ke katode, maka reaksi korosi akan berlanjut. Untuk menghindarkan hal tersebut dapat dilakukan dengan mensupplay arus listrik dari luar atau dengan sacrifical anode (galvanic coupling) dengan logam yang kurang mulia dibandingkan dengan logam yang akan dilindungi.

Anodic Protection
Merupakan kebalikan dari cathodic protection, arus listrik hasil dari korosi bukan dilawan tetapi justru diperbesar, sehingga kekuatan arus itu mencapai daerah pasif, reaksi terhenti. Proteksi semacam ini hanya dapat digunakan untuk logam/paduan yang memiliki passivity, misalnya baja.

Terdapat 3 Jenis Pelapisan (coating), yaitu:
  • Metallic Coating, yaitu melapisi dengan logam yang kurang mulia dibandingkan dengan logam yang dilindungi, contoh baja dilapisi dengan seng
  • Oxyde Coating, yaitu melapisi dengan oksida (secara alamiah terjadi pada aluminum). Juga dapat dibuat yaitu dengan mencelupkan logam yang akan dilindungi ke dalam oxydizing agent yang kuat (chromate atau carbonate yang dipanaskan), atau dengan anodizing
  • Organic Coating, yaitu pelapisan dengan senyawa organik, misalnya pengecatan.


Demikian penjelasan tentang Teori Dasar Korosi dan Cara Pencegahannya Lengkap. Semoga artikel di atas bermanfaat.

Baca juga

Pengertian Zat dan Perubahan Wujudnya Beserta Rumus Lengkap

5:16:00 PM Add Comment
TAMBANGILMU.COM - Di sekitar kita banyak macam benda yang memiliki kesamaan, yaitu memerlukan ruang atau tempat untuk keberadaannya. Air di dalam gelas, menempati ruang bagian dalam gelas itu, batu di pinggir jalan menempati ruang di pinggir jalan di mana ruangan itu tidak ditempati oleh benda lain sebelum batu itu disingkirkan.

Benda atau zat juga memiliki massa, contohnya batu jika ditimbang dengan neraca menunjukkan nilai massa tertentu. Balon berisi udara bila dibandingkan massanya dengan balon yang kempes, akan lebih berat balon berisi udara. Hal itu menunjukkan bahwa udara memiliki massa. Dapat disimpulkan bahwa zat adalah sesuatu yang memiliki massa dan menempati ruangan.


PENGERTIAN ZAT DAN PERUBAHAN WUJUDNYA

1. Zat Padat
Dikatakan zat padat apabila memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
  • Jarak antar partikelnya sangat rapat
  • Gaya tarik antar partikelnya sangat kuat
  • Bentuknya tetap
  • Volumenya tetap
Karena gaya tarik antar partikel sangat kuat maka bentuk zat padat cenderung tetap bila tidak ada gaya atau reaksinya yang mempengaruhinya. Contohnya batu, kayu, besi dll.

2. Zat Cair
Ciri-ciri zat cair adalah sebagai berikut :
  • Jarak antar partikelnya agak renggang
  • Gaya tarik antar partikelnya agak kuat
  • Volumenya tetap
  • Bentuknya berubah
Gaya tarik antar partikelnya lebih lemah daripada gaya tarik pada partikel zat padat. Menyebabkan bentuk zat cair berubah-ubah sesuai dengan wadahnya.

3. Zat Gas
Zat gas mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :
  • Jarak antar partikelnya sangat renggang
  • Gaya tarik antar partikelnya sangat lemah
  • Volumenya berubah
  • Bentuknya berubah
Lemahnya gaya tarik antar partikel menyebabkan bentuk dan volume zat gas selalu berubah sesuai dengan ruang yang ditempatinya. Yang menjadi ciri khas suatu zat sehingga dapat membedakannya adalah massa jenis.

Pada suhu ruang, wujud dari ketiga zat tersebut memiliki sifat-sifat pada tabel berikut.

