Kalor peleburan

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 sebagai 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 (), sementara panas peleburan molar () 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. Helium-3 mempunyai entalpi peleburan negatif pada suhu di bawah 0,3 K. Helium-4 juga memiliki sedikit entalpi peleburan negatif di suhu bawah . Artinya, pada tekanan konstan yang sesuai, zat ini membeku dengan adanya penambahan panas. Dalam kasus He, tekanan ini berkisar antara dan .

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

Contoh

1) Untuk memanaskan 1 kg (1,00 liter) air dari memerlukan 83,6 kJ. Namun, untuk melelehkan es juga diperlukan energi Untuk memanaskan 1 kg es krim dari memerlukan:

(1) $333,55\text{J/g (panas peleburan es)}=333,55\text{kJ/kg}=333,55\text{kJ untuk melelehkan 1 kg es}$

DITAMBAH

(2) $4,18\text{J/(g}\cdot \text{K})\times 20K=4,18\text{kJ/(kg}\cdot \text{K})\times 20K=83,6\text{kJ untuk menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 20K}$

$=417,15\text{kJ}$

Jadi satu bagian air pada akan mendinginkan hampir tepat 4 bagian air dari menjadi .

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:

$50\text{kW}=50\text{kJ/s}=180000\text{kJ/h}$

$180000\text{kJ/h}\times \frac{1\text{mol}\cdot \text{Si}}{50,21\text{kJ}}\times \frac{28\text{g}\cdot \text{Si}}{1\text{mol}\cdot \text{Si}}\times \frac{1\text{kg}\cdot \text{Si}}{1000\text{g}\cdot \text{Si}}=100,4\text{kg/h}$

Prediksi kelarutan

Panas peleburan dapat juga digunakan untuk memperkirakan kelarutan untuk padatan dalam larutan. Melalui larutan ideal yang disediakan, diperoleh fraksi mol $(x_2)$ solut pada kejenuhan adalah fungsi panas peleburan, titik lebur padatan $(T_{𝑓𝑢𝑠})$ dan suhu $(T)$ larutan:

$\ln x_2=-\frac{\Delta H_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }}{R}(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_{𝑓𝑢𝑠}})$

Di sini, $R$ adalah tetapan gas. Contohnya, kelarutan parasetamol dalam air pada diprediksi adalah:

$x_2=\exp (-\frac{28100{\text{ J mol}}^{-1}}{8,314{\text{ J K}}^{-1}{\text{ mol}}^{-1}}(\frac{1}{298}-\frac{1}{442}))=0,0248$

Ini sama dengan kelarutan dalam gram per liter:

$\frac{0,0248\ast \frac{1000\text{ g}}{18,053{\text{ mol}}^{-1}}}{1-0,0248}\ast 151,17{\text{ mol}}^{-1}=213,4$

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

Bukti

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

${\mu }_{padat}^{\circ }={\mu }_{cair}^{\circ }$

atau

${\mu }_{padat}^{\circ }={\mu }_{cair}^{\circ }+RT\ln X_2$

dengan $R$ tetapan gas dan $T$ suhu.

Penataan ulang menghasilkan:

$RT\ln X_2=-({\mu }_{cair}^{\circ }-{\mu }_{padat}^{\circ })$

dan karena

$\Delta G_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }={\mu }_{cair}^{\circ }-{\mu }_{padat}^{\circ }$

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

$RT\ln X_2=-(\Delta G_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ })$

Aplikasi persamaan Gibbs–Helmholtz:

${\left(\frac{\partial (\frac{\Delta G_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }}{T})}{\partial T}\right)}_p=-\frac{\Delta H_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }}{T^2}$

akhirnya menghasilkan:

$\left(\frac{\partial (\ln X_2)}{\partial T}\right)=\frac{\Delta H_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }}{R{T}^2}$

atau:

$\partial \ln X_2=\frac{\Delta H_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }}{R{T}^2}\ast \delta T$

dan dengan integrasi:

${\int }_{X_2=1}^{X_2=x_2}\delta \ln X_2=\ln x_2={\int }_{T_{𝑓𝑢𝑠}}^T\frac{\Delta H_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }}{R{T}^2}\ast \Delta T$

diperoleh hasil akhir:

$\ln x_2=-\frac{\Delta H_{𝑓𝑢𝑠}^{\circ }}{R}(\frac{1}{T}-\frac{1}{T_{𝑓𝑢𝑠}})$

Lihat juga

• Panas penguapan
• Kapasitas kalor
• Database termodinamika untuk zat murni
• Metode Joback (Estimasi panas peleburan dari struktur molekul)
• Kalor laten

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 28026102 (2025-10-16T16:29:35Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.