Mengapa Air di Kulkas Bisa Membeku – ILMU SAINS

Mengapa Air di Kulkas Bisa Membeku - ILMU SAINS
Mengapa Air di Kulkas Bisa Membeku
Bagikan Ke:
Apa yang menyebabkan air dapat membeku di dalam kulkas, mengapa benda yang dimasukkan ke dalam freezer dapat membeku jelaskan, apa yang menyebabkan air membeku di dalam lemari pendingin pasti banyak pertanyaan kenapa air bisa beku mari kita telisik lebih dalam.

Penyebab air membeku

Air dapat membeku karena penurunan energi kinetik dalam molekul air. Proses pendinginan menyebabkan molekul-molekul air kehilangan panas. Panas bergerak dari sistem (air) ke lingkungan (misalnya freezer). Panas yang hilang menyebabkan energi kinetik dalam air menurun. Ketika energi kinetik menurunkan pergerakan molekul air lebih lambat.

Ada gaya antara molekul air yang semakin kuat ketika pergerakan partikel melambat, yaitu ikatan hidrogen. Karena ikatan ini semakin kuat, air berubah menjadi es.

Kenapa Air Panas Lebih Cepat Membeku dari Air Dingin

Penemuan ilmiah terbaru menguapkan misteri air panas yang membeku lebih cepat daripada air dingin. Sejauh ini, para ilmuwan telah bingung dengan fakta ini dan sekarang jawabannya telah ditemukan.

Fakta bahwa cairan yang dipanaskan sebelumnya dapat membeku lebih cepat daripada yang sudah dingin pertama kali diamati oleh Aristoteles pada abad ke-4. Francis Bacon, bapak empirisme ilmiah; dan René Descartes, filsuf Perancis, juga tertarik pada fenomena tersebut.

Pada tahun 1960, seorang mahasiswa Tanzania bernama Erasto Mpemba menjelaskan hal ini kepada gurunya di kelas. Katanya, campuran es krim paling panas bisa membeku lebih cepat daripada dingin.

Pernyataan Mpemba ini – yang kemudian dikenal sebagai Efek Mp – mengilhami dokumen teknis tentang subjek.

Efeknya mulai dianalisis di majalah pendidikan dan sains. Tapi sebab dan akibatnya hampir tidak dipelajari sampai sekarang.

“Ini adalah efek yang belum ditangani secara historis dengan cara yang ketat, tetapi hanya sebagai anomali dan rasa ingin tahu yang didaktik,” kata Antonio Prados, salah satu peneliti dari Universidad de Sevilla yang mengambil jurusan teori fisika.

“Dari sudut pandang kami, penting untuk mempelajarinya dalam suatu sistem dengan materi minimal sehingga dapat mengontrol dan memahami perilakunya,” katanya.

Tim fisikawan Spanyol dari tiga universitas terkemuka, yaitu Universidad Carlos III de Madrid, Universidad de Extremadura, dan Universidad de Sevilla, berkonsultasi bersama dan setuju untuk melakukan penelitian untuk mengungkap misteri tersebut.

Pekerjaan luar biasa. Untuk pertama kalinya, tim fisikawan tahu bagaimana dan mengapa paradoks yang dikenal sebagai Efek Mpemba bisa terjadi. Hasil penelitian itu kemudian dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters minggu lalu.

Semua itu terjadi karena cairan granular, yang merupakan partikel yang sangat kecil dan berinteraksi antara mereka yang kehilangan sebagian energi kinetik mereka.

“Berkat karakterisasi teoritis ini, kita dapat mensimulasikannya di komputer dan melakukan perhitungan analitik untuk mengetahui bagaimana dan kapan Efek Mpemba akan terjadi,” kata Antonio Lasanta, salah satu peneliti.

Sebenarnya, lanjut Lasanta, timnya tidak hanya mengungkapkan Efek Mpemba, tetapi juga efek sebaliknya. “Pendakian terdingin bisa lebih cepat, yang akan disebut Efek Mpemba terbalik.”

Bagaimana para peneliti mendapatkan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini? Lalu apa yang terjadi dalam penelitian?

Tim peneliti menggunakan dua gelas air, satu lebih panas dan satu pendingin. Kemudian keduanya ditempatkan di freezer. Jika Efek Mpemba berlaku, air yang lebih panas akan mencapai nol derajat lebih cepat daripada yang lebih dingin.

Dalam setiap gelas kimia, molekul-molekul yang membentuk kawanan air ke segala arah. Hasilnya terlihat. Dalam air hangat, molekul bergerak lebih cepat.

Sebaliknya, pergerakan molekul yang lebih lambat terjadi pada suhu air yang lebih rendah. Dalam air dingin, gerakan melambat seperti merangkak. Bahkan molekul terjebak di tempat atau seperti menggeliat dengan lemah di tempat-tempat dalam air beku.

