Mengapa air laut dapat menguap meskipun suhunya tidak mencapai 100 derajat celcius?

Ditulis oleh Fatah

Anda telah mengetahui bahwa air memiliki titik didih 100 C. Ketika mendidih, air berubah menjadi uap air. Akan tetapi, air dapat menguap pada suhu berapa saja, termasuk pada suhu di bawah 100 C. Sebagai contoh, pakaian basah menjadi kering ketika dijemur karena air menguap. Meskipun demikian, pakaian basah tidak akan kering jika ditempatkan dalam ruangan tertutup karena ruangan itu akan menjadi jenuh dengan uap air. Pada keadaan jenuh, proses penguapan tetap berlangsung, tetapi pada saat yang sama terjadi pengembunan dengan laju yang sama. Dengan kata lain terdapat kesetimbangan dinamis antara zat cair dengan uap jenuhnya. Tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh suatu zat disebut tekanan uap zat itu.

Besarnya tekanan uap tergantung pada jenis zat dan suhu. Zat yang memiliki gaya tarik menarik antarpartikel relatif besar berarti sukar menguap, mempunyai tekanan uap yang relatif rendah, contohnya garam, gula, glikol, dan gliserol. Sebaliknya yang memiliki gaya tarik menarik antarpartikel relatif lemah berarti mudah menguap, mempunyai tekanan uap yang relatif tinggi. Zat seperti itu dikatakan mudah menguap atau atsiri (volatile), contohnya etanol dan eter.

Tekanan uap suatu zat akan bertambah jika suhu dinaikan. Hubungan ini dapat dipahami sebagai berikut. Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik molekul-molekul cairan bertambah besar, sehingga lebih banyak molekul yang dapat meninggalkan permukaan cairan memasuki fase gas. Akibatnya, konsentrasi uap semakin besar dan dengan demikian tekanan uap semakin besar.

Perlu anda ketahui, bahwa air memang mendidih pada suhu 100⁰C. Tetapi harus diingat bahwa titik didih air yang 100⁰C hanya akan terjadi jika diukur pada tekanan 1 atm. Tekanan 1 atm ini terjadi pada ketinggian 0 meter, atau sejajar dengan tingginya permukaan laut (contoh: di pantai). Dan jangan kaget ketika kamu mendapatkan air yang mendidih di bawah suhu 100⁰C. Itu karena tekanan lingkungan tempat kamu mendidihkan air tidak 1 atm. Jika kamu orang yang suka mendaki gunung kamu pasti tahu jika di gunung air mendidih di suhu 60-70⁰C. Ini adalah penjelasan sederhana.

Penjelasan yang lebih rumit mengantarkan kita pada pengertian bahwa Mendidih terjadi karena tekanan uap jenuh larutan sama dengan tekanan luar.  Semakin atas, tekanan luar (lingkungan) semakin berkurang, sehingga hanya perlu suhu yang "lebih sedikit" agar tekanan uap larutan bisa sama dengan tekanan luar. Ingat bahwa suhu meningkatkan tekanan.

Bagaimanakah pengaruh zat terlarut terhadap tekanan uap pelarut dan tekanan uap larutan ? Jika zat terlarut bersifat volatil, maka uap di permukaan larutan terdiri atas uap pelarut dan uap zat terlarut. Akan tetapi, jika zat terlarut sukar menguap, maka uap di permukaan larutan hanya terdiri dari uap zat pelarut.

Komposisi uap di permukaan larutan telah dipelajari oleh seorang kimiawan dari Prancis, yaitu Francois Marie Raoult (1830 – 1901). Raoult menemukan bahwa tekanan uap suatu komponen bergantung pada fraksi mol komponen itu dalam larutan, dengan hubungan sebagai berikut:

Dengan, PA= tekanan uap komponen A = tekanan uap A murni             XA= fraksi mol komponen A

Jika suatu zat terlarut sukar menguap, maka uap di permukaan larutan terdiri atas uap zat pelarut saja. Jika demikian, maka tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut. Sesuai dengan hukum Raoult, tekanan uap pelarut bergantung pada fraksi molnya. Jadi, jika zat terlarut sukar menguap, maka:

Oleh karena fraksi mol pelarut < 1, maka P larutan akan lebih rendah daripada P0 pelarut. Dengan kata lain, zat terlarut yang sukar menguap akan menurunkan tekanan uap pelarut. Selisih antara tekanan uap pelarut dengan tekanan uap larutan disebut penurunan tekanan uap (∆P).

Nilai penurunan tekanan uap larutan (∆P) dapat dikaitkan dengan fraksi mol terlarut sebagai berikut. Telah diketahui bahwa Xpel + Xter = 1, sehingga Xpel = (1 – Xter), maka persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk lain sebagai berikut:

• Penurunan tekanan uap merupakan sifat koligatif larutan, artinya bahwa penurunan tekanan uap tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi (fraksi mol). Fraksi mol yang sama akan mempunyai penurunan tekanan uap yang sama pula.
• Air mengalir dari tempat yang tinggi menuju ke tempat yang lebih rendah, demikianpula halnya kalor. Kalor mengalir dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu lebih rendah. Untuk mendinginkan sebuah benda pada suhu yang normal, maka kalor benda tersebut harus dipindahkan ke tempat yang suhunya lebih rendah, misalnya udara atau air dingin.
• Kalor yang diperlukan untuk menaikkan (atau menurunkan) suhu satu kg air sebesar 1 derajad Celcius adalah satu kilo kalori (kcal). Karena itu, diperlukan sejumlah air dingin yang cukup banyak guna membuang sejumlah panas dari benda. Sayangnya air dingin tidaklah tersedia dalam jumlah yang banyak.
• Selain itu, kalor sebanyak 600 kcal diperlukan guna menguapkan satu kg air, kalor tsb. dinamakan kalor penguapan (latent heat of evaporation). Dengan perkataan lain, ketika air menguap (diuapkan), mengambil kalor dari benda tsb., sejumlah kalor yang cukup banyak dapat dibuang dari benda tersebut dibandingkan dengan jumlah kecil air. Akibatnya, benda tersebut mendingin secara efficient.
• Apabila tekanan dikurangi (atau derajat kevakuman dinaikkan), air akan menguap pada suhu yang lebih rendah. Pada tekanan yang rendah, misalnya p = 0.00622 kgf/cm2, air menguap pada suhu 0 C. Untuk mendapatkan tekanan yang rendah tsb., diperlukan sebuah pompa vakum berkapasitas besar dan berperformance yang baik. Hal ini tidaklah ekonomis.

Daftar Pustaka:

http://mind-inspire.blogspot.co.id/2010/07/mengapa-air-laut-dapat-menguap-meskipun.html

http://www.rofayuliaazhar.com/2014/10/mengapa-air-mendidih-di-bawah-100.html

https://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080826094316AA5YEDN