Partikel-Partikel Berjoget: Energi Panas dan Perubahan Wujud Benda

Lantai dansa yang penuh sesak dengan pengunjung pesta semakin riuh ketika DJ memutarkan lagu dari Tiga Diva "Semua jadi Satu". Saking meriahnya, beberapa orang sampai harus menepi, memberi ruang, sembari menyoraki riang mereka yang menari di tengah-tengah ruangan dansa. Pilihan lagu yang tepat, lampu kelap-kelip, dan suara musik lantang seolah memberi suntikan "energi" dan memanaskan suasana pesta. Kira-kira seperti itu lah gambaran partikel-partikel air di dalam sebuah panci yang dipanaskan di atas kompor. Tapi, dalam hal ini suntikan energi air di dalam panci berasal dari nyala api kompor dan bukan musik seru pilihan DJ.

Suhu suatu benda dipengaruhi oleh seberapa besar energi panas (kalor) yang terkandung di dalamnya. Seperti yang kita tahu, suhu dapat diukur dengan thermometer. Namun, thermometer saja tidak dapat mengukur seberapa besar energi panas suatu benda. Hasil pengukuran thermometer yang biasanya dinyatakan dalam derajat Celcius (C) kurang lebih hanya menggambarkan rata-rata energi gerak (kinetik) partikel-partikel di dalam suatu benda (atau sistem yang diukur). Artinya, smakin tinggi derajat yang terukur, semakin aktif partikel-partikel benda tersebut bergerak, seperti ilustrasi lantai dansa di atas. Lalu, bagaimana energi panas ditentukan?

Secara teknis, energi panas atau kalor adalah jumlah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah benda (dalam gram) satu derajat Celcius lebih tinggi. Energi panas diukur dalam satuan Joule (J) seperti bentuk-bentuk energi lainnya. Umumnya iperlukan sebanyak 4.184J kalor untuk memanaskan 1g air 1C lebih tinggi. Sampai di sini, dapat dipahami bahwa penambahan energi panas lah yang menyebabkan suhu suatu benda (atau sistem) naik. Sebaliknya, kehilangan energi panas menyebabkan suhu suatu benda turun.

Penerimaan dan pelepasan energi panas atau disebut juga transfer kalor, selain dapat menyebabkan perubahan suhu, juga dapat menyebabkan perubahan wujud benda. Ambil kembali contoh air di panci yang dipanaskan di atas kompor. Jika dibiarkan cukup lama, air di dalam panci dapat habis menguap karena terus-terusan menerima kalor.

Bagaimana bisa terjadi? Bila diandaikan seperti peserta pesta, mereka yang bergerak dan menari di atas lantai dansa membutuhkan ruang yang lebih lega untuk leluasa bergerak daripada mereka yang diam. Partikel-partikel air di panci yang dipanaskan juga akan semakin aktif bergerak, bersenggolan satu-sama lain sampai perlahan mulai melepaskan diri dari wujud yang semula cair menjadi gas (uap).

 Namun, apabila air di dalam panci kita masukkan ke dalam freezer kulkas, maka kalor lama-kelamaan akan meninggalkan air di panci. Akibatnya, air akan membeku dan berubah bentuk menjadi es. Meskipun apabila air dididihkan menjadi uap dan apabila dibekukan menjadi es, uap dan es tersebut masih lah zat yang sama (air). Perubahan wujud benda yang demikian ini disebut juga perubahan fisika.