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 Templat:Convert 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 (Templat:Lang-en), sementara panas peleburan molar (Templat:Lang-en) 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.Templat:Sfn Helium-3 mempunyai entalpi peleburan negatif pada suhu di bawah 0,3 K. Helium-4 juga memiliki sedikit entalpi peleburan negatif di suhu bawah Templat:Convert. Artinya, pada tekanan konstan yang sesuai, zat ini membeku dengan adanya penambahan panas.Templat:Sfn Dalam kasus Templat:SupHe, tekanan ini berkisar antara Templat:Convert dan Templat:Convert.^[1]

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	Templat:Convert	264–289^[2]
asam stearat	47,54	198,91
Parafin (Templat:Chem2)	47,8-52,6	200–220

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

Contoh

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

(1)

333, 55 J/g (panas peleburan es) = 333, 55 kJ/kg = 333, 55 kJ untuk melelehkan 1 kg es

DITAMBAH

(2)

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

= 417, 15 kJ

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

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 kW = 50 kJ/s = 180 000 kJ/h

180 000 kJ/h \times \frac{1 mol \cdot Si}{50, 21 kJ} \times \frac{28 g \cdot Si}{1 mol \cdot Si} \times \frac{1 kg \cdot Si}{1 000 g \cdot Si} = 100, 4 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 $(T_{𝑓 𝑢 𝑠})$ dan suhu $(T)$ larutan:

\ln x_{2} = - \frac{Δ H_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ}}{R} (\frac{1}{T} - \frac{1}{T_{𝑓 𝑢 𝑠}})

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

x_{2} = \exp (- \frac{28 100 {J mol}^{- 1}}{8, 314 {J K}^{- 1} {mol}^{- 1}} (\frac{1}{298} - \frac{1}{442})) = 0, 0248

Ini sama dengan kelarutan dalam gram per liter:

\frac{0, 0248 * \frac{1 000 g}{18, 053 {mol}^{- 1}}}{1 - 0, 0248} * 151, 17 {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.^[3]

Bukti

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

μ_{p a d a t}^{\circ} = μ_{c a i r}^{\circ}

atau

μ_{p a d a t}^{\circ} = μ_{c a i r}^{\circ} + R T \ln X_{2}

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

Penataan ulang menghasilkan:

R T \ln X_{2} = - (μ_{c a i r}^{\circ} - μ_{p a d a t}^{\circ})

dan karena

Δ G_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ} = μ_{c a i r}^{\circ} - μ_{p a d a t}^{\circ}

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

R T \ln X_{2} = - (Δ G_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ})

Aplikasi persamaan Gibbs–Helmholtz:

{(\frac{\partial (\frac{Δ G_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ}}{T})}{\partial T})}_{p} = - \frac{Δ H_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ}}{T^{2}}

akhirnya menghasilkan:

(\frac{\partial (\ln X_{2})}{\partial T}) = \frac{Δ H_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ}}{R T^{2}}

atau:

\partial \ln X_{2} = \frac{Δ H_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ}}{R T^{2}} * δ T

dan dengan integrasi:

\int_{X_{2} = 1}^{X_{2} = x_{2}} δ \ln X_{2} = \ln x_{2} = \int_{T_{𝑓 𝑢 𝑠}}^{T} \frac{Δ H_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ}}{R T^{2}} * Δ T

diperoleh hasil akhir:

\ln x_{2} = - \frac{Δ H_{𝑓 𝑢 𝑠}^{\circ}}{R} (\frac{1}{T} - \frac{1}{T_{𝑓 𝑢 𝑠}})

Lihat juga

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

Referensi

Templat:Reflist

Daftar pustaka

Templat:Keadaan materi

↑ Templat:Cite journal
↑ Ibrahim Dincer and Marc A. Rosen. Thermal Energy Storage: Systems and Applications, page 155
↑ Templat:Cite journal

[Hoffer-1] Templat:Cite journal

[IDMA-2] Ibrahim Dincer and Marc A. Rosen. Thermal Energy Storage: Systems and Applications, page 155

[3] Templat:Cite journal

[1]

[2]

[3]

Kalor peleburan

Daftar isi

Contoh

Prediksi kelarutan

Bukti

Lihat juga

Referensi

Daftar pustaka

Menu navigasi

Kalor peleburan

Contoh

Prediksi kelarutan

Bukti

Lihat juga

Referensi

Daftar pustaka

Menu navigasi

Pencarian