Eksperimen Membekukan Air Panas

Membekukan air panas lebih cepat daripada membekukan air dingin. Apakah hal tersebut benar adanya? ataukah kamu  sendiri pernah mencobanya?

Ternyata fenomena air panas membeku lebih cepat daripada air dingin benar adanya. Pada beberapa kasus air panas bisa membeku lebih cepat daripada air dingin. Namun, hasil ini tidak selalu konsisten untuk setiap percobaan atau eksperimen.

Fenomena membekukan air panas dikenal dengan efek mpemba. istilah ini disematkan karena yang pertama menyadari fenomena ini adalah seorang siswa di tanzania yang bernama Erasto Batholomeo Mpemba.

Saat itu dia sedang melakukan praktikum di sekolah yaitu membuat es krim. Ternyata adonan es krim panas yang dimasukan kedalam freezer lebih cepat membeku daripada adonan es krim yang bersuhu normal.

Air panas terkadang bisa membeku lebih cepat daripada air dingin, Tapi apakah hal tersebut benar adanya? Buktikan hal tersebut dengan melakukan percobaan sains berikut ini.

Alat dan Bahan 

• 2 buah gelas
• Spidol
• Kertas
• Double tip
• Pemanas air
• Freezer
• Termometer
• Stopwatch

Langkah-langkah Percobaan Membekukan Air Panas

1. Takar ½ gelas air ke dalam gelas.
2. Beri label pada cangkir dengan “Air Suhu Kamar”, dan letakkan di ruangan terbuka.
3. Tunggu 15 menit untuk memastikan suhu air sudah sesuai dengan suhu lingkungannya.
4. Takar ½ gelas air panas ke dalam gelas kedua, dan tandai bagian atas air dengan selotip. Beri label cangkir “Air Panas.” 
5. Tempatkan termometer di setiap cangkir, dan catat suhu mereka. Tempatkan cangkir berlabel di dalam freezer. Pastikan semuanya ada di tingkat yang sama dan tidak ada satupun cangkir yang bersentuhan dengan apa pun di dalam freezer.
6. Ukur suhu air di masing-masing wadah setiap lima menit. Simpan di freezer dan pintu ditutup semaksimal mungkin. Saat suhu air mencapai 0°C, berhenti mengukur suhu. Lanjutkan mengamati air setiap lima menit untuk melihat gelas mana yang membentuk kristal terlebih dahulu. 
7. Cangkir mana yang lebih cepat membeku gelas berisi air panas atau dingin? Manakah yang sebenarnya yang harus membeku terlebih dahulu? Lalu kenapa alasannya?

Penjelasan mengapa gelas berisi air panas lebih cepat membeku dari gelas berisi air dingin

Beberapa ilmuwan mengamati bahwa air panas membeku sebelum air dingin, dan yang lainnya tidak. Semua setuju bahwa terkadang air panas membeku dengan cepat, tapi tidak ada seorang pun yakin dengan kondisi yang memungkinkan hal ini terjadi atau mengapa hal itu terjadi. Peristiwa ini sekarang dikenal sebagai Efek Mpemba.

Apa itu efek Mpemba?

Efek Mpemba dinamai berdasarkan nama seorang siswa sekolah menengah di Tanzania yang merupakan orang pertama yang mempelajari secara ilmiah efeknya.

Fenomena ini dia amati pada tahun 1963. Pada saat itu, dia duduk di bangku SMP dan sedang praktikum membuat es krim di sekolahnya. Mpemba menemukan fakta bahwa adonan es krim yang panas lebih cepat membeku daripada yang bersuhu normal.

Kemudian pada saat SMA, Mpemba menghadiri kuliah umum yang diberikan oleh  Dr. Denis Osborne. Di akhir sesi dia bertanya "Jika anda memiliki dua wadah air dengan volume sama, yang satu bersuhu 35 derajat celcius dan satu lagi bersuhu 100 derajat celcius, dan anda letakan keduanya di dalam freezer, maka air yang bersuhu 100 derajat celcius membeku lebih cepat, mengapa?"

Nah pada saat itu Dr. osborne belum dapat menjawabnya. Hingga akhirnya, setelah melakukan serangkaian eksperimen, setahun kemudian ia membenarkan adanya fenomena tersebut dan saat itulah fenomena ini dikenal sebagai Efek Mpemba.

Sebetulnya peristiwa pembekuan air panas lebih cepat daripada air dingin telah diamati sejak zaman Aristoteles dan hal ini telah ditulis oleh beberapa ilmuwan sejak saat itu.

Perkembangan dan penelitian Efek Mpemba

Membuat Efek Mpemba tidak semudah yang dibayangkan, karena sejatinya fenomena tersebut terjadi secara acak dan tidak terprediksi. Padahal kondisi eksperimen sangat sederhana tetapi hasilnya tidak mudah terulang. 

Untuk mendapatkan efek ini sudah banyak sekali saintis yang melakukan eksperimen di laboratorium bahkan di negeri sakura jepang sekalipun, namun sayang hasilnya tidak terprediksi. 

Olah statistik untuk mengamati fenomena ini pun tidak ada, oleh karenanya teori untuk terjadinya efek ini sulit untuk dipastikan sebab variabel yang berpengaruh pada fenomena ini juga tidak diketahui.

Sampai akhirnya para ilmuwan dari Southern University di Texas dan Nanyang University di Tiongkok telah mempublikasi sebuah jurnal yang bernama "journal of chemical theory and computation" yang menjawab kebingungan soal efek mpemba selama ini.

Mereka menemukan jika hubungan antara atau hidrogen dan atau oksigen dari molekul air yang bisa menjadi penyebabnya. Penjelasan mengapa air panas lebih mudah membeku daripada air dingin terletak pada kemudahan terbentuknya struktur kristal es.

Salah satu peneliti dari Southern Methodist university mengatakan bahwa ikatan hidrogen berubah ketika air dihangatkan. Pada temperatur yang lebih tinggi, lebih banyak ikatan hidrogen menjadi kuat karena yang lemah menjadi rusak. Oleh karena itulah sekelompok molekul membentuk fragmen yang dapat disusun cepat menjadi struktur kristal es. 

Lain halnya pada air yang lebih dingin ikatan harus dihancurkan dulu sebelum akhirnya tersusun menjadi es. Sementara itu ilmuwan lain menemukan bukti bahwa, ikatan kimia air lah yang memunculkan efek tersebut. 

Sudah tahu kan kalau setiap molekul air terdiri dari satu oksigen yang terikat secara kovalen dengan dua molekul hidrogen. Nah saat cairan menghangat ikatan hidrogen meregang seiring dengan kurangnya kepadatan air dan berpencarnya molekul. 

Peregangan ikatan hidrogen memungkinkan ikatan kovalen untuk relax dan sedikit mengecil sehingga mereka melepaskan energinya. Proses pelepasan energi ikatan kovalen pada dasarnya sama dengan pendinginan, jadi secara teori air hangat seharusnya mending lebih cepat daripada air dingin itu sendiri.

Jadi sudah terjawab yaa, mana yang lebih cepat membeku air panas atau air dingin. Untuk lebih meyakinkan kamu bisa melakukan sendiri percobaannya, supaya kamu tahu cara terbaik untuk membekukan air dengan cepat.

Share this post