Tim Lasanta menganalisis versi sederhana dari situasi ini. Partikel dalam cairan adalah bola-bola kecil yang kehilangan sedikit energi setiap kali mereka bertabrakan satu sama lain. Kebijakan konvensional atau kepercayaan yang diterima secara luas menyatakan bahwa waktu yang diperlukan untuk setiap gelas air untuk membekukan hanya bergantung pada suhu awal.

Partikel dalam air panas bergerak lebih cepat, yang berarti mereka memiliki lebih banyak perlambatan. Jadi, semakin panas cairannya, semakin lama waktu yang dibutuhkan.

Tetapi para peneliti menemukan bahwa suhu bukanlah satu-satunya faktor penting. Jika partikel air seperti semut yang berkeliaran di sekitar sarang, suhu seluruh cairan sesuai dengan kecepatan rata-rata.

Hal ini memungkinkan para peneliti untuk memahami skenario apa yang lebih mudah terjadi, yang merupakan salah satu kontribusi utama dari penelitian ilmiah.

“Terima kasih untuk ini, kami telah mengidentifikasi beberapa bahan sehingga efeknya terjadi pada beberapa sistem fisik yang dapat kita gambar dengan baik secara teoritis,” kata peneliti Francisco Vega Reyes dan Andrés Santos.

Mereka menjelaskan bahwa skenario paling mudah terjadi adalah kecepatan rotasi sebelum pemanasan atau pendinginan memiliki disposisi tertentu. “Misalnya, dengan dispersi tinggi di sekitar nilai rata-rata.”

Dengan cara ini, menurut para peneliti, evolusi suhu cairan dapat sangat terpengaruh jika keadaan partikel disiapkan sebelum pendinginan.

Penelitian sains dasar semacam itu, selain berkontribusi untuk meningkatkan pengetahuan dasar, mungkin memiliki aplikasi lain dalam jangka menengah atau panjang. Kelompok riset ini juga berencana melakukan eksperimen untuk memverifikasi teori.

“Hasil belajar untuk meniru dan menggunakan efek ini dapat diterapkan dalam kehidupan kita sehari-hari,” kata para ilmuwan. Misalnya, membuat perangkat elektronik yang mendinginkan hal-hal lebih cepat.

Air membeku pada suhu berapa derajat

air membeku pada suhu 32 derajat Fahrenheit, 0 derajat Celsius, 273.15 Kelvin. Itu tidak selalu terjadi. Para ilmuwan telah menemukan air cair sedingin -40 derajat F di awan dan bahkan mendinginkan air hingga -42 derajat F di laboratorium. Seberapa dinginkah mereka?

Air membeku berapa derajat ternyata menjadi masalah rumit untuk dijawab. Ketika air cair didinginkan di bawah -42 derajat F, kristal mengkristal menjadi terlalu cepat bagi ilmuwan untuk mengukur suhu cairan. Jadi Emily Moore dan Valeria Molinero dari University of Utah mengembangkan simulasi komputer yang canggih dari 32.768 molekul air (lebih sedikit molekul daripada yang dapat ditemukan di tetes hujan) yang memungkinkan mereka melihat apa yang terjadi pada kapasitas, kepadatan dan kompresibilitas panas air karena sangat dingin dan dingin. Tentukan apa yang terjadi saat 4.000 molekul tersebut membeku. Hasilnya muncul di jurnal Nature.

Seiring suhu air ketika membeku mendekati -55 derajat F, molekul air membentuk tetrahedron dengan masing-masing molekul saling mengikat ke empat molekul lainnya. Kepadatan air berkurang, kapasitas panasnya meningkat dan kompresibilitasnya meningkat. “Perubahan struktur air mengendalikan tingkat di mana es terbentuk” kata Molinero. “Kami menunjukkan baik termodinamika air dan tingkat kristalisasi yang dikendalikan oleh perubahan struktur air cair yang mendekati struktur es”. Di bawah -55 derajat F potongan kecil air cair mungkin masih ada, tapi akan terjadi dalam waktu yang sangat singkat, Molinero mengatakan.

Pendinginan air ini dimungkinkan karena air perlu inti kecil atau benih es untuk molekul yang membentuk kristal dan air yang sangat murni. “satu-satunya cara Anda dapat membentuk inti adalah dengan spontan mengubah struktur cairan” kata Molinero. Inti tersebut tidak akan terbentuk atau tumbuh cukup besar sampai struktur molekul air cair mendekati es padat, yang tidak terjadi sampai air menjadi sangat dingin.

Kenapa air bisa beku jika dimasukkan kedalam kulkas?

Kulkas mengambil kalor benda-benda yang disimpan di dalamnya. Karena kandungan kalor dalam air diambil, molekul air kehilangan sebagian energinya, sehingga getaran dan gerakan molekulnya menjadi lebih pelan, dan pada akhirnya kehilangan sifatnya sebagai fluida, yaitu mengalir, dan menjadi kaku membeku.

Mengapa Air di Kulkas Bisa Membeku – ILMU SAINS
5 (100%) 5 votes
Loading...

Tentang Penulis: Redaksi

Gambar Gravatar
Salam kenal semuanya, jangan lupa berlangganan artikel dari kami.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *