Perubahan Fasa Zat (Titik Tripel)

Pada postingan sebelumnya tentang pengaruh kalor terhadap suhu zat dijelaskan bahwa jika kalor diberikan pada suatu zat pada tekanan konstan (tetap), maka suhu zat akan naik atau sebaliknya jika kalor dilepaskan oleh zat maka suhunya akan turun. Namun, pada kondisi tertentu suatu zat dapat menyerap atau melepaskan kalor dalam jumlah yang besar tanpa mengalami perubahan suhu (suhunya tetap). Hal ini disebabkan karena terjadi perubahan fasa.

Perubahan fasa merupakan suatu kondisi fisis zat itu berubah dari suatu bentuk ke bentuk lain. Jenis perubahan fasa yaitu (1) Pembekuan, yaitu perubahan fasa dari cairan menjadi padatan. Contoh: pembekuan air menjadi es. (2) Penguapan yaitu perubahan fasa dari cairan menjadi gas. Contoh: penguapan air menjadi uap. (3) Sublimasi yaitu perubahan fasa dari padatan menjadi gas. Contoh: penguapan bola-bola kamper menjadi gas. (4) Pencairan yaitu perubahan fasa dari padat menjadi cairan. Contoh: pencairan es menjadi air. (5) Pengembunan, yaitu perubahan fasa dari gas menjadi cairan. Contoh: uap air menjadi air pada peristiwa pengembunan di pagi hari.

Embun di pagi hari merupakan contoh perubahan fasa

Kita letakkan air dalam sebuah bejana hampa yang ditutup agar volumenya tetap konstan. Pada awalnya, sebagian air akan menguap, dan molekul uap air akan mengisi ruang yang semula kosong dalam tabung. Sebagian molekul uap air akan menumbuk permukaan cairan dan kembali mengembun menjadi cairan air. Mula-mula laju penguapan akan lebih besar daripada laju pengembunan, dan kerapatan molekul uap air akan naik. Tetapi dengan bertambahnya sampai nilainya sama dengan laju penguapan dan terjadi kesetimbangan bertambahnya jumlah molekul uap air maka laju kondensasinya bertambah sampai nilainya sama dengan laju penguapan dan terjadi kesetimbangan. Tekanan uap air pada kesetimbangan adalah tekanan uap air pada suhu itu. Jika kita memanaskan tabung sampai suhu lebih tinggi maka akan lebih banyak cairan yang menguap dan kesetimbangan baru akan terbentuk pada tekanan uap yang lebih tinggi.

Contoh lain, jika sejumlah kalor ditambahkan terus menerus pada sebongkah es, maka suhu es akan naik. Saat mencapai titik lelehnya, maka es mencair dan selama proses ini suhu es tetap. Pada suhu 0° C dan tekanan 1 atmosfer disebut titik beku air yaitu titik tempat terjadi kesetimbangan fase cair dan padat. Setelah seluruh es mencair menjadi air, maka suhu air akan naik. Saat mencapai titik didih air akan menguap, dan selama proses ini suhu air tetap sehingga seluruh air berubah menjadi uap. Kondisi pada suhu 100° C dan tekanan 1 atmosfer disebut titik didih air yaitu titik tempat terjadi kesetimbangan fase cair dan uap.

Diagram fase untuk air ditunjukkan pada gamber di bawah ini.

Grafik perubahan fasa

Diagram fase untuk air yang ditunjukkan pada di atas merupakan grafik tekanan sebagai fungsi suhu pada volume konstan. Bagian diagram dari titik O dan C menunjukkan tekanan uap terhadap suhu. Jika kita melanjutkan pemanasan maka kerapatan cairan akan berkurang dan kerapatan uap bertambah. Di titik C pada diagram tersebut nilai kedua kerapatan ini sama. Titik C ini disebut titik kritis atau disebut juga suhu kritis. Jika sekarang zat didinginkan maka sebagian dari uap mulai mengembun menjadi cairan (kurve OC) sampai titik O. Di titik ini cairan mulai membeku. Titik O disebut titik tripel. Jadi, titik tripel suatu zat adalah suatu titik di mana fasa uap, cair dan padat berada bersama-sama dalam keadaan kesetimbangan.

Tiap zat mempunyai titik tripel yang berbeda-beda dengan suhu dan tekanan spesifik. Sebagai contoh, suhu titik tripel air adalah 273,16 K = 0,16°C dan tekanan titik tripel air tersebut adalah 4,58 mmHg.