Perubahan Wujud Zat Berdasarkan Teori Partikel

Pada musim kemarau, cuaca terasa begitu terik sehingga kita jadi mudah merasa dahaga. Salah satu pilihan yang paling sering dipilih oleh kebanyakan orang untuk mengatasi dahaga di cuaca yang terik adalah dengan meminum air es. Lalu bagaimana es bisa terbentuk? Es yang biasanya digunakan sebagai minuman, dibentuk melalui proses pembekuan. Air yang dimasukkan ke dalam freezer lama kelamaan akan berubah menjadi es. Perhatikanlah bagaimana wujud dari es yang baru dikeluarkan dari freezer, keras bukan? Mengapa air bisa berubah wujud menjadi keras?

Dalam fisika terdapat 4 wujud benda, yaitu padat, cair, gas dan plasma ^[1], namun saat ini plasma belum banyak dibahas di bangku sekolah. Masing-masing dari benda tersebut memiliki karakteristik tersendiri. Perbedaan yang paling menonjol dari ketiga wujud gas ini (minus plasma) adalah susunan partikel yang mengkonstruksi masing-masing zat.

Wujud Zat Padat

Pernahkah kalian mencoba mengunyah es? Keras bukan? Hal ini disebabkan karena es merupakan wujud padat dari air. Es bisa dikategorikan benda padat sebab susunan partikelnya sangat rapat serta memiliki ikatan tarik menarik antar molekul yang besar. Susunan partikel yang rapat serta gaya tarik antar molekul yang besar inilah yang membuat es menjadi zat yang keras dan tidak mudah dipecahkan.

Ciri lain dari benda padat yang dapat diamati adalah bentuknya yang selalu tetap dimanapun benda itu diletakkan. Hal ini dipengaruhi oleh susunan partikel benda padat yang teratur sehingga bentuk dari benda padat tidak mudah berubah.

Wujud Zat Cair

Kalian tentu pernah menuang air dari botol ke dalam gelas, amatilah bentuk air tersebut. Apa yang terjadi? tentu saja air yang semula berbentuk botol sebab berada dalam wadah berupa botol, akan berubah bentuk menjadi gelas. Hal ini disebabkan salah satu ciri yang dimiliki benda cair adalah menempati ruang sehingga bentuknya akan berubah sesuai dengan bentuk wadahnya.

Zat cair dapat berubah-ubah bentuk sesuai dengan tempatnya sebab zat cair memiliki susunan partikel yang tidak begitu teratur serta gaya tarik menarik antar molekulnya yang tidak terlalu kuat sehingga benda cair dapat dengan mudah menempati suatu ruang. Meskipun demikian partikel-partikel air tetap berada dalam satu kesatuan sehingga volumenya tetap meskipun bentuknya berubah-ubah.

Wujud Zat Gas

Coba semprotkan pewangi disalah satu sudut ruang, lalu tunggulah beberapa saat, tentu saja tak lama kemudian aroma wanginya akan menyebar keseluruh ruangan. Hal ini disebabkan karena zat berbentuk gas bisa bergerak bebas. Mengapa demikian?

Partikel yang terdapat pada suatu zat berbentuk gas, tersusun secara acak serta memiliki ikatan yang sangat lemah. Karena gaya tarik menarik yang ada diantara partikel sangat lemah, menyebabkan benda gas dapat bergerak dengan bebas. Hal ini pulalah yang menyebabkan volume gas disuatu tempat berubah-ubah.

Perubahan Wujud Zat

Meskipun memiliki karakteristik masing-masing, zat dapat berubah bentuk dari satu jenis ke jenis yang lain. Ada 6 jenis perubahan wujud zat yang dikenal dalam Fisika, namun pada dasarnya hanya ada dua penyebab yang membuat zat mengalami perubahan wujud. Kedua penyebab itu adalah pemanasan dan pendinginan. Untuk lebih memahami bagaimana suatu benda dapat berubah wujud dari satu ke wujud yang lain, mari kita lihat gambar berikut.

1. Mencair (melting), merupakan perubahan wujud zat dari bentuk padat menjadi cair. Hal ini disebabkan oleh faktor pemanasan. Contoh nyata dalam kehidupan sehari-hari adalah lilin yang terbakar, mentega yang mencair ketika dipanaskan, juga coklat yang meleleh ketika dijemur.
2. Membeku (freezing), merupakan perubahan wujud zat dari bentuk cair menjadi padat. Hal ini disebabkan oleh faktor pendinginan. Suhu yang berada dibawah titik beku suatu benda mampu membuat benda yang berwujud cair menjadi padat. Contohnya, suhu 0ᵒ mampu membuat air yang berwujud cair menjadi es yang berwujud padat.
3. Menguap (vaporization), merupakan perubahan wujud zat dari bentuk cair menjadi gas. Contohnya, ketika menjemur baju, perlahan-lahan air yang ada dikain akan menguap sehingga kain menjadi kering. Contoh lainnya adalah pada proses penyemprotan parfum. Zat cair yang kita semprotkan akan berubah menjadi uap sehingga aroma wanginya bisa menyebar.
4. Mengembun (condensation), merupakan perubahan wujud zat dari gas menjadi cairan. Hal ini disebabkan karena proses pendinginan. Proses mengembun dapat kita amati melalui proses turunnya air hujan ke bumi. Air yang sebelumnya telah berubah menjadi uap akan naik ke atas dan berubah menjadi awan, selanjutnya awan yang telah terbentuk akan mengalami proses kondensasi sehingga molekul air yang berbentuk gas akan turun menjadi butiran-butiran air ke bumi.
5. Sublimasi (sublimation) merupakan proses perubahan wujud zat dari padat menjadi gas. Hal ini bisa diamati pada kapur barus yang perlahan-lahan akan habis disebabkan menguap.
6. Menghablur (desublimation/deposition), merupakan proses perubahan wujud zat dari bentuk gas menjadi padat tanpa melalui proses perubahan menjadi cair terlebih dahulu. Sebagai contoh adalah proses terbentuknya salju.

Lalu mengapa zat-zat tersebut bisa berubah wujud? Bagaimana hubungannya dengan teori partikel?
Ketika suatu zat dipanaskan, partikel-partikel penyusun suatu zat akan bergerak lebih cepat disebabkan kalor yang diterimanya. Karena pergerakan partikel yang terus menerus, menyebabkan ikatan yang terjadi diantara partikel tersebut menjadi lebih lemah. Sebagai akibatnya, partikel penyusun akan lebih mudah berpindah tempat sehingga benda tersebut akan berubah wujud dari padat menjadi cair, dari cair menjadi gas, atau bahkan dari padat menjadi gas.

Begitu juga sebaliknya, ketika suatu zat didinginkan, akan menyebabkan partikel melepas kalor. Partikel yang melepas kalor akan kehilangan energi untuk bergerak sehingga partikel akan menjadi lebih tenang. Partikel yang sudah tidak bergerak akan membentuk ikatan partikel yang kuat dan lebih sulit dipatahkan sehingga zat tersebut akan berubah wujud, dari cair menjadi padat, atau dari gas menjadi cair atau bahkan dari gas menjadi padat.