Pengertian Zat Padat Dalam Fisika, Sifat, Ciri, Rumus, dan Contohnya

Zat padat atau padatan (solid) adalah salah satu dari empat wujud mendasar materi (yang lainnya adalah cairan, gas, dan plasma). Dalam zat padat, partikel-partikelnya dikemas rapat. Ini ditandai dengan kekakuan struktural dan tidak berubah bentuk atau volume. Tidak seperti cairan, benda padat tidak mengalir untuk mengambil bentuk wadahnya, juga tidak mengembang untuk mengisi seluruh volume yang tersedia untuknya seperti halnya gas.

Atom-atom dalam zat padat saling terikat erat satu sama lain, baik dalam kisi geometris biasa (padatan kristal, yang meliputi logam dan es biasa) maupun kondisi tidak teratur (padatan amorf seperti kaca jendela biasa), dan biasanya energinya rendah Contoh zat pada misalnya emas, baja, kayu, pasir, batu, dan lain-lain.

Zat Padat Dalam Fisika

Zat padat tidak seperti cairan karena gaya antarmolekulnya cukup kuat untuk menahan partikel di tempatnya. Pada suhu yang cukup rendah, semua zat adalah padatan (helium adalah satu-satunya pengecualian), tetapi dalam makna suhu di mana zat padat menjadi fase stabil sangat bervariasi di antara zat-zat, dari 20 K (~ 253 ° C) untuk hidrogen hingga lebih dari 3.900 K ( 3.600 ° C) untuk karbon.

Atom atau molekul materi dalam keadaan padat pada umumnya dikompresi sekencang yang dimungkinkan oleh gaya tolak di antara mereka. Ketika benda padat dipanaskan, atom atau molekulnya memperoleh energi kinetik. Jika suhu menjadi cukup tinggi, energi kinetik ini mengatasi kekuatan yang menahan atom atau molekul di tempatnya.

Kemudian zat padat dapat menjadi cairan atau gas, atau dapat bereaksi dengan arti kimia di lingkungan. Contoh zat padat yang menjadi cair ketika dipanaskan secara bertahap yaitu air es, sedangkan es kering mengalami sublimasi langsung ke fase gas.

Pengertian Zat Padat

Zat padat adalah keadaan materi yang ditandai oleh partikel yang tersusun sedemikian rupa sehingga bentuk dan volumenya relatif stabil. Konstituen padatan cenderung lebih rapat daripada partikel dalam gas atau cairan. Alasan suatu padatan memiliki bentuk yang kaku adalah karena atom atau molekul terhubung erat melalui ikatan kimia.

Ikatan dapat menghasilkan kisi biasa (seperti terlihat pada es, logam, dan kristal) atau bentuk amorf (seperti yang terlihat pada gelas atau karbon amorf). Padatan adalah salah satu dari empat kondisi mendasar materi, bersama dengan cairan, gas, dan plasma.

 Pengertian Zat Padat Dalam Fisika Menurut Para Ahli

Adapun definisi zat padat menurut para ahli, antara lain:

Live Science

Zat padat adalah salah satu dari tiga kondisi utama materi, bersama dengan cairan dan gas. Materi adalah “benda” dari alam semesta, atom, molekul, dan ion yang membentuk semua zat fisik. Dalam zat padat, partikel-partikel ini dikemas bersama-sama dan tidak bebas untuk bergerak dalam zat tersebut.

Gerakan molekul untuk partikel dalam padatan terbatas pada getaran atom yang sangat kecil di sekitar posisi tetap mereka; oleh karena itu, padatan memiliki bentuk tetap yang sulit diubah. Padatan juga memiliki volume yang pasti; yaitu, mereka menjaga ukurannya tidak peduli bagaimana Anda mencoba mengubahnya.

Chemistry LibreTexts

Zat padat dicirikan oleh kekakuan struktural dan ketahanan terhadap perubahan bentuk atau volume. Tidak seperti cairan, benda padat tidak mengalir untuk mengambil bentuk wadahnya, juga tidak mengembang untuk mengisi seluruh volume yang tersedia untuknya seperti gas.

Sifat Zat Padat

Sifat-sifat zat padat, antara lain:

1. Parikel-partikel zat padat menempati posisi yang tetap. Apabila partikel zat padat tersebut menempati posisi yang teratur maka dinamakan kristal, sedangkan apabila partikelnya menempati posisi yang tidak teratur, maka dinamakan amorf. Posisi partikel yang relaif tetap itulah yang menyebabkan zat padat mempunyai bentuk dan volume tetap.
2. Gaya tarik-menarik antar partikel sangat kuat.
3. Gerakan partikel hanya berupa getaran di sekitar posisi tetapnya, sehingga menyebabkan zat padat tidak bisa mengalir.

Padatan juga dapat menunjukkan berbagai sifat. Sebagai contoh, banyak logam dapat dipukuli menjadi lembaran tipis atau ditarik ke kabel, sementara senyawa seperti NaCl akan hancur jika dipukul. Beberapa logam, seperti natrium dan kalium, agak lunak, sementara yang lain, seperti berlian, sangat keras dan dapat dengan mudah menggaruk zat lain.

Penampilannya juga berbeda: kebanyakan logam mengkilap dan keperakan, tetapi belerang (bukan logam) berwarna kuning, dan senyawa ionik dapat berubah warna menjadi pelangi. Logam padat menghantarkan listrik dan panas, sedangkan padatan ionik tidak. Banyak padatan yang buram, tetapi ada juga yang transparan. Beberapa larut dalam air, tetapi beberapa tidak.

