Bagaimana Suhu Mempengaruhi Keadaan Materi?

Suhu adalah pengukuran energi kinetik rata-rata molekul dalam suatu zat dan dapat diukur menggunakan tiga skala yang berbeda: Celcius, Fahrenheit dan Kelvin. Terlepas dari skala yang digunakan, suhu menunjukkan efeknya pada materi karena hubungannya dengan energi kinetik. Energi kinetik adalah energi gerak dan dapat diukur sebagai pergerakan molekul dalam suatu benda. Meneliti dampak suhu yang berbeda pada energi kinetik mengidentifikasi efeknya pada berbagai keadaan materi.

Padatan terdiri dari molekul-molekul yang terkemas rapat, sehingga memberikan objek struktur kaku yang tahan terhadap perubahan. Saat suhu naik, energi kinetik molekul-molekul di dalam zat padat mulai bergetar, yang mengurangi daya tarik molekul-molekul ini. Ada ambang batas suhu, yang disebut sebagai titik leleh, di mana getaran menjadi cukup untuk menyebabkan padatan berubah menjadi cair. Titik leleh, pada gilirannya, juga mengidentifikasi suhu di mana cairan akan berubah kembali menjadi padat, sehingga juga merupakan titik beku.

Dalam cairan, molekul tidak terkompresi sekencang pada padatan, dan mereka dapat bergerak. Ini memberi cairan properti penting untuk dapat mengambil bentuk wadah di mana ia dipegang. Saat suhu - dan dengan demikian energi kinetik - cairan meningkat, molekul mulai bergetar lebih cepat. Mereka kemudian mencapai ambang di mana energi mereka menjadi begitu besar sehingga molekul-molekul lepas ke atmosfer, dan cairan menjadi gas. Ambang batas suhu ini disebut titik didih jika perubahannya dari cair ke gas dengan meningkatnya suhu. Jika perubahan dari gas ke cair karena suhu turun di bawahnya, itu adalah titik kondensasi.

Gas memiliki energi kinetik tertinggi dari setiap keadaan materi dan dengan demikian terjadi pada suhu tertinggi. Peningkatan suhu gas dalam sistem terbuka tidak akan lebih jauh mengubah keadaan materi karena molekul gas hanya akan menjadi jauh lebih jauh. Dalam sistem tertutup, bagaimanapun, peningkatan suhu gas akan menghasilkan peningkatan tekanan karena untuk molekul bergerak lebih cepat dan peningkatan frekuensi molekul memukul sisi wadah.

Tekanan juga merupakan faktor ketika memeriksa efek suhu pada berbagai keadaan materi. Menurut Hukum Boyle, suhu dan tekanan berhubungan langsung, yang berarti bahwa peningkatan suhu menghasilkan peningkatan tekanan yang sesuai. Ini sekali lagi disebabkan oleh peningkatan energi kinetik yang terkait dengan peningkatan suhu. Pada tekanan dan suhu yang cukup rendah, zat padat dapat melewati fase cair dan diubah langsung dari padat menjadi gas melalui proses yang disebut sublimasi.