Contoh Perubahan Fisika: Pengertian, Jenis, Ciri-Ciri, dan Perbedaannya dengan Perubahan Kimia

Liputan6.com, Jakarta Di kehidupan sehari-hari, kita sering menjumpai berbagai contoh perubahan fisika tanpa benar-benar menyadarinya. Mulai dari es batu yang mencair di gelas hingga pakaian basah yang mengering di bawah sinar matahari, semuanya merupakan fenomena perubahan fisika yang terjadi di sekitar kita.

Perubahan fisika adalah perubahan pada sampel materi di mana beberapa sifat material berubah, tetapi identitas materi tersebut tidak ikut berubah. Memahami beragam contoh perubahan fisika menjadi hal penting dalam mempelajari ilmu sains, terutama bagi siswa tingkat menengah yang sedang mendalami konsep dasar kimia dan fisika.

Perubahan fisika merupakan perubahan yang memengaruhi bentuk suatu zat kimia, tetapi bukan komposisi kimianya. Dilansir dari Wikipedia, secara umum perubahan fisika bersifat reversibel dan dapat dikembalikan menggunakan cara-cara fisik. Pembahasan berikut mengupas tuntas pengertian, jenis, ciri-ciri, hingga daftar contoh perubahan fisika yang kerap dijumpai dalam keseharian.

Perubahan fisika merujuk pada transformasi yang memengaruhi satu atau lebih sifat fisik suatu zat tanpa mengubah komposisi kimianya. Dengan kata lain, meskipun tampilan suatu benda berubah, misalnya dari padat menjadi cair, perubahan ini dapat melibatkan variasi dalam wujud, bentuk, atau ukuran dan sering kali dapat dibalikkan, tidak seperti perubahan kimia yang menciptakan zat baru. Konsep ini menjadi fondasi penting dalam memahami bagaimana materi berinteraksi di dunia nyata, baik di laboratorium, industri, maupun dalam kehidupan sehari-hari.

Sebagaimana dikutip dari Dictionary.com, perubahan fisika adalah perubahan pada sifat fisik suatu zat yang umumnya bersifat reversibel, mencakup karakteristik seperti bentuk, ukuran, dan warna. Sifat-sifat fisik lain yang dapat berubah meliputi tekstur, fleksibilitas, kepadatan, dan massa. Hal ini menegaskan bahwa selama tidak ada ikatan kimia baru yang terbentuk atau terputus, suatu perubahan tetap digolongkan sebagai perubahan fisika.

Mengacu pada Chemistry LibreTexts, perubahan fisika terbatas pada perubahan yang menghasilkan perbedaan tampilan tanpa mengubah komposisi, di mana terdapat perbedaan dalam penampakan, aroma, atau tampilan sederhana dari suatu sampel materi. Sebagai contoh sederhana, bentuk suatu objek dapat diubah namun objek tersebut tetap memiliki komposisi kimia yang sama, seperti ketika uang kertas dilipat, secara kimiawi uang tersebut tetap sama.

Wilhelm Ostwald, penerima Nobel Kimia, dikutip dari SearchQuotes menyatakan, "Fakta yang diketahui bahwa bentuk suatu zat tertentu, misalnya air, beserta sifat-sifatnya dapat berubah tanpa perubahan komposisi, ditangani oleh pandangan formal bahwa yang terlibat adalah proses fisik, bukan kimiawi."

Mengenali ciri-ciri perubahan fisika sangat membantu untuk membedakannya dari perubahan kimia. Merujuk CK-12 Foundation, perubahan fisika adalah perubahan pada sampel materi di mana beberapa sifat material berubah, tetapi identitas materi tidak ikut berubah, dan perubahan fisika dapat diklasifikasikan lebih lanjut sebagai reversibel atau ireversibel. Berikut adalah ciri-ciri utama perubahan fisika.

