Jelaskan Perbedaan Peristiwa Membeku dan Mencair, Kenali Contohnya

Liputan6.com, Jakarta Jelaskan perbedaan peristiwa membeku dan mencair. Perlu diketahui bahwa peristiwa membeku dan mencair adalah perubahan fasa atau fase transition, yang terjadi ketika suhu suatu zat mencapai titik beku atau titik lelehnya. Membeku adalah peristiwa ketika suatu zat berubah dari fase cair ke fase padat karena penurunan suhu hingga mencapai titik beku, sedangkan mencair adalah peristiwa ketika suatu zat berubah dari fase padat ke fase cair karena kenaikan suhu hingga mencapai titik leleh.

Jelaskan perbedaan peristiwa membeku dan mencair. Adapun peristiwa membeku dan mencair terletak pada proses terjadinya dan sering terjadi pada air, logam, bahan bakar, plastik, dan berbagai bahan lainnya. Setiap bahan memiliki titik beku dan titik leleh yang berbeda-beda tergantung pada jenis, sifat kimia, dan tekanan lingkungan. Selain itu, peristiwa membeku dan mencair juga terjadi dalam berbagai aplikasi industri, seperti pemurnian logam, pendinginan makanan, dan pengeringan cairan dalam mesin.

Peristiwa membeku dan mencair diatur oleh hukum termodinamika, yang menjelaskan hubungan antara suhu, energi, dan perubahan fasa dari suatu zat. Terdapat tiga hukum termodinamika yang berkaitan dengan perubahan fasa, yaitu hukum nol termodinamika, hukum pertama termodinamika, dan hukum kedua termodinamika. 

Jelaskan perbedaan peristiwa membeku dan mencair, biasanya terletak pada sejumlah energi yang terlibat. Dalam hukum nol termodinamika menyatakan bahwa jika dua benda berada dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka keduanya berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain. Artinya, jika dua benda memiliki suhu yang sama dengan benda ketiga, maka keduanya akan memiliki suhu yang sama juga. Hukum ini dikenal juga dengan istilah prinsip nol kelvin.

Dalam ilmu fisika, peristiwa membeku dan mencair termasuk dalam konsep termodinamika dan kinetika. Konsep ini digunakan dalam berbagai bidang, seperti teknik pendinginan dan pemanasan, fisika bahan, dan kimia. Berikut ini perbedaan peristiwa membeku dan mencair yang Liputan6.com rangkum dari berbagai sumber, Selasa (7/3/2023). 

1. Proses terjadinya

Peristiwa membeku terjadi ketika suhu suatu benda atau zat turun di bawah titik lebur, sehingga molekul-molekul dalam zat tersebut kehilangan energi kinetik dan mulai membentuk ikatan kristal yang rapat dan teratur. Proses ini menghasilkan penurunan volume benda dan pelepasan energi panas. Contoh dari peristiwa membeku adalah ketika air membeku dan berubah menjadi es. Peristiwa mencair terjadi ketika suhu suatu benda atau zat naik di atas titik didih, sehingga molekul-molekul dalam zat tersebut menerima energi kinetik tambahan dan mulai bergerak lebih bebas, sehingga jaringan kristal dalam zat tersebut menjadi lebih longgar. Proses ini menghasilkan peningkatan volume benda dan penyerapan energi panas. Contoh dari peristiwa mencair adalah ketika es mencair dan berubah menjadi air.

2. Energi yang terlibat

Peristiwa membeku dan mencair melibatkan transfer energi termal, tetapi arah transfer energinya berbeda. Pada saat membeku, energi panas diserap oleh lingkungan sekitar karena molekul-molekul dalam zat tersebut kehilangan energi kinetik. Pada saat mencair, energi panas diserap oleh zat tersebut karena molekul-molekul dalam zat tersebut menerima energi kinetik tambahan.

