Kalor peleburan

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Jump to navigation Jump to search
A log-log plot of the enthalpies of melting and boiling versus the melting and boiling temperatures for the pure elements. The linear relationship between the enthalpy of melting and the melting temperature is known as Richard's rule.
Entalpi peleburan dan pendidihan unsur murni vs suhu transisi, menunjukkan aturan Trouton.

Kalor peleburan atau entalpi peleburan adalah perubahan entalpi yang dihasilkan dari penyediaan energi, biasanya bahang, kepada kuantitas tertentu suatu zat untuk mengubah keadaannya dari padat menjadi cair pada tekanan konstan. Energi ini meliputi kontribusi yang diperlukan untuk membuat ruang untuk perubahan volume terkait dengan mengganti lingkunannya dengan tekanan ambien. Suhu ketika terjadi transisi fasa disebut titik lebur atau titik leleh. Berdasarkan konvensi, tekanan diasumsikan sebgai 1 atm (101,325 kPa) kecuali bila disebut lain.

'Entalpi' peleburan adalah panas laten, karena, selama pelelehan, masuknya panas tidak dapat diamati sebagai perubahan suhu, oleh karena suhu tetap konstan selama proses tersebut. Panas laten peleburan adalah perubahan entalpi berapapun dari suatu zat ketika ia meleleh. Ketika panas peleburan dirujuk kepada satuan massa, ia biasanya disebut panas peleburan spesifik (bahasa Inggris: specific heat of fusion), sementara panas peleburan molar (bahasa Inggris: molar heat of fusion) merujuk pada perubahan entalpi per jumlah zat dalam satuan mol.

Fasa cair memiliki energi internal lebih besar daripada fasa padat. Ini berarti energi harus dipasok ke padatan untuk melelehkannya dan energi dilepaskan dari cairan ketika ia membeku, karena molekul dalam cairan mengalami gaya intermolekuler yang lebih lemah dan sehingga memiliki energi potensial yang lebih tinggi (suatu jenis energi disosiasi ikatan untuk gaya intermolekuler.

Jika cairan air didinginkan, suhunya jatuh sedemikian rupa sampai jatuh tetap di bawah titik bekunya 0 °C. Suhu kemudian tetap konstan pada titik poin sementara air mengkristal. Ketika air sudah membeku sempurna, suhunya terus turu.

Entalpi peleburan hampir selalu bertanda positif; helium adalah satu-satunya perkecualian.[1] Helium-3 mempunyai entalpi peleburan negatif pada suhu di bawah 0,3 K. Helium-4 juga memiliki sedikit entalpi peleburan negatif di suhu bawah 0,77 K (−272,380 °C). Artinya, pada tekanan konstan yang sesuai, zat ini membeku dengan adanya penambahan panas.[2] Dalam kasus 4He, tekanan ini berkisar antara 24,992 atm (2;532,3 kPa) dan 25 atm (2;500 kPa).[3]

Perubahan entalpi peleburan standar unsur periode 3 tabel periodik.
Perubahan entalpi peleburan standar unsur periode 2 tabel periodik.
Zat Kalor peleburan
(cal/g)
Kalor peleburan
(J/g)
air 79,72 333,55
metana 13,96 58,99
propana 19,11 79,96
gliserol 47,95 200,62
asam format 66,05 276,35
asam asetat 45,90 192,09
aseton 23,42 97,99
benzena 30,45 127,40
asam miristat 47,49 198,70
asam palmitat 39,18 163,93
natrium asetat 63–69 264–289[4]
asam stearat 47,54 198,91
Parafin (C25H52) 47,8-52,6 200–220

Nilai ini sebagian besar diambil dari CRC Handbook of Chemistry and Physics, 62nd edition. Konversi antara cal/g dan J/g pada tabel di atas menggunakan kalori termokimia (calth) = 4,184 joule dan bukan kalori dari International Steam Table (calINT) = 4,1868 joule

Contoh[sunting | sunting sumber]

1) Untuk memanaskan 1 kg (1,00 liter) air dari 283,15–303,15 K (10,00–30,00 °C) memerlukan 83,6 kJ. Namun, untuk melelehkan es juga diperlukan energi Untuk memanaskan 1 kg es krim dari 273,15–293,15 K (0,00–20,00 °C) memerlukan:

(1)
DITAMBAH
(2)
Jadi satu bagian air pada 0 °C (273 K) akan mendinginkan hampir tepat 4 bagian air dari 20 °C (293 K) menjadi 0 °C (273 K).

2) Silikon mempunyai panas peleburan 50,21 kJ/mol. Sebesar 50 kW daya dapat memasok energiyang dibutuhkan untuk melelehkan sekitar 100 kg silikon dalam satu jam, setelah mencapai suhu titik leburnya:

Prediksi kelarutan[sunting | sunting sumber]

Panas peleburan dapat juga digunakan untuk memperkirakan kelarutan untuk padatan dalam larutan. Melalui larutan ideal yang disediakan, diperoleh fraksi mol solut pada kejenuhan adalah fungsi panas peleburan, titik lebur padatan dan suhu larutan:

Di sini, adalah tetapan gas. Contohnya, kelarutan parasetamol dalam air pada 298 K (25 °C) diprediksi adalah:

Ini sama dengan kelarutan dalam gram per liter:

yang menghasilkan deviasi dari kelarutan aslinya (240 g/L) sebesar 11%. Galat ini dapat dikurangi bila parameter kapasitas panas tambahan diperhitungkan.[5]

Bukti[sunting | sunting sumber]

Pada kesetimbangan potensial kimia untuk pelarut murni dan padatan murni adalah sama:

atau

dengan tetapan gas dan suhu.

Penataan ulang menghasilkan:

dan karena

panas peleburan menjadikan potensial kimia berbeda antara cairan murni dan padatan murni, sesuai dengan

Aplikasi persamaan Gibbs–Helmholtz:

akhirnya menghasilkan:

atau:

dan dengan integrasi:

diperoleh hasil akhir:

Lihat juga[sunting | sunting sumber]

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ Atkins & Jones 2008, hlm. 236.
  2. ^ Ott & Boerio-Goates 2000, hlm. 92–93.
  3. ^ Hoffer, J. K.; Gardner, W. R.; Waterfield, C. G.; Phillips, N. E. (April 1976). "Thermodynamic properties of 4He. II. The bcc phase and the P-T and VT phase diagrams below 2 K". Journal of Low Temperature Physics. 23 (1): 63–102. Bibcode:1976JLTP...23...63H. doi:10.1007/BF00117245. 
  4. ^ Ibrahim Dincer and Marc A. Rosen. Thermal Energy Storage: Systems and Applications, page 155
  5. ^ H. Hojjati and S. Rohani (2006). "Measurement and Prediction of Solubility of Paracetamol in Water-Isopropanol Solution. Part 2. Prediction". Org. Process Res. Dev. 10 (6): 1110–1118. doi:10.1021/op060074g. 

Daftar pustaka[sunting | sunting sumber]

  • Atkins, Peter; Jones, Loretta (2008), Chemical Principles: The Quest for Insight (edisi ke-4th), W. H. Freeman and Company, hlm. 236, ISBN 0-7167-7355-4 
  • Ott, BJ. Bevan; Boerio-Goates, Juliana (2000), Chemical Thermodynamics: Advanced Applications, Academic Press, ISBN 0-12-530985-6