Benarkah Wujud Zat Hanya Ada 3?

  • by

Dari kecil hingga saat ini, ada berapa wujud zat yang kalian tahu? Apakah hanya padat, cair dan gas? Atau, adakah yang lain?

Pernah nggak sih terlintas dibenak kalian, sebuah benda, misalnya es, (air yang membeku karena didinginkan), yang wujudnya padat bisa berubah jadi cair jika dipanaskan, dan jika dipanaskan lebih lanjut akan menjadi gas. Nah, apa yang akan terjadi jika gas dipanaskan lebih lanjut? Atau apa yang akan terjadi jika es yang padat tadi didinginkan hingga mendekati suhu mutlak?

Setiap zat, baik berupa unsur ataupun senyawa, memiliki wujud alami. Wujud tersebut adalah bagaimana zat tersebut tampak dalam suhu sehari-hari dan kondisi biasa. Misalnya emas berwujud padat, air berwujud cair, dan oksigen berwujud gas.

Suatu zat bisa berubah dari satu wujud zat ke wujud yang lainnya. Untuk melakukan perubahan tersebut, zat perlu memperoleh ataupun melepaskan energi atau panas, atau mengalami perubahan tekanan. Contoh paling dekat adalah air yang membeku menjadi es sewaktu didinginkan, dan menjadi gas−uap air−ketika dipanaskan. Setiap zat dapat melakukan perubahan wujud. Masing-masing zat dapat berubah wujud pada suhu tertentu dengan tekanan normal.

Ketika suatu zat berubah wujud, seperti air cair yang berubah menjadi es yang padat, atau menjadi uap air, zat itu masih sama. Sama-sama air, wujudnya saja yang berubah. Ketika keadaannya seperti itu berarti tidak ada reaksi kimia yang terlibat. Atom-atom suatu zat semata mengelompok rapat atau tercerai-berai.

Ketika suatu zat memiliki wujud gas, berarti semua tautan zat telah terputus. Zat dengan wujud gas dapat menyebar untuk mengisi wadah apapun sehingga tidak memiliki bentuk ataupun volume yang tetap, tidak juga besaran ruang yang diisi. Molekul-molekul gas melesat bebas dalam ruang yang tersedia, bergerak dengan lintasan lurus bagai bola biliar dalam ruang tiga dimensi, tidak dua dimensi seperti di meja datar. Molekul-molekul gas melesat ke sana-sini sampai menabrak sesuatu, misalnya molekul lain atau dinding wadah, dan apabila itu terjadi, molekul tersebut akan terpental, lagi-lagi bagai bola biliar.

Gas bisa dimampatkan, yang menunjukan bahwa ada banyak ruang kosong di antara atom-atom dan molekul gas. Sewaktu kita memampatkan gas, rasanya bagaikan pegas. Coba tempatkan jarimu di ujung selang pompa sepeda, dan rasakan sifat pegas pada gas di dalam pompa sewaktu kamu menekan pendorong pompa. Bila kamu pertahankan jarimu di sana, sewaktu melepaskan pendorong pompa, jarimu akan terlontar lepas. Sifat bagaikan pegas yang terasa itu disebut “tekanan”.

Tekanan adalah efek jutaan molekul udara dalam pompa yang mendesak pendorong pompa (dan seluruh bagian pompa, namun pendorong merupakan satu-satunya bagian yang dapat bergerak memberi tanggapan). Pada tekanan tinggi, desakan terjadi degan laju yang lebih tinggi. Tekanan terjadi bila molekul gas dalam jumlah yang sama terkungkung dalam volume yang lebih kecil (misal ketika mendorong pompa sepeda). Tekanan juga terjadi bila kita menaikkan suhu, yang menyebabkan molekul gas gas melejit lebih cepat.

Berbeda dengan gas yang bergerak bebas, molekul-molekul cairan justru saling terikat, dengan ikatan yang sangat lemah. Ini memberi kemampuan pada zat untuk mengalir menjadi bentuk apa pun, dengan volumenya yang tetap. Cairan mirip dengan gas, dalam hal molekul-molekulnya bergerak ke sana-sini atau mengalir. Namun molekul cairan jauh lebih berdekatan dibandingkan molekul gas.

Bila kita menempatkan gas dalam tangki tertutup, gas mengisi setiap sudut dan lekuk dalam tangki sampai ke atas. Volume gas dengan cepat mengembang sehingga memenuhi seluruh tangki. Cairan juga mengisi tiap sudut dan lekuk, namun hanya sampai tingkat tertentu. Cairan dalam jumlah tertentu, tidak seperti gas dalam jumlah yang sama, mempertahankan volume yang tetap, dan gravitasi menariknya ke bawah, sehingga cairan hanya mengisi sebanyak ruang yang dibutuhkan dalam tangki, dari atas ke bawah. Itu karena molekul cairan tetap berdekatan.

Benda padat bahkan tak mencoba memenuhi ruang tangki−dia mempertahankan bentuk. Atom-atom atau molekul-molekul suatu zat berikatan satu sama lain dalam jejaring yang kaku. Ini menjadikan zat berbentuk dan bervolume tetap.

Pernahkah terlintas di benak kalian pertanyaan seperti ini, ketika es kita panaskan, maka esnya akan mencair. Jika air yang cair kita panaskan, akan menguap menjadi gas (dalam hal ini membentuk uap air). Nah, bagaimana jika gas itu dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi? Atau, es didinginkan pada suhu yang sangat rendah mendekati suhu mutlak? Hmm… Ternyataa. masih ada 2 wujud zat. Dua wujud zat yang bisa menjawab kedua pertanyaan itu.

Wujud zat tersebut adalah plasma dan Bose-Einstein Condensate.

Plasma, atau yang kadang kita kenal dengan sebutan gas yang berpijar, terjadi ketika gas menjadi sangat panas sehingga atom-atomnya kehilangan elektron. Elektron yang lepas membuat zarah yang bermuatan. Matahari, kilat, aurora, terbuat dari plasma. Unsur apapun bisa berwujud plasma asal kondisi energi tingginya cukup.

Untuk masuk ke konsep Bose-Einstein Condensate, pertama kita perlu tahu kalau suhu itu berkorelasi dengan gerak partikel. Ketika suhu sangat tinggi, partikel bergerak bebas dan sangat cepat, sedangkan ketika suhunya menurun, maka gerakan partikelnya akan ikut turun alias gerakan partikelnya melambat. Ketika gerakan partikel melambat, energinya berada pada tingkat yang paling rendah.

Nah, pada konsep dualisme partikel, ketika suatu zat atau partikel bergerak dengan kecepatan tertentu, maka zat atau partikel tersebut mempunyai sifat gelombangnya. Gelombang-gelombang itu bisa saling overlap atau terjadi interferensi gelombang. Ketika terjadi overlap, muncul sifat baru yang wujudnya berbeda dengan wujud yang lain. Wujud itu disebut Bose-Einstein Condensate.

Sumber :

[1] Daniels, Patricia, Tom Jackson, dan Christina Wilsdon. Sainsipedia. Jakarta : Kepustakaan Populer Gramedia.

[2] Dawkins, Richard. The Magic of Reality. Ebook. https://ebooks.gramedia.com/id/buku/magic-of-reality.

[3] Dwandaru, Wipsar Sunu Brams. Kondensasi Bose-Einstein. Diakses pada 13 Agustus 2021.

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 0 / 5. Banyaknya vote: 0

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Baca juga:
Artikel Berhubungan:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *