Pada ilmu Fisika, perubahan fase suatu materi dari padat menjadi cair sering kali menjadi topik yang menarik. Misalnya, kita memiliki es bermassa 150 gram berada pada suhu 0 °C dan es tersebut kita panaskan hingga seluruhnya melebur menjadi air. Proses ini melibatkan beberapa konsep fisika seperti kalor, perubahan fase, dan termodinamika.
Proses Pelelehan
Pelelehan adalah proses di mana zat padat berubah menjadi cair. Dalam hal ini, es akan meleleh menjadi air. Prosedur ini terjadi ketika suhu zat padat mencapai titik lelehnya. Dalam kasus air, titik lelehnya adalah 0 °C. Itulah sebabnya es pada suhu 0 °C siap untuk meleleh ketika panas ditambahkan.
Peranan Kalor
Untuk memahami bagaimana es berubah dari padat menjadi cair, kita perlu memahami konsep kalor. Kalor adalah energi yang dialihkan dari satu sistem ke sistem lain sebagai hasil dari perbedaan suhu. Ada beberapa formula terkait kalor yang dapat digunakan, salah satunya adalah Q=mcΔT, di mana Q adalah kalor (energi panas), m adalah massa, c adalah kapasitas panas spesifik, dan ΔT adalah perubahan suhu.
Namun, dalam kasus perubahan fase dari es menjadi air, formula yang lebih tepat adalah Q=mLf, di mana m adalah massa, Lf adalah panas lebur (nilai spesifik yang menggambarkan seberapa banyak energi yang dibutuhkan untuk mengubah zat dari padat menjadi cair tanpa perubahan suhu), dan Q lagi-lagi adalah kalor.
Menghitung Energi yang Dibutuhkan
Pada unsur es dengan massa 150 gram yang melebur, jumlah kalor yang dibutuhkan ditentukan melalui Q=mLf. Kita tahu bahwa massa es adalah 150 gram dan panas lebur untuk air adalah sekitar 334 J/g. Jadi, kalor yang diperlukan adalah:
Q = (150 g)×(334 J/g) = 50100 J atau 50.1 kJ
Pemanasan es tersebut menghabiskan energi sejujurnya 50.1 kJ. Energi ini semata digunakan untuk melebur, bukan untuk mengubah suhunya.
Dengan begitu, dari proses ini, kita belajar seberapa penting peranan energi dalam mengubah fase suatu zat dan bagaimana energi tersebut dihitung. Konsep ini sangat penting dalam banyak aplikasi, antara lain di bidang meteorologi, fisika bangunan, dan lainnya.
