Fakta-fakta Sains Seputar Air yang Mengejutkan dan Membingungkan Ilmuwan

Naviri Magazine - Orang yang berpikiran logis mungkin akan menganggap bahwa air panas akan memakan waktu lebih lama untuk berada pada suhu 32 derajat Fahrenheit (0 derajat Celcius) dan membeku daripada air dingin. Tapi anehnya, hal ini tidak selalu terjadi. 

Pada tahun 1963, seorang siswa sekolah tinggi Tanzania, Erasto Mpemba, membuktikan jika air panas membeku lebih cepat daripada air dingin, ketika dua badan air itu terkena lingkungan subzero sama.

Tidak ada yang tahu mengapa itu bisa terjadi. Salah satu kemungkinannya adalah hasil efek Mpemba itu terjadi akibat proses sirkulasi panas yang disebut konveksi. Dalam sebuah wadah, air hangat naik ke atas, mendorong air dingin ke bawahnya dan menciptakan "hot top." 

Para ilmuwan berspekulasi bahwa konveksi memungkinkan air panas membeku lebih cepat daripada air dingin, tak peduli seberapa banyak merkuri yang dimilikinya untuk mengantarnya sampai ke titik beku.

Substansi licin

Sudah satu abad, namun banyak penyelidikan ilmiah yang belum bisa memastikan mengapa es bisa membuat Anda jatuh. Para ilmuwan setuju jika lapisan tipis likuida di atas es padat yang menyebabkan licin. Namun demikian, tidak ada konsensus mengenai mengapa hanya es yang memiliki lapisan seperti itu.

Di sisi lain, teoretikus berspekulasi bahwa melakukan kontak dengan es dapat menyebabkan permukaan es meleleh.

Aquanautika

Di bumi, air mendidih hanya menciptakan ribuan gelembung uap kecil. Tapi, di ruang angkasa justru menghasilkan gelembung raksasa yang bergelombang. Para fisikawan memutuskan bahwa itu terjadi mungkin akibat dari tidak adanya konveksi dan daya apung: dua fenomena yang disebabkan oleh gravitasi.

Cairan Melayang

Ketika setetes air di permukaan tanah jauh lebih panas dari titik didih, ia dapat bergerak dengan cepat di seluruh permukaan lebih lama dari yang Anda harapkan. Ini disebut efek Leidenfrost, yang terjadi ketika lapisan bawah tetesan menguap sehingga molekul air dalam lapisan yang menyerupai gas memiliki tempat untuk melarikan diri. 

Jadi, keberadaan mereka menyekat sisa tetesan dan mencegahnya untuk menyentuh permukaan panas di bawahnya.

Membran fleksibel

Kadang-kadang air tampaknya menentang hukum fisika, tetap menyatu meskipun upaya gravitasi atau tekanan benda berat memecah mereka. Ini adalah kekuatan tegangan permukaan, sebuah properti yang membuat lapisan luar badan air (dan beberapa cairan lain) bertindak seperti membran fleksibel. 

Tegangan permukaan molekul air muncul karena satu sama lain terikat dengan longgar. Karena ikatan yang lemah di antara mereka, molekul-molekul di permukaan mengalami tarikan dari molekul di bawah mereka. Air akan tetap bersama-sama sampai kekuatan yang menarik mereka terpisah menyalip kekuatan ikatan yang lemah dan mematahkan permukaan.

Salju mendidih

Ketika ada gradien temperatur yang besar antara air dan udara luar, ketika panci air mendidih bersuhu 212 derajat Fahrenheit tercebur ke udara minus 30 F (-34 C), akan terjadi efek yang mengejutkan. Air mendidih langsung akan berubah menjadi salju, lalu menghilang.

Penjelasan: Udara sangat dingin sangat padat, dengan jarak molekul yang begitu dekat, maka tidak ada banyak ruang yang tersisa untuk membawa uap air. Air mendidih, di sisi lain, memancarkan uap dengan sangat mudah. 

