Sifat Anomali Air Pada Suhu 0
Hai squad, kita akan mengungkap rahasia, keanehan pada air. Simak cerita Tuan Guru bersama dua muridnya, Echa dan Icha.
“Icha masukan es dalam gelas yang berisi air. Perhatikan apa yang terjadi,” pinta Tuan Guru.
“Wah, es terapung,” jawab Echa. “Kenapa bisa begitu, Pak,” tanya Icha.
Yup simak cerita Tuan Guru. Jadi hampir semua benda di muka bumi ini, akan memuai ketika dipanaskan. Tetapi, ada keanehan dengan air.
“Apa itu, pak,” kor bertanya.
“Jadi air pada suhu 0°C sampai 4°C, ketika dipanaskan volume air terus menyusut. Karena volume menyusut, maka massa jenisnya (massa per satuan volumenya) tentu bertambah,” jelas Tuan Guru.
Tetapi, kata Tuan Guru, volume air pada suhu 4°C sampai 100°C volume air memuai saat dipanaskan. Karena volume memuai, maka massa jenisnya akan berkurang.
“Jadi air memiliki massa jenis terbesar pada suhu 4°C. Sifat pemuaian air yang aneh ini dinamakan anomali air atau sifat berbeda dengan zat lainnya,” katanya.
“Apa penyebab anomali air, Pak” tanya Icha.
“Air mempunyai struktur berbeda dengan es. Es memiliki rongga-rongga di antara molekul-molekulnya. Rongga ini yang membuat volume es lebih besar dari volume air.”
Tuan Guru menerangkan, pada suhu 0°C, es mulai meleleh, strukturnya mulai runtuh. Volume air yang terjadi lebih kecil dari volume es mula-mula.
Namun, pada suhu 0°C itu belum semua struktur es runtuh. Seluruh struktur es runtuh ketika suhu 4°C.
Akibatnya, kata Tuan Guru, runtuhnya struktur-struktur es ini, membuat volume air akan terus menyusut ketika dipanaskan dari suhu 0°C sampai suhu 4°C.
Tuan Guru menjelaskan, sebenarnya pemuaian ada, tetapi keruntuhan struktur es lebih dominan. Pada suhu 4°C ke atas, molekul-molekul air bergerak lebih cepat.
Di sini pemuaian memegang peranan penting, itulah sebabnya volume air akan terus bertambah ketika dipanaskan dari suhu 4°C ke atas.
“Apa akibat dari anomali atau keanehan pada air, pak,” tanya Echa
“Akibat anomali air, massa jenis air terbesar pada suhu 4°C. Ini membuat ikan-ikan di musim dingin tetap hidup di dasar danau, walaupun permukaan danau sudah membeku,” jawab Tuan Guru.
Tuan Guru menceritakan, anomali air menjadi kunci siklus kehidupan. Di negara yang memiliki dua musim, fenomena es mengapung di permukaan air tidak mempengaruhi kehidupan.
Lalu bagaimana di negara empat musim, fenomena anomali air menjadi penting. Pergantian musim tidak boleh menjadi akhir kehidupan.
Saat salju menutupi permukaan sungai, danau, dan laut, kehidupan di bawah lapisan es tidak membeku, metabolisme makhluk hidup tetap berjalan.
Setiap terbentuk es, maka padatan es itu mengapung, bagian bawah tetap cair. Mekanisme ini memungkinkan air tetap menjaga suhu cukup hangat untuk kehidupan.
Kita mesti bersyukur, air mempunyai sifat yang berbeda (anomali) dengan zat-zat lain. Hampir semua zat padat tenggelam dalam lelehannya.
Coba bayangkan, jika air tidak mengalami anomali, saat permukaan air menjadi es (salju), maka seluruh bagian dalam air membeku.
Mahkluk hidup terjebak dalam es, tidak ada pernafasan, tidak ada transport makanan. Bahkan mungkin tidak ada kehidupan.
Mungkin reaksi biokimia dalam sel gagal karena suhu terlalu rendah. Begitu es mencair, suhu kembali panas, yang tersisa mungkin bangkai organik dan air menjadi sangat tercemar.
