Pada umumnya
hampir setiap zat cair akan memuai bila dipanaskan, dan akan menyusut
biladidinginkan. Tetapi tidak demikian halnya dengan air. Pada suhu 0 °C hingga
4 °C, air menunjukkan perilaku yang berbeda, dimana bila dipanaskan maka volumenya
akan menyusut(berkurang) dan bila didinginkan maka volumenya akan mengembang
(memuai). Hal yangbertentangan dengan sifat pemuaian ini dinamakan anomali air.
Jadi, bila air dipanaskan dari mulaisuhu 0 °C hingga 4 °C volumenya akan
berkurang, dan pada suhu lebih dari 4 °C volumenya akanbertambah.Bumi yang
berpenduduk kurang lebih 5,7 milyar orang memiliki dua belahan kutub yakni
kutub utara dan selatan.Beberapa makhluk hidup yang berada di kedua kutub ini
berbeda dengan makhluk hidup yang tinggal di daratan.Beruang kutub berada di
kutub utara dan di kutub selatan terdapat pinguin, keduanya hidup di bongkahan
es raksasayang mengapung di atas air. Keberadaan bongkahan es ini tidak hanya
memberikan kehidupan bagi penduduk dikutub, namun ternyata dapat pula
membahayakan kapal laut yang sedang mengarungi laut lepas. Keberadaanbongkahan
es yang berpindah-pindah akan menyulitkan nakhoda untuk memprediksi
keberadaannya. Hal ini yangterjadi pada Titanic pada tahun 1912 yang menewaskan
1800 orang. Peristiwa ini mungkin kecelakaan laut yangpaling mengerikan. Kapal
Titanic yang terbuat dari bahan logam terbaik akhirnya tenggelam setelah
menghantamgunung es di samudra atlantik.Mengapungnya bongkahan es di lautan
merupakan salah satu fenomena fisika yang berkaitan dengan salah satusifat yang
menarik dari air yaitu anomali air. Sifat pengecualian pada air terjadi pada
kisaran suhu 4 0C.
Anomali air merupakan fenomena ketidakwajaran sifat air yang berkaitan
dengan pemuaian.
Kapan
benda mengapung?
Ada tiga
kemungkinan keadaan benda yang dimasukan ke dalam zat cair, yaitu tenggelam,
mengapung danmelayang. Ketiga keadaan tersebut ditentukan oleh massa jenis
benda dan zat cair. Sebuah benda akan mengapung jika massa jenisnya lebih
kecil dibandingkan massa jenis air. Massa jenis ini bergantung pada massa dan
volumbenda itu sendiri. Misalnya jika sebuah benda hendak diperbesar massa
jenisnya pada massa yang tetap, makavolumnya dapat diperbesar. Keadaan
mengapung sebuah benda dapat mudah ditemukan di sekeliling kita. Kapallaut
misalnya yang mengapung di samudra atau kayu gelondongan di sungai-sungai yang
terbawa arus. Disamudera Atlantik pun terdapat bongkahan es yang banyak
mengapung di atas air. Karena kapal laut, kayu ataupunbongkahan es tersebut
mengapung di atas air, maka dapat disimpulkan bahwa ketiganya memiliki massa
jenis yanglebih kecil dari air. Faktanya air memiliki massa jenis 1.000 kg/m
3dan
es 917 kg/m sehingga secara teori
pun pasties akan mengapung di atas air. Saat mengapung, bagian volum benda ada
yang tercelup dan sisanya berada di atasair. Bagian benda yang tercelup
merupakan rasio massa jenis benda dan air. Bongkahan es yang berada di
air 91,7% volumnya akan tercelup di air. Maka dengan hanya mengetahui
bagian bongkahan es yang berada di atas air,kita dapat menentukan volum total
bongkahan es tersebut.
Kenapa
sebuah benda dapat mengapung?
Sekeping baja
yang dijatuhkan ke sungai seketika akan tenggelam. Apakah hal yang sama akan
terjadi padasebatang kayu? Kenyataannya kayu ternyata akan mengapung di atas
sungai. Seakan air memberikan gaya ke ataspada kayu sehingga kayu tidak
tenggelam. Gaya ke atas ini akan dialami oleh sebuah benda yang berada di
dalamair. Tepatnya gaya angkat ini merupakan gaya apung yang diberikan fluida.
Fluida yang merupakan zat alir yangcontohnya adalah air dan udara. Hal yang
jelas terlihat adalah pada peristiwa balon udara. Udara sekitar balon
udaramemberikan dorongan ke atas bahkan mengalahkan berat balon udara beserta
isinya sehingga balon udara dapatbergerak ke atas. Pada keping baja pun
sebenarnya terdapat gaya apung dari air. Namun karena gaya apungnyatidak mampu
menanggulangi beratnya, maka keping baja pun tenggelam.
Kapan
air mengalami anomali?