1. Tidak Terbentuk Zat Baru — Dalam perubahan fisika, zat tidak mengubah komposisi kimianya dan tidak ada zat baru yang tercipta. Komposisi materi tetap sama sebelum dan sesudah perubahan terjadi, meskipun penampilannya mungkin berbeda secara signifikan.
2. Bersifat Reversibel — Es batu yang meleleh dapat dibekukan kembali, sehingga pencairan merupakan perubahan fisika yang reversibel, dan perubahan fisika yang melibatkan perubahan wujud semuanya bersifat reversibel. Meskipun demikian, perubahan fisika yang melibatkan perubahan wujud secara teoritis reversibel, meski secara praktis bersifat ireversibel dalam beberapa kasus karena kehilangan atau penyebaran materi.
3. Hanya Mengubah Sifat Fisik Zat — Perubahan fisika melibatkan perubahan pada sifat fisik, termasuk pelelehan, transisi ke gas, perubahan kekuatan, perubahan daya tahan, perubahan bentuk kristal, tekstur, bentuk, ukuran, warna, volume, dan kepadatan. Semua aspek ini bersifat fisis, bukan kimiawi.
4. Tidak Terjadi Reaksi Kimia — Perubahan fisika melibatkan perubahan pada wujud fisik tanpa mengubah komposisi zat, sehingga identitas material tetap terjaga. Tidak ada ikatan kimia yang terputus maupun terbentuk selama proses berlangsung.
5. Struktur Molekul Tetap Sama — Sebagaimana dilaporkan National Geographic Education, perubahan fisika mengubah bentuk suatu zat tetapi bukan struktur molekulnya, seperti es batu yang mencair menjadi air cair, di mana atom-atom bergerak lebih cepat dan lebih berjauhan dalam bentuk cair, namun kedua bentuk tetap tersusun atas dua atom hidrogen dan satu atom oksigen atau H₂O.

Perubahan fisika mencakup beberapa jenis perubahan wujud zat yang dipengaruhi oleh faktor seperti suhu, tekanan, dan gaya eksternal. Berdasarkan penjelasan Pearson, perubahan fase merupakan contoh penting dari perubahan fisika reversibel, yakni pencairan atau peleburan, pembekuan, kondensasi, penguapan, sublimasi, dan deposisi. Berikut enam jenis perubahan fisika yang paling umum dijumpai.

1. Mencair (Melting) — Mencair adalah peristiwa perubahan wujud zat dari padat menjadi cair karena penyerapan energi panas. Ketika es batu mencair, bentuknya berubah seiring kemampuannya untuk mengalir, namun komposisinya tidak berubah, dan pencairan merupakan contoh perubahan fisika. Contoh lainnya adalah lilin yang meleleh dan mentega yang dipanaskan.
2. Membeku (Freezing) — Membeku merupakan kebalikan dari mencair, yaitu perubahan wujud dari cair menjadi padat. Perubahan wujud lainnya mencakup penguapan (cair menjadi gas), pembekuan (cair menjadi padat), dan kondensasi (gas menjadi cair). Contoh paling umum adalah air yang dimasukkan ke dalam freezer hingga menjadi es batu, di mana zat melepaskan energi panasnya.
3. Menguap (Vaporization) — Menguap adalah perubahan wujud dari cair menjadi gas yang memerlukan energi panas. Ketika air cair dipanaskan, ia berubah menjadi uap air, namun meskipun sifat fisiknya telah berubah, molekulnya tetap sama persis seperti sebelumnya — setiap molekul air masih mengandung dua atom hidrogen dan satu atom oksigen yang terikat secara kovalen. Proses evaporasi ini kerap dijumpai saat menjemur pakaian basah atau memasak air hingga mendidih.
4. Mengembun (Condensation) — Mengembun adalah perubahan wujud dari gas menjadi cair yang terjadi karena pelepasan energi panas. Fenomena kondensasi ini mudah diamati pada pagi hari ketika butiran air terbentuk di permukaan dedaunan, atau saat dinding luar gelas berisi air es menjadi basah karena uap air di udara mengembun.
5. Menyublim (Sublimation) — Menyublim adalah perubahan wujud dari padat langsung menjadi gas tanpa melewati fase cair. Contoh klasik adalah kapur barus yang lama-kelamaan mengecil dan habis di dalam lemari pakaian. Selain itu, es kering (dry ice) yang merupakan karbon dioksida padat juga menyublim menjadi gas pada suhu ruang.
6. Mengkristal atau Deposisi — Mengkristal adalah perubahan wujud dari gas menjadi padat yang disertai pelepasan energi panas. Contohnya adalah terbentuknya salju dari uap air di atmosfer saat suhu turun drastis, serta pembentukan bunga es di dalam freezer.

Berbagai contoh perubahan fisika sesungguhnya sangat dekat dengan aktivitas harian kita, mulai dari dapur hingga lingkungan alam terbuka. Contoh perubahan fisika meliputi pelarutan suatu zat terlarut, pencampuran zat, dan pengubahan bentuk atau wujud suatu objek, seperti meremas kaleng. Sebagaimana dikutip dari Pearson, kata kunci penting yang terkait dengan perubahan fisika mencakup pencampuran, pencincangan, pemotongan, perobekan, pemecahan, dan penghancuran. Berikut daftar contoh perubahan fisika yang sering dijumpai.

1. Mencairnya es batu menjadi air — Es batu yang didiamkan di suhu ruang akan meleleh menjadi air cair. Wujudnya berubah, tetapi secara kimiawi tetap H₂O.
2. Mendidihnya air menjadi uap — Air yang dipanaskan hingga 100°C akan menguap, namun ketika air dipanaskan hingga mendidih, komposisi air tidak berubah, zat tersebut masih memiliki dua molekul hidrogen dan satu molekul oksigen.
3. Membekukan air menjadi es — Ketika air cair (H₂O) membeku menjadi wujud padat (es), tampilannya berubah, namun perubahan ini hanya bersifat fisik karena komposisi molekul penyusunnya tetap sama.
4. Melarutkan gula ke dalam air — Saat gula dilarutkan dalam air, gula tampak menghilang namun sebenarnya hanya terlarut. Perubahan ini dapat dengan mudah dibalik dengan menguapkan air dari larutan, sehingga kristal gula akan tertinggal kembali.
5. Meremas kertas menjadi bola — Kertas yang diremas berubah bentuk, tetapi merobek atau meremas kertas tidak mengubahnya menjadi sesuatu selain kertas, zat yang ada sebelum kita mulai merobek tetaplah kertas saat kita selesai.
6. Memotong kayu menjadi potongan kecil — Kayu yang dipotong hanya berubah ukuran dan bentuknya saja. Substansinya tetap kayu, sehingga termasuk dalam contoh perubahan fisika.
7. Mengampelas kayu — Mengacu pada National Geographic Education, sebongkah kayu mungkin terasa kasar saat diraba, tetapi menggosok kayu dengan ampelas membuat permukaannya halus sehingga tidak lagi terasa kasar, sedangkan kayu itu sendiri tidak berubah selama pengamplasan menjadi material baru.
8. Sublimasi kapur barus — Kapur barus yang disimpan di lemari pakaian lama-kelamaan mengecil dan habis karena berubah dari padatan menjadi gas secara langsung.
9. Embun pagi pada dedaunan — Uap air di udara mengembun menjadi butiran air di permukaan daun atau rumput saat suhu turun pada dini hari.
10. Melelehkan mentega di wajan — Mentega padat yang dipanaskan akan mencair, tetapi zat kimianya tetap sama. Proses ini juga bisa dibalik dengan mendinginkannya kembali.
11. Proses tempa baja menjadi pisau — Menurut Wikipedia, contoh perubahan fisika adalah proses tempa baja untuk membentuk bilah pisau, di mana baja kosong dipanaskan dan ditempa berulang kali sehingga mengubah kekerasan baja, fleksibilitasnya, dan kemampuannya mempertahankan ketajaman. Meskipun sifat fisiknya berubah drastis, secara kimia baja tetap merupakan baja.
12. Memanaskan logam hingga menyala — Sepotong logam dapat dipanaskan dalam api hingga menyala, tetapi logam tersebut tetap merupakan material yang sama sebelum pemanasan dan setelah pendinginan.
13. Mengiris roti atau memotong sayuran — Aktivitas memasak seperti memotong bahan makanan hanya mengubah ukuran dan bentuk tanpa mengubah komposisi kimianya, sehingga termasuk contoh perubahan fisika di lingkungan dapur.
14. Mencampur warna cat — Saat dua warna cat dicampurkan, warna baru yang dihasilkan merupakan perubahan tampilan semata. Komposisi kimia cat tidak mengalami reaksi sehingga dikategorikan sebagai perubahan fisika.
15. Menguapnya genangan air di jalan — Genangan air yang terkena sinar matahari akan menguap seiring meningkatnya suhu, namun zat yang terbentuk tetaplah H₂O dalam bentuk gas.

