Perubahan Wujud Zat dan Kalor yang Diperlukan
Perubahan wujud zat adalah fenomena alam yang terjadi ketika suatu zat mengalami perubahan dari satu wujud ke wujud lainnya. Dalam hal ini, kita akan membahas perubahan wujud es menjadi air dan berapa banyak kalor yang diperlukan dalam proses tersebut. Untuk memahami perubahan wujud es menjadi air, kita perlu memahami konsep kalor jenis dan kalor lebur. Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 kilogram zat sebesar 1 derajat Celsius. Pada es, kalor jenisnya adalah 2100 J/kg°C, sedangkan pada air kalor jenisnya adalah 4200 J/kg°C. Selain kalor jenis, kita juga perlu memahami konsep kalor lebur. Kalor lebur adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah 1 kilogram zat dari satu wujud ke wujud lainnya pada suhu yang tetap. Pada es, kalor leburnya adalah 336.000 J/kg°C. Dalam proses perubahan wujud es menjadi air, terdapat tiga tahapan yang harus dilalui, yaitu tahap A, tahap B, dan tahap C. Pada tahap A, es dipanaskan dari suhu awal -10°C menjadi 0°C. Pada tahap ini, kalor yang diperlukan adalah kalor jenis es dikalikan dengan selisih suhu, yaitu 2100 J/kg°C dikalikan dengan 10°C, sehingga diperoleh 21.000 J. Setelah mencapai suhu 0°C, es akan melebur menjadi air pada tahap B. Pada tahap ini, kalor yang diperlukan adalah kalor lebur es dikalikan dengan massa es, yaitu 336.000 J/kg°C dikalikan dengan 1 kg, sehingga diperoleh 336.000 J. Setelah melebur menjadi air, pada tahap C, air dipanaskan dari suhu 0°C menjadi suhu akhir yang ditentukan. Pada tahap ini, kalor yang diperlukan adalah kalor jenis air dikalikan dengan selisih suhu, yaitu 4200 J/kg°C dikalikan dengan selisih suhu yang ditentukan. Dengan demikian, total kalor yang diperlukan dalam proses A-B-C adalah jumlah kalor pada masing-masing tahap, yaitu 21.000 J + 336.000 J + kalor yang diperlukan pada tahap C. Dalam kasus ini, kita perlu mengetahui suhu akhir yang ditentukan untuk dapat menghitung kalor yang diperlukan pada tahap C. Setelah mengetahui suhu akhir, kita dapat mengalikan kalor jenis air dengan selisih suhu yang ditentukan untuk mendapatkan jumlah kalor yang diperlukan pada tahap C. Dengan demikian, kita dapat menentukan banyaknya kalor yang diperlukan 1 kg es dari proses A-B-C dengan menghitung jumlah kalor pada masing-masing tahap dan menambahkannya.