FENOMENA SUPERCOOLING DALAM EFEK MPEMBA
BERITA LAINNYA - 04 September 2022
FENOMENA SUPERCOOLING DALAM EFEK MPEMBA
(Oleh : Desy Nicola Asturo)
Ilmu pengetahuan merupakan penalaran metode ilmiah yang mengindikasikan gejala-gejala yang timbul secara alamiah berdasarkan perkembangan fundamental. Salah satu cabang sains atau ilmu pengetahuan tersebut ialah ilmu Fisika. Ilmu Fisika mempelajari gejala mengenai interaksi yang terjadi pada suatu komponen yang disebut dengan fenomena. Pekembangan ilmu pengetahuan yang cukup pesat, menghasilkan beberapa fakta yang masih berupa paradoks secara umum, salah satunya ialah klasifikasi Efek Mpemba (Mpemba Effect) yang teramati melalui zat cair yang dalam kondisi temperatur tinggi atau keadaan panas yang dibandingkan dengan air dingin. Penelitian menyebutkan bahwa air panas memiliki molekul yang bergerak lebih cepat dibanding dengan air dingin akibat adanya aliran arus konveksi antara permukaan dengan fluida. Di sisi lain suhu memiliki peran dalam menghasilkan konduktivitas termal. Secara garis besar fenomena efek Mpemba terjadi dalam situasi tertentu dimana fluida atau cairan mengalami penurunan suhu melewati titik beku air saat terjadi perubahan fase dari cair menjadi padat. Berdasarkan hal tersebut, observasi lanjutan dilakukan untuk meneliti hal yang mempengaruhi terjadinya fenomena Mpemba Effect lewat proses pendinginan super (supercooling). Ketika zat cair belum mengalami pembekuan pada suhu di bawah titik bekunya, maka zat cair tersebut masuk ke dalam suatu fase yang disebut supercooling. Supercooling adalah suatu fenomena ketidakstabilan yang terjadi pada situasi khusus tertentu karena tidak ada fase transisi terjadi selama air berada pada fase cair. Pada awalnya, peristiwa fase supercooling diperkenalkan oleh Brown pada tahun 1916 melalui percobaan air panas pada pipa meledak lebih sering dibandingkan air biasa. Ia menyimpulkan bahwa air panas mengalami pendinginan super lebih besar dibanding dengan air biasa. Hal ini kemudian disimpulkan terjadi karena adanya panas membuat titik nukleasi berhenti pada air. Suhu nukleasi merupakan suhu dimana kristal es pertama kali muncul yang merupakan tahapan pertama pembentukan fase termodinamika baru melalui pembentukan struktur baru. Ini juga mengacu pada fase supercooling atau suhu kristalisasi. Nukleasi selalu diikuti dengan kenaikan temperatur akibat adanya kalor laten yang terbebas. Titik ini merupakan titik dimana molekul air bersiap mengalami pembekuan menjadi es. Beberapa penelitian memaparkan bahwa terjadi perbedaan fenomena yang dialami antara air dingin dan air panas. Saat nukleasi mulai terjadi pada air panas, air dingin masih berada pada fase supercoolingnya.
Sebagian besar orang berpendapat bahwa air yang suhunya lebih dingin akan lebih cepat membeku dibandingkan air yang suhunya lebih tinggi. Berdasarkan prinsip asas black, pernyataan tersebut adalah benar adanya, namun terjadi fenomena atau anomali yang tidak biasa dari sifat air pada umumnya yang disebut efek Mpemba (Mpemba Effect) .
Mpemba Effect atau Efek Mpemba adalah fenomena dimana air panas ditemukan membeku lebih cepat daripada air yang suhunya lebih rendah. Fenomena ini ditemukan oleh Erasto Batholomeo Mpemba pada tahun 1963 saat melakukan percobaan pembuatan es krim yang dididihkan yang kemudian langsung dimasukkan ke dalam lemari es (pendingin) dan cairan es krim yang telah bersuhu lebih rendah. Lalu beberapa waktu setelahnya, ia mendapatkan fakta bahwa cairan es krim yang baru didihkan lebih cepat beku daripada cairan es yang awalnya bersuhu lebih rendah. Fenomena ini juga sudah pernah dituliskan oleh tokoh-tokoh ilmu pengetahuan sebelumnya, seperti Aristoteles, Francis Bacon, René Descartes, dan juga Joseph Black.
Melalui beberapa hipotesis yang disampaikan oleh para ilmuwan, faktor-faktor yang memungkinkan terjadinya efek Mpemba adalah adanya peningkatan penguapan air pada suhu yang lebih tinggi, namun hal ini belum dapat dijelaskan secara lebih detail dan faktual dikarenakan kenaikan temperatur tersebut juga dapat disebabkan oleh karena adanya konduktivitas termal. Konduktivitas termal merupakan transfer energi yang menghantarkan panas dari satu daerah pada suhu yang berbeda seperti air dalam suatu wadah kaca/plastik. Lebih lanjut dalam penelitian lainnya fenomena efek mpemba juga dapat dihasilkan melalui gas yang terlarut pada air yang lebih dingin karena terjadinya proses eksoterm yang menghasilkan panas terhadap lingkungan sekitarnya. Namun penyebab ini bukan berasal dari efek mpemba ditambah kembali bahwa setelah melewati titik beku air, air panas dan air dingin mencapai keseimbangan dengan temperatur yang sama. Keadaan ini membuat faktor terjadinya efek Mpemba sulit untuk dijelaskan karena efek penurunan temperatur yang melebihi titik beku dari air.
Penelitian kali ini berpusat pada faktor yang mempengaruhi efek Mpemba melalui penurunan titik beku yang melebihi titik beku air yang memungkinkan terjadinya fase supercooling.
Fenomena supercooling adalah situasi dimana sebelum air membeku akan mengalami suhu yang lebih dingin dari pada titik bekunya lalu naik kembali ke suhu titik bekunya sehingga menjadi es. Pada fase ini molekul air akan mencoba untuk pergi ke posisi masing-masing untuk membentuk jaringan yang menjadikannya ke fase es. Supercooling dapat menjadi bahan pertimbangan mengapa Mpemba Effect terjadi karena air yang panas atau suhunya tinggi akan mengalami waktu lebih sedikit pada saat fase supercooling dan akan mengakibatkan air yang suhunya lebih tinggi akan membeku lebih cepat. Namun, secara fakta, air panas harus mengeluarkan semua kalor panasnya untuk menyentuh suhu 0℃ yang seharusnya menggunakan lebih banyak waktu dari pada air yang suhunya lebih rendah menurut Asas Black.
Melalui fenomena ini, kita dapat mempelajari bahwa tidak semua kondisi terjadi secara regular, ada kondisi kondisi tertentu dimana sesuatu yang terjadi secara beraturan dapat tidak terkondisikan, hal inilah yang disebut dengan kondisi fenomena anomali.
Kehidupan yang terjadi dalam manusia juga memiliki fase fase tertentu dimana tidak selamanya berada pada fase yang tetap. Kehidupan adalah dinamis dimana setiap fase memiliki kondisi yang akan berubah ubah pada tiap waktunya. Sehingga kita perlu mempersiapkan diri untuk menyesuaikan keadaan yang berdinamika di msetiap waktunya.
Share:
Informasi Terkini seputar sekolah kristen BPK PENABUR
Daftar Indeks Berita Terbaru dari BPK Penabur
