Bab 4 - Jirim dan Bahan (Matter and Substance)

Analisis Perubahan Keadaan Jirim (Analysing Changes  in the States of Matter)

Teori Kinetik Jirim

Jirim (matter) ialah sesuatu bahan yang mempunyai jisim (mass) danmemenuhi ruang (occupies space). Contohnya air, gas oksigen, kerusi, pokok, ayam, bakteria dan sebagainya.

Teori kinetik jirim (the kinetic theory of matter) digunakan untuk menerangkan sifat-sifat jirim dan perubahan keadaan jirim.

Menurut teori kinetik jirim:

1. Jirim terdiri daripada zarah-zarah yang sangat seni dan diskrit (tiny particles).
2. Zarah-zarah dalam jirim sentiasa bergerak secara rawak atau bergetar setempat.
3. Kenaikan suhu pada jirim menyebabkan zarah-zarah memperoleh lebih banyak tenaga kinetik dan bergerak lebih laju.

Teori kinetik jirim dapat dijelaskan melalui fenomena resapan dan gerakan Brown.

Resapan dalam gas

Resapan (diffusion) ialah pergerakan zarah-zarah jirim dari kawasan yang berkepekatan tinggi ke kawasan yang berkepekatan rendah sehingga kedua-dua kawasan mencapai kepekatan yang sama.

Resapan boleh berlaku dalam gas, cecair dan pepejal tanpa menggunakan tenaga luar.

Kadar resapan dalam gas adalah paling cepat berbanding dengan cecair dan pepejal kerana zarah-zarah gas mempunyai tenaga kinetik yang paling tinggi (gerakan paling pantas) dan ruang di antara zarah yang paling besar.

Rajah 1(a) menunjukkan dua buah balang gas yang masing-masing berisi udara dan gas nitrogen dioksida. Gas nitrogen dioksida berwarna perang dan lebih berat daripada udara. Apabila kadbod yang mengasingkan kedua-dua gas dialih, resapan yang berlaku menyebabkan udara bercampur dengan gas nitrogen dioksida secara sekata. Kedua-dua balang gas kelihatan berwarna perang (Rajah 1(b)).

Rajah 1: Resapan gas nitrogen dioksida dalam udara.

Rajah 2: Resapan wap ammonia dan wap hidrogen klorida.

Rajah 2 menunjukkan kapas yang dibasahi oleh cecair ammonia di satu hujung tiub pembakaran dan kapas yang dibasahi oleh asid hidroklorik pekat di hujung yang satu lagi.

1. Wasap putih kelihatan terbentuk dalam balang gas berhampiran hujung tiub yang mengandungi kapas yang dibasahi oleh asid hidroklorik pekat.
2. Gas ammonia dan gas hidrogen klorida dibebaskan oleh kapas di hujung bertentangan.
3. Zarah kedua-dua bahan bergerak secara rawak dan laju. Resapan berlaku apabila kedua-dua zarah memasuki ruang antara udara.
4. Zarah ammonia yang lebih ringan meresap dengan lebih cepat dalam udara berbanding dengan zarah hidrogen klorida.
5. Oleh itu, wasap putih terbentuk pada hujung berdekatan dengan asid hidroklorik apabila kedua-dua gas itu berpadu. Sebatian yang terbentuk ialah ammonium klorida.

Kadar resapan gas bertambah apabila suhu meningkat.

Gerakan Brown

Satu sampel asap yang diperiksa menerusi mikroskop berkuasa tinggi menunjukkan zarah-zarah asap bergerak secara rawak dalam lintasan bercorak zig-zag.

Kesan ini dikenali sebagai gerakan Brown (Brownian motion) sempena nama seorang saintis yang menemuinya pada tahun 1785, iaitu Robert Brown. Beliau memerhatikan pergerakan butir debunga di atas permukaan air yang mengikuti corak rawak.

Teori kinetik jirim menerangkan gerakan Brown seperti berikut:

1. Udara terdiri daripada zarah-zarah seni yang tidak dapat dilihat melalui mikroskop.
2. Zarah-zarah udara yang bergerak secara rawak dan cepat ini menghentam zarah-zarah asap yang bersaiz lebih besar dan mengakibatkan zarah-zarah asap itu bergerak ke sana dan ke sini (pergerakan rawak).

Gerakan Brown boleh berlaku dalam semua jenis gas dan cecair.