Wujud Zat
Sifat Bentuk
Sifat Volume
Padat
Bentuk selalu tetap
Volume selalu tetap
Cair
Bentuk berubah mengikuti tempatnya
Volume selalu tetap
Gas
Bentuk berubah memenuhi tempatnya
Volume berubah


Perubahan wujud zat dapat berlangsung apabila mendapat pengaruh panas maupun tekanan, baik dari luar maupun dari dalam zat itu sendiri. Panas yang diserap zat dapat mengubah wujud zat tersebut dari padat ke cair atau langsung ke bentuk gas, dapat juga mengubah wujud dari cair menjadi gas. Contohnya es dipanaskan akan berubah menjadi air, air bila direbus dapat berubah menjadi uap air.

3 Wujud Air

Es kering (CO₂ atau gas asam arang padat) bila dipanaskan berubah menjadi gas CO₂. Panas yang dilepas oleh zat dapat mengubah wujud zat tesebut dari gas menjadi cair atau padat begitupun sebaliknya. Oleh karena itu, dapat dikatakan perubahan wujud dari padat menjadi cair kemudian menjadi gas adalah perubahan menuju tingkat yang lebih tinggi. Sebaliknya, perubahan yang mengarah ke wujud padat merupakan perubahan wujud zat menuju ke tingkat yang rendah.
Perubahan wujud zat dapat digambarkan secara skematik sebagai berikut.
Perubahan Wujud Zat

Berdasarkan diagram tersebut, zat dari wujud yang satu ke wujud yang lainnya dapat dijelaskan sebagai berikut.

1. Membeku adalah perubahan dari cair ke padat.

2. Mencair atau melebur adalah perubahan dari padat ke cair.

3. Mengkristal adalah perubahan dari gas ke padat.

4. Menyublim adalah perubahan dari padat ke gas.

5. Menguap adalah perubahan dari cair ke gas.

6. Mengembun adalah perubahan dari gas ke cair.

Membeku, mengkristal dan mengembun adalah kondisi dimana zat melepaskan energi panas. Mencair, menyublim dan menguap adalah kondisi dimana zat menyerap energi panas.

Panas di sekitar zat akan sangat berpengaruh dalam perubahan wujud zat tersebut. Berikut merupakan kejadian yang terkait dengan perubahan wujud tersebut:
  1. Pada cuaca yang panas atau sedang berolahraga, biasanya orang banyak berkeringat terutama di bagian telapak kaki, telapak tangan, dan ketiak. Berkeringat adalah salah satu cara tubuh untuk mendinginkan diri. Air keringat yang keluar dari poripori tubuh menguap. Agar terjadi penguapan, air keringat harus mendapatkan panas. Energi panas diperoleh dari kulit tubuh. Jadi, ketika air menguap dari kulit, kulit kehilangan panas dan menjadi dingin. Jumlah air yang hilang dari proses berkeringat ditentukan oleh jumlah pendinginan yang diperlukan tubuh.
  2. Apabila kulit terkena cairan spirtus atau bensin, akan terasa dingin bersamaan dengan menguapnya cairan tersebut. Spirtus atau bensin akan lebih cepat menguap di udara terbuka. Penguapan cairan tersebut memerlukan panas yang diambil dari kulit tubuh. Akibatnya suhu kulit tubuh di tempat tersebut menjadi lebih rendah, dan kita merasakan dingin di bagian kulit itu.


Susunan dan Gerak Partikel

Molekul merupakan bagian terkecil dari suatu benda yang masih memiliki sifat seperti zat awal. Molekul-molekul tersusun oleh partikel lebih kecil lagi yang disebut dengan atom. Atom berasal dari bahasa Yunani yaitu atomos yang berarti bagian terkecil yang tidak dapat dibagi lagi. Dua atom atau lebih secara kimia dapat bergabung membentuk molekul. Oleh sebab itu, zat merupakan kumpulan molekul atau kumpulan atom penyusunnya.