Baca juga: Macam-Macam Gaya dalam Fisika dan Contohnya

Memahami perbedaan antara perubahan fisika dan perubahan kimia merupakan dasar penting dalam ilmu sains. Perubahan kimia menghasilkan zat baru, sedangkan perubahan fisika tidak. Pada perubahan fisika, identitas zat dipertahankan meskipun tampilan atau wujudnya berubah. Sementara itu, pada perubahan kimia, ikatan-ikatan antaratom terputus dan terbentuk kembali dalam konfigurasi baru, menghasilkan zat dengan sifat yang sepenuhnya berbeda.

Max Planck, penerima Nobel Fisika, dikutip dari QuotesSayings menyatakan, "Perubahan fisika terjadi secara kontinu, sementara perubahan kimia terjadi secara diskontinu. Fisika terutama berurusan dengan besaran yang bervariasi secara kontinu, sedangkan kimia terutama berurusan dengan bilangan bulat."

Dari sisi reversibilitas, perbedaan utama antara perubahan fisika dan kimia adalah bahwa perubahan fisika bersifat reversibel, sedangkan perubahan kimia biasanya tidak. Contohnya, air yang dibekukan menjadi es dapat dicairkan kembali tanpa mengubah komposisinya. Sebaliknya, kayu yang dibakar menjadi abu dan gas tidak dapat dikembalikan ke bentuk kayu semula. Gaya seperti gerakan, suhu, dan tekanan dapat menciptakan perubahan fisika, sementara perubahan kimia umumnya dipicu oleh reaksi antara dua zat atau lebih yang berbeda.

Terdapat beberapa area abu-abu antara perubahan fisika dan kimia yang kerap membingungkan. Pelarutan garam ke dalam air adalah salah satu area abu-abu tersebut: meskipun garam terdisosiasi menjadi ion natrium dan klorida, secara esensial garam tetap berada di dalam air, dan pada awalnya garam memang hanya merupakan kumpulan ion natrium dan klorida yang susunannya berubah. Selain itu, perubahan warna tidak selalu menandakan perubahan kimia — jika seseorang mengubah warna suatu zat dalam skenario non-reaksi kimia, seperti mengecat mobil, maka perubahan tersebut bersifat fisik karena komposisi mobil tidak berubah.

Baca juga: Contoh Campuran Homogen Gas, Padat, dan Cair

Pemahaman tentang perbedaan ini juga punya aplikasi praktis yang luas. Perubahan fisika memainkan peran krusial dalam material sehari-hari, memengaruhi kegunaan dan fungsionalitasnya dalam berbagai aplikasi — misalnya, memahami titik leleh sangat penting dalam proses pengawetan makanan atau manufaktur, dan dalam industri, pengendalian perubahan fisika vital untuk formulasi produk seperti farmasi di mana kelarutan memengaruhi efektivitas. Hal ini menunjukkan bahwa pemahaman tentang contoh perubahan fisika bukan sekadar teori di bangku sekolah, melainkan juga berdampak nyata pada teknologi dan kualitas hidup.

Apakah melarutkan gula dalam air termasuk perubahan fisika?

Ya, melarutkan gula dalam air dikategorikan sebagai perubahan fisika. Pelarutan merupakan perubahan fisika yang reversibel. Ketika gula dilarutkan, molekul-molekulnya menyebar di antara molekul air tanpa membentuk zat baru. Jika air diuapkan, kristal gula akan kembali tertinggal dalam bentuk aslinya.

Mengapa melelehkan es termasuk perubahan fisika, bukan perubahan kimia?

Melelehkan es termasuk perubahan fisika karena es mencair menjadi air dan berubah bentuknya, namun selama proses ini rumus kimia es yaitu H₂O tetap tidak berubah. Tidak ada ikatan kimia yang terputus atau terbentuk. Es hanya mengalami perubahan wujud dari padat menjadi cair akibat penyerapan energi panas dari lingkungan.

Apa saja contoh perubahan fisika yang paling mudah ditemukan di rumah?

Beberapa contoh perubahan fisika yang paling mudah dijumpai di rumah antara lain membekukan air menjadi es batu, mencairkan mentega di atas wajan, mengeringkan pakaian di bawah sinar matahari, mengampelas kayu, meremas kertas, dan memotong sayuran untuk memasak. Semua proses tersebut hanya mengubah bentuk, ukuran, atau wujud zat tanpa menghasilkan zat baru secara kimiawi.