3. Efek pada volume dan suhu

Peristiwa membeku menghasilkan penurunan volume benda, karena molekul-molekul dalam zat tersebut berubah menjadi jaringan kristal yang rapat dan teratur. Pada saat yang sama, pelepasan energi panas terjadi karena kehilangan energi kinetik oleh molekul-molekul dalam zat tersebut. Oleh karena itu, suhu zat tersebut turun selama membeku. Peristiwa mencair menghasilkan peningkatan volume benda karena molekul-molekul dalam zat tersebut bergerak lebih bebas, dan jaringan kristal dalam zat tersebut menjadi lebih longgar. Pada saat yang sama, penyerapan energi panas terjadi karena menerima energi kinetik tambahan oleh molekul-molekul dalam zat tersebut. Oleh karena itu, suhu zat tersebut tetap konstan selama mencair.

4. Titik lebur dan titik didih

Titik lebur adalah suhu tertentu, di mana sebuah zat atau bahan berubah dari fasa cair menjadi fasa padat. Sedangkan, titik didih adalah suhu tertentu di mana sebuah zat atau bahan berubah dari fasa cair menjadi fasa gas. Titik lebur dan titik didih adalah konstan untuk setiap zat atau bahan tertentu, dan dapat digunakan untuk mengidentifikasi zat atau bahan tersebut. Titik lebur dan titik didih juga dapat digunakan untuk mengontrol perubahan fasa dalam suatu sistem, seperti pada industri pemrosesan makanan dan kimia.

5. Kecepatan perubahan fasa

Perubahan fasa pada suatu zat atau bahan terjadi pada suhu konstan, yang berarti kecepatan perubahan fasa bergantung pada jumlah energi panas yang disuplai atau hilang. Kecepatan perubahan fasa pada peristiwa membeku dan mencair berbeda. Ketika suatu benda cair mencair menjadi fasa padat, perubahan fasa terjadi secara perlahan dan terus menerus hingga seluruh zat tersebut berubah menjadi padat. Sebaliknya, ketika suatu benda padat mencair menjadi fasa cair, perubahan fasa terjadi secara perlahan dan terus menerus hingga seluruh zat tersebut berubah menjadi cair.

6. Perubahan fasa bergantung pada tekanan

Perubahan fasa pada suatu zat atau bahan, juga bergantung pada tekanan. Pada umumnya, semakin tinggi tekanan, semakin tinggi pula titik lebur dan titik didihnya. Misalnya, air akan mendidih pada suhu yang lebih rendah pada tekanan yang lebih rendah, seperti pada puncak gunung. Begitu pula, air akan membeku pada suhu yang lebih tinggi pada tekanan yang lebih tinggi, seperti pada bawah permukaan laut.

7. Pengaruh lingkungan

Lingkungan sekitar juga dapat mempengaruhi peristiwa membeku dan mencair. Misalnya, jika air dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi, air tersebut dapat berubah menjadi uap daripada mencair menjadi air. Hal ini terjadi karena tekanan lingkungan yang rendah membuat titik didih air menjadi lebih rendah dari suhu air yang dipanaskan. 

8. Perubahan energi panas

Perubahan energi panas juga memainkan peran penting dalam peristiwa membeku dan mencair. Pada peristiwa membeku, zat kehilangan energi panas untuk berubah dari fasa cair menjadi padat. Sebaliknya, pada peristiwa mencair, zat menyerap energi panas untuk berubah dari fasa padat menjadi cair. Perubahan energi panas ini terjadi pada suhu yang tetap, sehingga jumlah energi panas yang disuplai atau hilang sangat berpengaruh pada kecepatan perubahan fasa.

9. Perubahan volume

Peristiwa membeku dan mencair juga berbeda dalam hal perubahan volume. Pada peristiwa membeku, volume zat biasanya mengalami penurunan karena molekul-molekul yang membentuk zat tersebut saling berdekatan dan bergerak lebih lambat. Sedangkan pada peristiwa mencair, volume zat biasanya mengalami peningkatan karena molekul-molekul menjadi lebih bergerak dan saling berjauhan.