Teori molekul atau teori atom dapat digunakan untuk menjelaskan perubahan wujud zat.
Susunan Molekul

  • Zat padat mempunyai bentuk yang tetap, karena letaknya berdekatan dan teratur. Selain itu, molekul-molekul zat padat tidak dapat bergerak bebas karena satu sama lain mempunyai gaya tarik menarik yang sangat kuat. Menyebabkan molekul-molekul zat padat tidak mudah dipisahkan. Pergerakan molekulnya hanya dapat bergetar dan berputar pada tempatnya.
  • Zat cair memiliki bentuk yang tidak tetap dan selalu menyesuaikan tempatnya. Hal itu disebabkan karena molekul-molekul zat cair letaknya berdekatan, tetapi gerakannya lebih bebas dibanding gerak molekul zat padat. Molekul zat cair ini mudah berpindah tempat, tetapi sulit berpisah dari kelompoknya karena masih ada gaya tarik menarik antar molekul-molekulnya.
  • Zat gas memiliki bentuk dan volume yang berubah-ubah, karena molekul-molekul gas dapat bergerak bebas. Jarak antara molekul-molekulnya berjauhan apabila dibandingkan ukuran molekulnya sendiri sehingga gaya tarik menariknya sangat lemah.


Perubahan Wujud Zat Berdasarkan Teori Partikel

Apabila zat padat dipanaskan, partikel-partikel zat padat akan bergerak lebih cepat dan menyebabkan gaya tarik antar partikel menjadi lemah. Mengakibatkan partikel-partikel dapat berpindah tempat dan wujud zat berubah dari padat menjadi cair.

Bila zat cair dipanaskan, partikel-partikel zat cair akan bergerak lebih cepat dan menyebabkan gaya tarik antar partikel menjadi lemah. Mengakibatkan partikel-partikel dapat berpindah tempat dan wujud zat berubah dari cair menjadi gas.



KOHESI DAN ADHESI

Setetes air yang jatuh di kaca meja memiliki bentuk yang berbeda apabila dijatuhkan pada sehelai daun talas, karena antara molekul-molekul air akan terjadi gaya tarik-menarik yang disebut dengan gaya kohesi molekul air. Gaya kohesi diartikan sebagai gaya tarik-menarik antara partikel-partikel zat yang sejenis.

Molekul-molekul pada bagian luarnya akan tarik-menarik dengan molekul-molekul luar benda lain tersebut saat air bersentuhan dengan benda lain. Antar partikel zat yang tidak sejenis memiliki gaya tarik-menarik yang disebut gaya adhesi. Gaya adhesi antara molekul air dengan molekul kaca berbeda daripada antara molekul air dengan molekul daun talas.

Gaya kohesi molekul air akan lebih kecil daripada gaya adhesi molekul air dengan molekul kaca. Itulah sebabnya air membasahi kaca dan berbentuk melebar. Air tidak akan membasahi daun talas dan membentuk bulatan yang menggelinding di permukaan karena gaya kohesi antarmolekul air lebih besar daripada antara molekul air dan molekul daun talas.

Bentuk dari permukaan zat cair dalam wadahnya dapat dipengaruhi oleh gaya kohesi dan gaya adhesi. Contoh ke dalam dua buah tabung reaksi masing-masing diisikan air dan raksa. Permukaan air pada tabung reaksi berbentuk cekung disebut meniskus cekung, sedangkan permukaan raksa pada tabung reaksi berbentuk cembung disebut meniskus cembung, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Gaya adhesi molekul air dengan molekul kaca lebih besar daripada gaya kohesi antarmolekul air, sedangkan gaya adhesi molekul raksa dengan molekul kaca lebih kecil daripada gaya kohesi antara molekul raksa.
Meniskus Cekung dan Cembung

Sudut kontak antara bidang wadah (tabung) dengan permukaan zat cair berbeda besarnya, hal ini disebabkan oleh meniskus cembung dan meniskus cekung. Meniskus cembung membuat sudut tumpul atau (> 90°), sedangkan meniskus cekung membuat sudut lancip atau (<  90°).

