Wujud zat
Mengapa es mengapung, mengapa air mendidih pada 90 °C di pegunungan tinggi, dan mengapa alat suntik makin sulit ditekan? Ubah suhu dan amati partikel yang terikat dalam kristal, bergeser sebagai cairan, lalu berpencar sebagai gas. Setelah itu, pelajari kurva pemanasan nyata dan hukum Boyle dengan angka dari OpenStax dan NIST.
Tentang kursus ini
Taruh gelas kimia berisi es bersuhu −12 °C di meja. OpenStax menunjukkan apa yang terjadi: setelah sepuluh menit es menghangat sampai 0 °C dan sedikit mencair. Tiga puluh menit kemudian lebih banyak yang mencair, tetapi termometer masih menunjukkan 0 °C. Baru ketika es terakhir habis, suhu mulai naik, mencapai 22.2 °C. Selama itu es terus menyerap panas dari ruangan, dan kursus ini menjelaskan ke mana panas itu pergi.
Keenam unitnya adalah apa itu materi, partikel dalam zat padat, cair, dan gas, peleburan dan pembekuan, penguapan dan pendidihan, kurva pemanasan, serta tekanan gas dengan hukum Boyle. Molekul airnya tidak berubah: H₂O tetap H₂O dalam es, air, dan uap. Yang berubah adalah seberapa jauh molekul-molekul itu terpisah, seberapa kuat mereka saling menahan, dan seberapa cepat mereka bergerak. Penguapan terjadi hanya di permukaan dan pada suhu berapa pun, sedangkan pendidihan terjadi di seluruh cairan pada satu suhu tertentu. Kurva pemanasan dikerjakan dengan angka nyata: mengubah 135 g es pada −15 °C menjadi uap pada 120 °C membutuhkan 416 kJ, dan 305 kJ di antaranya hanya untuk mendidih. OpenStax membulatkan tiap langkah dan melaporkan 416 kJ, sedangkan menjumlahkan nilai yang tak dibulatkan memberi 415.4 kJ, yang ditampilkan oleh model lab.
Unit terakhir menjelaskan tekanan gas dengan molekul yang bergerak. Tekan gas hingga volumenya separuh dan setiap bagian dinding dihantam dua kali lebih sering, sehingga tekanannya menjadi dua kali lipat. Dalam soal latihan, gas mengisi 2.0 L pada 100 kPa lalu dimampatkan menjadi 0.50 L pada suhu yang sama, dan kamu mencari tekanan barunya.
Sebelum mulai
Kamu bisa mulai di sini tanpa bekal kimia, karena unit pertama bertanya apa itu materi. Di unit kurva pemanasan, kalor dihitung dalam kilojoule per mol, jadi bagian tentang mol di Ikatan kimia membantu, dan soal hukum Boyle hanya butuh perkalian dan pembagian.
Setelah selesai
Kamu akan bisa membedakan massa dari berat, menjelaskan perilaku partikel dalam zat padat, cair, dan gas, dan menjelaskan mengapa es tetap 0 °C selama meleleh. Kamu bisa mengatakan mengapa air mendidih sekitar 90 °C di Leadville, menghitung kalor untuk melelehkan es atau mendidihkan air dari jumlah molnya, dan memakai hukum Boyle untuk mencari volume gas yang baru.
- 1Apa itu materiBerat seorang astronaut di Bulan hanya seperenam beratnya di Bumi, tetapi massanya sama sekali tidak berubah.
- 2Partikel dalam zat padat, cair, dan gasMolekul nitrogen di udara sekitarmu pada 30 °C bergerak sekitar 519 m/s, lebih cepat daripada pesawat penumpang.
- 3Melebur dan membekuGelas beker berisi es yang dihangatkan udara ruangan tetap tepat pada 0 °C selama lebih dari setengah jam saat es melebur.
- 4Menguap dan mendidihDi Leadville, Colorado, pada ketinggian sekitar 3100 m, tekanan udara sekitar 68 kPa dan air mendidih pada sekitar 90 °C.
- 5Kurva pemanasanMengubah 135 g es bersuhu −15 °C menjadi uap bersuhu 120 °C memerlukan 416 kJ, dan 305 kJ di antaranya habis untuk mendidihkan saja.
- 6Tekanan gas dan hukum BoylePada 1662 Robert Boyle memampatkan udara yang terkurung sampai volumenya tinggal seperempat, dan mendapati tekanannya naik sekitar empat kali.
Sumber kursus ini (8)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 1.2 Phases and Classification of Matter (matter, three states, plasma, mass and weight, Moon 1/6, conservation of matter, sand and clouds)
- 9.2 gas laws (Boyle's law P1V1 = P2V2, syringe 15.0 mL 13.0 psi to 7.5 mL 26 psi, breathing, divers: every 33 ft of sea water adds 1 atm and halves the air volume at 33 ft, Amontons ~1700, Gay-Lussac ~1800, Charles, STP 273.15 K and 101.325 kPa, -273 °C absolute zero)
- 9.5 kinetic-molecular theory (average kinetic energy proportional to kelvin temperature, KEavg = 3/2 RT, urms = sqrt(3RT/M), N2 at 30 °C 519 m/s, O2 at -23 °C 441 m/s)
- 10.3 phase transitions (vapor pressure, normal boiling point at 1 atm = 101.3 kPa, Leadville 68 kPa about 90 °C, ΔHvap 44.01 kJ/mol at 25 °C and 40.67 kJ/mol at 100 °C, 1.5 L sweat 3600 kJ, ΔHfus 6.01 kJ/mol, ice at -12 °C staying at 0 °C while melting, CO2 sublimation 26.1 kJ/mol, frost is deposition, heating curve example 135 g ice -15 °C to steam 120 °C = 416 kJ with c ice 2.09, water 4.18, steam 1.86 J/g °C, burner turned up does not raise boiling temperature)
- NIST Chemistry WebBook phase change data (webbook.nist.gov: ethanol Tfus 159 K, Tboil 351.5 K; nitrogen Tfus 63.3 K, Tboil 77.34 K; oxygen Tfus 54.8 K, Tboil 90.2 K; mercury Tfus 234.31 K, Tboil 629.81 K; CO2 triple point 216.58 K at 5.185 bar, solid vapour-pressure equation Giauque and Egan 1937 giving 194.7 K at 1 atm)
- USGS Water Science School, Water Density (0.99987 g/cm³ at 0 °C, 1.00000 at 4 °C, 0.95865 at 100 °C; ice about 9% less dense)
- Britannica, Boyle's law (Robert Boyle 1662, air compressed by mercury; Edme Mariotte 1676)
- Boyle's 1662 table (48 spaces at 29 2/16 in, 12 spaces at 117 9/16 in of mercury) as reprinted in J. Appl. Physiol. 87 (1999) 1543.
Diperiksa: 2026-10-17