10. Pemanfaatan dalam kehidupan sehari-hari

Peristiwa membeku dan mencair memiliki banyak pemanfaatan dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya, dalam pembuatan es krim, cokelat, dan makanan beku lainnya, peristiwa membeku digunakan untuk menjaga makanan tetap segar dan tahan lama. Sebaliknya, dalam pembuatan kue, roti, dan makanan panggang lainnya, peristiwa mencair digunakan untuk memperbaiki kualitas dan rasa makanan.

Peristiwa Membeku:

- Ketika suhu benda mencapai titik beku atau di bawah titik beku, molekul-molekul dalam benda tersebut kehilangan energi kinetik sehingga gerakan molekul semakin lambat.

- Ketika molekul-molekul kehilangan energi kinetik, jarak antara molekul-molekul tersebut semakin dekat sehingga gaya tarik-menarik antara molekul-molekul tersebut semakin kuat.

- Ketika gaya tarik-menarik antara molekul-molekul tersebut semakin kuat, molekul-molekul tersebut akan saling melekat dan membentuk struktur yang teratur, sehingga membentuk fasa padat.

- Jumlah energi yang diperlukan untuk membekukan suatu benda tergantung pada jenis bahan, ukuran benda, suhu sebelumnya, dan tekanan udara.

Peristiwa Mencair:

- Ketika suhu benda mencapai titik leleh atau di atas titik leleh, molekul-molekul dalam benda tersebut menerima energi kinetik sehingga gerakan molekul semakin cepat.

- Ketika molekul-molekul menerima energi kinetik, jarak antara molekul-molekul tersebut semakin jauh sehingga gaya tarik-menarik antara molekul-molekul tersebut semakin lemah.

- Ketika gaya tarik-menarik antara molekul-molekul tersebut semakin lemah, molekul-molekul tersebut akan memisahkan diri satu sama lain dan membentuk fasa cair.

- Jumlah energi yang diperlukan untuk mencairkan suatu benda tergantung pada jenis bahan, ukuran benda, suhu sebelumnya, dan tekanan udara.

Perubahan energi panas memainkan peran penting dalam peristiwa membeku dan mencair. Pada peristiwa membeku, zat kehilangan energi panas untuk berubah dari fasa cair menjadi padat. Sebaliknya, pada peristiwa mencair, zat menyerap energi panas untuk berubah dari fasa padat menjadi cair. Perubahan energi panas ini terjadi pada suhu yang tetap, sehingga jumlah energi panas yang disuplai atau hilang sangat berpengaruh pada kecepatan perubahan fasa.

Ketika suhu benda mencapai titik beku atau titik leleh, volume benda dapat berubah. Pada peristiwa membeku, volume zat biasanya mengalami penurunan karena molekul-molekul yang membentuk zat tersebut saling berdekatan dan bergerak lebih lambat. Sedangkan pada peristiwa mencair, volume zat biasanya mengalami peningkatan karena molekul-molekul menjadi lebih bergerak dan saling berjauhan. 

Contoh peristiwa membeku dan mencair juga dapat terjadi pada berbagai benda atau material lainnya, seperti:

- Air: Air membeku pada suhu 0 derajat Celsius dan menjadi es. Air mencair pada suhu 100 derajat Celsius dan menjadi uap air.

- Logam: Beberapa logam memiliki titik leleh dan titik beku yang berbeda-beda, misalnya besi yang memiliki titik leleh sekitar 1535 derajat Celsius dan titik beku sekitar 1538 derajat Celsius.

- Bahan Bakar: Bahan bakar, seperti bensin, diesel, atau minyak tanah, memiliki titik leleh dan titik beku yang berbeda-beda, tergantung pada jenisnya.

- Plastik: Plastik membeku pada suhu tertentu dan menjadi keras, sedangkan ketika dipanaskan, plastik mencair dan menjadi lunak.

- Lautan: Lautan membeku pada suhu yang sangat rendah dan menjadi es laut, sedangkan ketika suhunya meningkat, es laut akan mencair kembali menjadi air laut.

- Dalam industri, peristiwa membeku dan mencair digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti pendinginan dan pengeringan makanan, pemurnian logam, pendinginan cairan dalam mesin, dan lain sebagainya.