KAPILARITAS

Gaya kohesi dan gaya adhesi berpengaruh pada gejala kapilaritas. Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya cairan di dalam pipa kapiler atau pipa kecil. Pipa kapiler kaca yang dicelupkan pada suatu tabung berisi air akan dilihat air naik ke dalam pembuluh kaca pipa kapiler, sebaliknya bila pembuluh pipa kapiler dicelupkan pada tabung berisi raksa akan dilihat raksa  di dalam pembuluh kaca pipa kapiler lebih rendah permukaannya dibandingkan permukaan raksa dalam tabung. Jadi, kapilaritas sangat tergantung pada kohesi dan adhesi. Air dapat naik dikarenakan adhesi sedangkan raksa turun  dikarenakan kohesi. Perhatikan gambar berikut.
Perbedaan Ketinggan Air dan Raksa Di Dalam Pipa

Sekarang telah dikembangkan teknologi yang didasari oleh gaya adhesi maupun kohesi. Beberapa tekstil kain tiruan  menghasilkan kain yang kohesif terhadap debu. Contoh gejala kapilaritas pada peristiwa alam yaitu:
  1. Peristiwa naiknya air dari ujung akar ke daun pada tumbuh-tumbuhan;
  2. Naiknya minyak tanah pada sumbu kompor;
  3. Basahnya tembok rumah bagian dalam ketika hujan. Saat terkena hujan, tembok bagian luar akan basah, dan merembes ke bagian yang lebih dalam.


MASSA JENIS

Sebuah kelereng dapat ditimbang massanya dan dihitung volumenya. Hasil perbandingan antara massa dan volume kelereng menunjukkan kerapatan molekul-molekul di dalam kelereng. Hasil tersebut tentunya berbeda dengan perhitungan yang didapat dari perbandingan massa suatu bola gabus dengan volumenya.

Kerapatan molekul-molekul kelereng lebih tinggi daripada kerapatan molekul-molekul gabus. Dalam ilmu alam, kerapatan sering disebut dengan massa jenis. Pengertian massa jenis adalah massa tiap satuan volume. Massa jenis dilambangkan dengan simbol ρ (dibaca rho), salah satu huruf Yunani.

Massa jenis adalah perbandingan antara besarnya massa suatu zat dengan volume zat tersebut. Setiap zat mempunyai massa jenis yang berbeda-beda. Massa jenis zat tidak dipengaruhi oleh bentuk benda. Walaupun bentuk benda berbeda-beda selama terbuat dari jenis bahan yang sama maka massa jenis zat tersebut adalah sama. Kadang-kadang massa jenis juga disebut dengan rapat massa.

Untuk menentukan besar massa jenis suatu zat dipergunakan persamaan sebagai berikut :

Rumus massa jenis
Rumus Menghitung Massa Jenis

Massa jenis benda sering disebut dengan kerapatan benda dan merupakan ciri khas setiap jenis benda. Massa jenis tidak tergantung pada jumlah benda. Apabila jenisnya sama maka nilai massa jenisnya juga sama. Misalnya, setetes air dan seember air mempunyai nilai  massa jenis sama yaitu 1 gram/cm3. Berbagai logam memiliki nilai massa jenis besar dikarenakan atom-atom dalam susunan molekulnya memiliki kerapatan yang besar. Gabus atau stirofoam mempunyai massa jenis kecil karena susunan atom-atom dalam molekulnya memiliki kerapatan kecil.

Massa jenis zat yang umum digunakan sebagai patokan adalah massa jenis air dan massa jenis raksa. Massa jenis air dalam wujud cair, yaitu 1000 kg/m3 atau 1 g/cm3, sedangkan raksa atau mercury memiliki massa jenis 13.600 kg/m3 atau 13,6 g/cm3.

Beberapa nilai massa jenis benda dapat dilihat dalam Tabel berikut

No
Nama Zat
Massa Jenis (g/cm3)
Massa Jenis (kg/m3)
1
Air (Suhu 4 derajat C)
1
1000
2
Alkohol
0,8
800
3
Air raksa/mercury
13,6
13.600
4
Aluminium
2,7
2.700
5
Besi
7,9
7.900
6
Emas
19,3
19.300
7
Es
0,92
920
8
Kuningan
8,4
8.400
9
Perak
10,5
10.500
10
Platina
21,45
21.450
11
Seng
7,14
7.140

Selain massa jenis, dikenal pula berat jenis. Berat jenis adalah berat benda (w) tiap satuan volume (V). Bila berat jenis dapat dilambangkan dengan S, dapat dinyatakan dengan persamaan

Berat benda merupakan hasil kali antara massa benda (m) dengan percepatan gravitasi bumi (g), atau dapat ditulis sebagai berikut :

Dengan demikian, berat jenis dapat ditulis dalam bentuk lain sebagai berikut.

Jadi, berat jenis benda adalah hasil kali antara massa jenis dengan percepatan gravitasi.


1. Menentukan Massa Jenis Zat Padat

a. Bentuknya teratur
Langkah yang harus dilakukan adalah mengukur massa zat dengan menggunakan neraca atau timbangan. Volume zat dapat dihitung menggunakan rumus berdasarkan bentuknya misalnya, kubus, balok. Langkah terakhir menentukan massa jenis zat dengan membagi massa zat dengan volume zat.

b. Bentuknya tidak teratur
Misalnya yang hendak kamu ketahui adalah massa jenis batu. Langkah yang harus kamu lakukan sebagai berikut :
  1. Timbanglah batu dengan menggunakan neraca untuk mengetahui massa batu. Catat hasil pengukuranmu.
  2. Sediakan gelas ukur dan tuangkan air ke dalam gelas ukur tersebut. Catat volumenya, misal V1 = 50 ml.
  3. Masukkan batu yang hendak kamu ketahui volumenya ke dalam gelas ukur yang berisi air. Catat kenaikan volume airnya, misalnya V2 = 70 ml.
  4. Volume batu = V2 – V1
  5. Massa jenis zat merupakan hasil bagi massa zat dengan volume zat.


2. Menentukan Massa Jenis Zat Cair
Massa jenis zat cair dapat diukur langsung dengan menggunakan hidrometer. Hidrometer memiliki skala massa jenis dan pemberat yang dapat mengakibatkan posisi hidrometer vertikal. Cara mengetahui massa jenis zat cair adalah dengan memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Hasil pengukuran dapat diperoleh dengan acuan semakin dalam hidrometer tercelup, menyatakan massa jenis zat cair yang diukur semakin kecil.


3. Massa Jenis Zat Berguna untuk Menentukan Jenis Zat
Kamu dapat menentukan jenis suatu zat dengan cara mengukur massa zat dan volumenya, selanjutnya mencari massa jenis zat tersebut dengan cara membagi massa zat dengan volume zat. Hasil yang diperoleh dikonfirmasikan dalam tabel massa jenis berbagai zat.


4. Manfaat Mengetahui Massa Jenis
Mengapa aluminium digunakan untuk bahan pembuatan pesawat terbang? Mengapa polystyrene digunakan sebagai bahan mebeleir? Tahukah kamu alasannya? Aluminium bersifat kuat dan memiliki massa yang kecil sehingga ringan tidak seperti logam-logam lainnya misalnya, besi. Polystyrene memiliki massa yang cukup rendah dan massa jenis rendah. Hal ini mengandung makna polystyrene digunakan sebagai bahan mebeleir yang menempati ruangan luas tetapi massanya cukup rendah.



Demikian penjelasan tentang Pengertian Zat dan Perubahan Wujudnya Beserta Rumus Lengkap. Semoga artikel di atas dapat bermanfaat.

Baca juga

Populer Hari Ini