Peristiwa
anomali air erat kaitannya dengan konsep pemuaian. Dapat diamati bagaimana kabel
listrik PLN yangpanjangnya berubah-ubah atau mengapa rel kereta api dibuat
renggang satu sama lain. Jawabannya adalah karenapada umumnya benda akan memuai
ketika memperoleh kalor sehingga ukurannya bertambah. Partikel-partikelpenyusun
sebuah benda akan bertambah jaraknya jika memperoleh kalor sehingga hal ini
berdampak padaukurannya. Melalui pemahaman ini kita dapat menduga bahwa besi
dengan massa tetap akan memiliki volum lebihbesar saat suhunya 100 0C dibandingkan saat
suhunya 0 0C. Mungkin kita dapat
sedikit menyimpulkan bahwasemakin tinggi suhu suatu benda, maka semakin besar
volumnya.Lantas bagaimana dengan air? Apakah air pada suhu 100 0C memiliki volum yang besar dibandingkan pada
suhu00C?
Berdasarkan uraian di atas, maka kita harusnya sepakat menjawab 'ya'. Namun
tahukah anda bahwa disinilahletak menariknya sifat air yang dikenal dengan
anomali air atau pengecualiaan sifat air dari keadaan umum zatlainnya. Faktanya
air memiliki volum terkecil pada suhu 4
0C.
Bukan hal yang aneh jika kita mengatakan bahwa volumair pada suhu 10 0C memiliki volum lebih besar dibanding pada suhu
4C
.
Namun
bagaimana dengan air pada suhu0 0C? Apakah memiliki suhu yang lebih rendah dari
air bersuhu 4 0C? Jawabannya tidak.
Ternyata air mengalamipemuaian ketika didinginkan mulai 4 0C sama seperti saat air dipanaskan di atas suhu 4
0C. Aneh bukan! Artinyavolum air terus
bertambah saat didinginkan terus hingga akhirnya mencapai suhu 0 0C. Setelah mencapai suhu 0 0C,pada umumnya air akan mengalami perubahan wujud
dari air menjadi es. Air akhirnya akan berwujud es pada suhuminus sehingga
sudah jelas air pasti memiliki suhu yang lebih tinggi dari es namun dengan
sifat anomalinya ternyataair justru memiliki volum yang lebih kecil.
Apa hubungan
volum dengan massa jenis?
Massa jenis
sebuah benda ditentukan oleh massa dan volum benda itu sendiri. Proses
pemanasan dan pendinginanpada sebuah benda biasanya hanya akan mempengaruhi
volum suatu benda, bisa bertambah atau berkurang. Artinya massa benda
tersebut cenderung tetap.Berdasarkan penjabaran sebelumnya kita menyimpulkan
bahwa volum es lebih besar dibandingkan dengan air. Jikadikaitkan dengan
hubungannya dengan massa jenis, maka jelas massa jenis es lebih kecil dibanding
air.Perubahan volum sebuah benda yang bisa akibatkan oleh pemuaian jelas akan
mengubah massa jenisnya. Hal initerjadi pada proses pemanasan air di kompor
misalnya. Saat suhu air bertambah, maka jelas volumnya punbertambah dan
akibatnya pasti massa jenisnya pun akan berkurang. Air di dasar panci memiliki
suhu yang lebihtinggi sehingga volumnya lebih besar dan massa jenisnya pasti
akan menjadi lebih kecil. Jika volum benda lebihbesar, maka massa jenisnya pun
akan semakin kecil. Kita dapat menyimpulkan bahwa air di dasar panci
memilikimassa jenis yang lebih kecil dibandingkan di bagian atas sehingga air
dari dasar panci akan bergerak ke atas. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya
arus konveksi di panci.
Sentuhan
anomali
Teramat banyak
kehidupan yang terancam seandainya tidak ada sentuhan anomali ini. Bayangkan
saat air berlakunormal seperti zat lainnya. Es pada suhu 0 0C hingga suhu minus
pasti akan memiliki volum yang lebih kecildibanding air pada suhu positif
sehingga massa jenis es akan lebih besar dibanding air. Apa akibatnya?
Sudahdipastikan berdasarkan teori bahwa es akan tenggelam di air. Jika ini
terjadi maka tragedi Titanic 1912 tidak akanterjadi tapi hal yang lebih buruk
dapat terjadi. Sangat dimungkinkan dasar lautan akan menjadi es
sehinggakehidupan dasar laut akan musnah. Makhluk hidup seperti pinguin atau beruang
kutub akan terancam tidak memilikitempat hidup karena tak ada lagi es yang
mengapung. Selebihnya anda bisa membayangkan sendiri dampak-dampak yang dapat
terjadi jika ini terjadi.Bongkahan es di samudera atlantik mungkin secuil dari
sekian banyak bukti bahwa segala sesuatu yangberhubungan dengan kehidupan telah
terukur dengan sangat telit
Tidak ada komentar:
Posting Komentar