Ketika air dilemparkan ke udara, maka akan rusak menjadi tetesan yang memiliki banyak permukaan bagi uap untuk naik. Hal ini menyajikan masalah. Banyak uap yang dipancarkan, sehingga uap mengendap dengan berpegangan pada partikel mikroskopis yang terdapat dalam udara, seperti natrium atau kalsium, dan membentuk kristal.

Ruang kosong

Benda padat memang lebih padat daripada benda cair, namun hal ini tidak berlaku untuk H2O. Ketika air membeku, volumenya meningkat menjadi sekitar 8 persen. Ini adalah perilaku aneh yang memungkinkan es batu, bahkan gunung es raksasa, mengapung.

Ketika air dingin berada di titik beku, energi berkurang sehingga menyebabkan molekul untuk mengaduk-aduk. Alhasil, molekul mampu membentuk ikatan hidrogen dengan tetangga mereka, dan secara bertahap mengunci posisi. Hal ini menyebabkan semua cairan saling memperkuat. 

Seperti zat padat lainnya, ikatan di antara molekul es memang lebih pendek dan lebih ketat daripada ikatan longgar dalam air. Perbedaannya, struktur heksagonal pada kristal es meninggalkan banyak ruang kosong yang membuat es lebih kecil.

Peningkatan volume kadang-kadang dapat dilihat dalam bentuk "paku es" yang terdapat di atas es batu dalam freezer Anda. Paku tersebut terdiri dari kelebihan air yang diperas keluar dari kubus oleh pembekuan (dan memperluas) es di sekitarnya. 

Dalam wadah, air cenderung untuk membeku dari sisi dan bawah hingga pusat dan atas, sehingga es memperluas ke bagian tengah. Terkadang, kantong air terjebak di tengah sehingga tidak ada tempat untuk berlari. Karenanya, ia menyemprot keluar dari lubang yang terdapat di bagian atas kubus, dan terjadilah pembekuan dalam bentuk semprotan.

Kepingan salju

Seperti kata pepatah, "tidak ada dua kepingan salju yang sama." Memang, dalam seluruh sejarah salju, struktur indah ini benar-benar unik. 

Berikut ini alasannya: kepingan salju awalnya berbentuk prisma heksagonal sederhana. Karena setiap serpihan beku terjatuh, mereka pun menabrak berbagai bentuk, termasuk temperatur, tingkat kelembapan dan tekanan udara yang berbeda. 

Bila ada yang mengatakan bahwa hal keren tentang kepingan salju adalah enam lengan mereka yang tumbuh dalam sinkroni sempurna dan menciptakan simetri heksagonal, itu terjadi karena masing-masing lengan mengalami kondisi yang sama.

Asal air

Asal-muasal air di planet kita, yang mencakup sekitar 70 persen dari permukaan bumi, masih merupakan misteri bagi ilmuwan. Mereka menduga bahwa setiap air yang mengkonglomerasi permukaan planet ini terbentuk 4,5 miliar tahun silam menguap dari panas yang intens.

Selama periode sekitar 4 miliar tahun [disebut Pengeboman Terakhir], benda-benda besar yang kemungkinan berasal dari luar tata surya menghantam bumi dan planet-planet. Ada kemungkinan jika benda-benda tersebut ada yang berisi air, dan akibat tabrakan itu air pun sampai ke bumi.

Potongan es dan batu dengan ekor es yang menguap dan memutari orbit di sekitar Matahari kemungkinan penyebab mendaratnya air di bumi. 

Namun, pengukuran terhadap uap air beberapa komet besar (Halley, Hyakutake dan Hale-Bopp) telah mengungkapkan bahwa air es mereka terbuat dari berbagai jenis H20 yang berbeda, mengandung isotop yang lebih berat dari hidrogen daripada bumi. Oleh karena itu, komet tidak mungkin menjadi sumber dari semua air yang ada di bumi.