Kalor Diperlukan Perubahan Wujud Es Menjadi Uap

Kita sering menemukan contoh soal atau permasalahan yang menuntut kita untuk mencari berapa kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud es dengan suhu tertentu hingga menjadi uap dengan suhu tertentu juga. Untuk bisa memecahkan permasalahan tersebut kita harus paham tentang materi pengaruh kalor terhadap suhu zat, kalor lebur, dan kalor uap. Sekarang coba perhatikan grafik Q – T di bawah ini.

Grafik Q-T pada perubahan wujud es menjadi uap

Grafik di atas merupakan grafik perubahan wujud es menjadi uap pada tekanan 1 atmosfer. Jika sejumlah es yang memiliki suhu di bawah 0°C dipanaskan (diberikan kalor) hingga suhunya mencapai di atas 100°C, maka es tersebut akan berubah wujud dari berbentuk padat menjadi cair kemudian menjadi gas (uap). Perubahan wujud es menjadi uap dapat diamati pada gambar grafik di atas. Adapun keterangan grafik di atas yakni sebagai berikut.

Garis A – B menunjukan es mengalami kenaikan suhu dari - T°C hingga menjadi 0°C akibat diberikannya sejumlah kalor. Dalam hal ini zat masih dalam wujud padat (es). Adapun rumus yang berlaku pada garis A-B yakni:

Q = m.c_es.ΔT

Garis B – C menunjukan walaupun sejumlah kalor diberikan pada zat, suhunya tetap 0°C tetapi es mulai mengalami perubahan wujud dari padatan menjadi berbentuk cair. Adapun rumus yang berlaku pada garis B-C yakni:

Q = m.L_f

Garis C – D menunjukan air mengalami kenaikan suhu dari 0°C hingga mendidih pada suhu 100°C akibat diberikannya sejumlah kalor. Dalam hal ini zat dalam wujud cairan (air). Adapun rumus yang berlaku pada garis C-D yakni:

Q = m.c_air.ΔT

Garis D – E menunjukan walaupun sejumlah kalor diberikan pada zat, suhunya tetap 100°C tetapi air mulai mengalami perubahan wujud dari cair menjadi gas (uap). Adapun rumus yang berlaku pada garis D-E yakni:

Q = m.L_u

Untuk memantapkan pemahaman Anda tentang materi kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal 1

Pada tekanan 1 atm terdapat 500 gr es bersuhu –2°C. Es tersebut dipanaskan hingga dingin lalu diuapkan semua. Jika kalor jenis es = 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air = 1 kal/gr°C, kalor lebur es = 80 kal/gr dan kalor uap air 9000 kal/gr. Berapakah kalor yang dibutuhkan?

Penyelesaian:

Pada tekanan 1 atm air mencair pada suhu 0°C dan menguap pada suhu 100°C. Berarti untuk menghitung kalornya dapat dibuatkan grafik Q - T seperti pada gambar di bawah ini.

Grafik Q-T

Kalor yang dibutuhkan sebesar:

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Q = m.c_es ΔT + m.L_es + m.c_air. ΔT + m.L_uap

Q = 500.0,5.2 + 500.80 + 500.1.100 + 500.9000

Q = 500 + 40000 + 50000 + 4500000

Q = 4590500 kal

Q = 4590,5 kkal

Jadi kalor yang diperlukan untuk menguapkan seluruh es yang suhunya –2 adalah 4590,5 kkal.

Contoh Soal 2

Es bermassa 100gr bersuhu -10°C. Kalor jenis es = 0,5 kal/gr°C, kalor jenis air 1,0 kal/gr°C dan kalor lebur es 80 kal/gr. Berapakah suhu akhir es tersebut jika diberi kalor sebesar 10.000 kal.

Penyelesaian:

Kalor yang diperlukan untuk mengubah suhu es dari -10°C menjadi 0°C yakni:

Q1 = m.c_es ΔT

Q = 100.0,5.10

Q = 500 kal

Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud es pada suhu 0°C yakni:

Q2 = m.L_es

Q = 100.80

Q = 8000 kal

Sisa kalor yang digunakan untuk menaikan suhu dari 0°C hingga bersuhu T°C yakni:

Q sisa = Q total – (Q1 + Q2)

Q sisa = 10000 – (500 + 8000)

Q sisa = 10000 – 8500

Q sisa = 1500 kal

Perubahan suhu pemanasan air dengan menggunakan 1500 kal dari 0°C hingga bersuhu T°C yakni:

Q sisa = m.c_air.ΔT

1500 = 100.1. ΔT

ΔT = 1500/100

ΔT = 15°C

Jadi, suhu akhir es tersebut jika diberi kalor sebesar 10.000 kal adalah 15°C.