Ciri Zat Padat

Zat padat memiliki beberapa karakteristik, diantaranya yaitu:

1. Benda padat mempertahankan bentuknya. Benda tersebut tidak mengisi seluruh wadah yang ditempatinya seperti gas, dan tidak mengadopsi bentuk wadah tersebut seperti cairan.
2. Zat padat tidak dapat dengan mudah dikompresi seperti gas.
3. Zat padat memiliki kepadatan yang relatif tinggi.
4. Zat padat memiliki volume yang pasti.
5. Di bawah kondisi tekanan yang tepat, semua partikel cairan akan berubah menjadi padat. Merkuri dapat dipadatkan ketika suhunya dibawa ke titik beku. Namun, ketika kembali ke kondisi suhu kamar, merkuri tidak dalam kondisi padat dalam waktu lama, dan kembali ke bentuk cairan yang lebih umum.
6. Zat padat biasanya memiliki partikel penyusunnya yang tersusun dalam susunan tiga dimensi yang teratur dari arti ion positif dan negatif bolak-balik yang disebut kristal.
7. Beberapa padatan, terutama yang terdiri dari molekul besar, tidak dapat dengan mudah mengatur partikel mereka dalam kristal biasa dan ada sebagai padatan amorf (harfiah, “tanpa bentuk”).

Rumus Zat Padat

Zat padat mengalami 3 jenis pemuaian yaitu pemuaian panjang, luas, dan volume. Berikut rumus masing-masing pemuaian:

1. Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang merupakan bertambah panjangnya ukuran suatu benda karena menerima kalor (panas). Secara matematis, untuk menentukan pertambahan panjang suatu benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu bisa dihitung melalui persamaan:

Δl = l_0.α. Δt

Keterangan:

• Δl = pertambahan panjang (m)
• l₀  = panjang awal (m)
• α. = koefisien muai panjang (/C⁰)

Sedangkan untuk menentukan panjang akhir setelah terjadinya pemanasan, maka persamaan yang bisa kita gunakan untuk menghitung yaitu:

l = Δl + l₀

l = l₀ (1 + α. Δt)

Keterangan:

• l    = panjang akhir (m)
• Δl = pertambahan panjang (m)
• l₀  = panjang awal (m)
• α. = koefisien muai panjang (/C⁰)

2. Pemuaian Luas

Pemuaian luas merupakan pertambahan luas suatu benda karena menerima kalor (panas). Secara matematis, untuk menentukan pertambahan luas suatu benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu bisa dihitung melalui persamaan:

ΔA = A_0.β. Δt

A   = ΔA + A₀

A    = A₀ (1 + β. Δt)

Keterangan:

• A   = luas akhir (m²)
• ΔA = pertambahan luas (m²)
• A₀  = luas awal (m²)
• β    = koefisien muai luas (/C⁰)

3. Pemuaian Volume

Pemuaian volume ialah pertambahan volume suatu benda karena menerima kalor. Secara matematis, untuk menentukan pertambahan volume suatu benda setelah dipanaskan pada suhu tertentu bisa dihitung melalui persamaan:

ΔV = V_0. γ. Δt

V   = ΔV + A₀

V    = V₀ (1 + β. Δt)

Keterangan:

• V   = luas akhir (m²)
• ΔV = pertambahan luas (m²)
• V₀  = luas awal (m²)
• γ    = koefisien muai luas (/C⁰)

Contoh Zat Padat            

Berikut ini contoh-contoh zat padat berdasarkan perbedaan kelasnya, antara lain:

1. Mineral

Mineral adalah padatan alami yang dibentuk oleh proses geologis. Mineral memiliki struktur yang seragam. Contohnya termasuk berlian, garam, dan mika.

2. Logam

Logam padat mencakup elemen (misalnya dalam hal ini seperti Perak) dan paduan (mis., Baja). Logam biasanya merupakan konduktor panas dan listrik yang keras, ulet, mudah ditempa, dan sangat baik. 

3. Keramik

Keramik adalah padatan yang terdiri dari senyawa anorganik, biasanya oksida. Keramik cenderung keras, rapuh, dan tahan korosi.

4. Padatan Organik

Padatan organik meliputi polimer, lilin, plastik, dan kayu. Sebagian besar padatan ini adalah isolator termal dan listrik. Mereka biasanya memiliki titik leleh dan titik didih yang lebih rendah daripada logam atau keramik.

5. Material Komposit

Material komposit adalah material yang mengandung dua fase atau lebih. Contohnya adalah plastik yang mengandung serat karbon. Bahan-bahan ini menghasilkan sifat yang tidak terlihat dalam komponen sumber.

6. Semikonduktor

Padatan semikonduktor memiliki sifat listrik antara antara konduktor dan isolator. Padatan dapat berupa elemen murni, senyawa, atau bahan yang didoping. Contohnya termasuk silikon dan galium arsenide.

7. Nanomaterial

Nanomaterial adalah partikel padat kecil pada ukuran nanometer. Padatan ini dapat menampilkan sifat fisik dan kimia yang sangat berbeda dari versi skala besar dari bahan yang sama. atau misalnya, partikel nano emas berwarna merah dan meleleh pada suhu yang lebih rendah dari logam emas.

8. Biomaterial

Biomaterial adalah bahan alami, seperti kolagen dan tulang, yang sering mampu perakitan sendiri.

Nah, itu tadi ya temen-temen sekalian artikel yang bisa kami tuliskan serta ulaskan kepada segenap pembaca terkait dengan pengertian zat padat dalam fisika menurut para ahli, sifat, ciri, rumus, dan contohnya dalam berbagai bidang. Semoga memberikan literasi sekaligus reseferensi. Trimakasih,