Alam semesta tidak pernah berhenti membuat kita terkesima, kita beruntung telah lahir, menjadi bagian kecil di dalamnya, dan melihat keajaiban-keajaiban alam semesta ini.
Air adalah sumber kehidupan, sebagian besar tubuh makhluk hidup terdiri dari air. Penyataan tentang sumber kehidupan disebutkan dalam Alquran surah Al-Anbiya ayat 30:
وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاۤءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّۗ اَفَلَا يُؤْمِنُوْنَ
“Dan Kami jadikan segala sesuatu yang hidup berasal dari air; maka mengapa mereka tidak beriman?” (al-Anbiya: 30). Mari bersykur. (*) Referensi Alquran Fisika Gasing, Prof Yohanes Surya Phd warstek.com
Anomali Air Termodinamika 2
Anomali air dapat diartikan sebagai sifat pengecualian yang dialami oleh air. Sebagian besar zat (baik padat, cair, maupun gas) akan memuai jika dipanaskan dan jika didinginkan akan menyusut. Akan tetapi, kondisi tersebut tidak berlaku untuk air. Air tidak selalu mengembang ketika mengalami kenaikan suhu. Pada saat dipanaskan dari suhu 0°C sampai 4°C, air justru akan mengalami pengerutan (penyusutan volume), sehingga massa jenisnya meningkat. Keadaan ini berbeda dengan zat cair pada umumnya. Ketika suhu diturunkan dari 4°C ke 0°C, maka air akan mengembang yang menyebabkan volumenya membesar dan massa jenisnya mengalami penurunan. Sedangkan pada saat suhunya berada antara 4°C sampai 100°C, air menampilkan perilaku yang sama dengan zat cair lainnya, yaitu memuai.
Anomali air terjadi karena molekul H2O dalam bentuk padat (es) penuh dengan rongga, sedangkan dalam bentuk cair (air) lebih rapat. Dengan demikian, pada saat dipanaskan, molekul H2O (es) akan merapat lebih dahulu, akibatnya volumnya menjadi menyusut dan massa jenisnya meningkat.
Manfaat Anomali Air dalam Kehidupan
Anomali air menyebabkan massa jenis es lebih kecil daripada air yang bersuhu 1°C sampai 4°C. Itulah sebabnya mengapa es dapat mengapung di atas permukaan air. Es yang bersuhu 0°C ke bawah memiliki massa jenis yang lebih kecil daripada air di sekitarnya. Sehingga air yang lebih hangat dan massa jenis lebih besar akan tenggelam ke bawah. Begitu juga jika kita membuat es batu dengan menggunakan pendingin, volume air sebelum menjadi es akan jauh lebih kecil dibandingkan setelah seluruh air telah berubah menjadi es.
Adanya anomali air ini juga bermanfaat dalam kehidupan. Air yang membeku dalam bebatuan, karena volumenya membesar maka mampu memecahkan bebatuan. Pecahnya bebatuan menyebabkan mineral dalam batuan akan keluar dan memberikan manfaat bagi kehidupan. Jadi, kemampuan air untuk masuk pada celah-celah bebatuan sangat dibutuhkan dalam kehidupan.
Anomali air juga dimanfaatkan oleh tumbuhan dan ikan-ikan yang berada di kutub, karena anomali air inilah yang membuat ikan-ikan dan tumbuhan dapat hidup. Bayangkan apabila air mengalami pemuaian yang sama dengan zat-zat yang lainnya, maka tumbuhan dan ikan yang berada di kutub akan mati. Sifat anomali air juga mempengaruhi cuaca. Adanya anomali air akan menciptakan keseimbangan iklim, sehingga cuaca bumi tidak terlalu panas dan juga tidak terlalu dingin.
Demikian ulasan mengenai peristiwa anomali air dan manfaatnya bagi kehidupan manusia.
Penulis: Dwi Wahyu Priharyatno, S.Pd. (Guru Fisika)
