Apa yang Terjadi Ketika Transisi Materi Antara Padat, Cair & Gas?

Semua zat melalui transisi fase dengan kenaikan suhu. Saat mereka memanas, sebagian besar bahan mulai sebagai padatan dan meleleh menjadi cairan. Dengan lebih banyak panas, mereka mendidih menjadi gas. Ini terjadi karena energi getaran panas dalam molekul mengalahkan gaya yang menahan mereka bersama. Dalam padatan, gaya antar molekul menahannya dalam struktur yang kaku. Gaya-gaya ini sangat melemah dalam cairan dan gas, memungkinkan suatu zat mengalir dan menguap.

Para ilmuwan menyebut padatan, cairan, dan gas sebagai fase suatu zat. Ketika meleleh, membeku, mendidih atau mengembun, ia mengalami transisi fase. Meskipun banyak zat memiliki perilaku transisi fase yang serupa, masing-masing memiliki seperangkat suhu dan tekanan unik yang menentukan pada titik mana zat itu meleleh atau mendidih. Misalnya, gas karbon dioksida membeku langsung menjadi es kering pada suhu minus 109 derajat Fahrenheit pada tekanan normal. Ini memiliki fase cair hanya pada tekanan tinggi.

Saat Anda memanaskan benda padat, suhunya naik terus. Setiap derajat kenaikan suhu membutuhkan jumlah energi panas yang sama. Namun, setelah mencapai titik lelehnya, suhu tetap stabil sampai semua zat meleleh. Molekul mengambil energi ekstra, yang disebut panas fusi, untuk mencairkan. Semua energi pada titik ini digunakan untuk membuat zat menjadi cair. Hal yang sama terjadi untuk cairan mendidih. Mereka membutuhkan energi, yang disebut panas penguapan, untuk membuat transisi ke gas. Setelah semua zat membuat transisi, lebih banyak energi menaikkan suhu lagi.

Gaya antar molekul, termasuk gaya dispersi London dan ikatan hidrogen, membentuk kristal dan bentuk padat lainnya ketika suhu cukup rendah. Kekuatan gaya menentukan suhu leleh. Zat dengan gaya yang sangat lemah meleleh pada suhu rendah; kekuatan yang kuat membutuhkan suhu tinggi. Jika Anda menerapkan energi panas yang cukup, akhirnya semua zat meleleh atau mendidih.

Mekanisme yang sama yang mengatur pencairan berlaku untuk perebusan. Molekul-molekul dalam cairan memiliki gaya lemah yang menahan mereka bersama-sama. Panas menyebabkan mereka bergetar kuat dan terbang menjauh dari yang lain. Dalam cairan mendidih, beberapa molekul akan memiliki energi yang relatif rendah, sebagian besar memiliki kisaran energi rata-rata dan beberapa memiliki energi yang cukup tinggi untuk keluar dari cairan sepenuhnya. Dengan lebih banyak panas, lebih banyak molekul lolos. Dalam fase gas, tidak ada molekul yang terikat satu sama lain lagi.