.webp)
Es batu acap kali kita gunakan untuk membuat minuman dingin atau mengompres anggota tubuh yang sedang bengkak. Hal ini membuat manusia akan terus menerus memproduksi es batu untuk memenuhi kebutuhan.
Es batu tentunya dibuat dengan membekukan air. Ada anggapan jika memakai air dingin es batu bisa dihasilkan dengan cepat.
Namun, terdapat fenomena menarik di mana pada kondisi tertentu, air panas akan lebih cepat membeku dibandingkan air dingin. Konsep fisika yang mengusulkan hal ini biasa disebut sebagai efek Mpemba.
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Konsep ini ditemukan oleh Erasto B Mpemba, mahasiswa fisika asal Tanzania yang secara tidak sengaja mengamati fenomena ini saat sedang membuat es krim pada tahun 1963. Namun, konsep ini baru diperkenalkan pada komunitas ilmiah modern pada tahun 1969.
Kendati demikian, referensi paling awal untuk fenomena ini berasal dari Aristoteles pada 300 SM. Fenomena ini kemudian kembali dibahas pada abad pertengahan, saat fisikawan Eropa berjuang untuk menghasilkan teori panas.
Lantas, bagaimana air panas bisa lebih cepat membeku menjadi es batu dibandingkan air dingin? Yuk, detikers kita simak informasinya.
Para fisikawan masih memperdebatkan apakah air panas akan membeku lebih cepat secara konsisten daripada air dingin. Namun, saat fenomena ini terjadi, harus ada beberapa kondisi yang dipenuhi, seperti yang dikutip dari laman How Stuff Works.
Hal ini terjadi saat wadah berisi air tenggelam di lingkungan pembekuan, bagian-bagian berbeda dari air akan mencapai kesetimbangan pada waktu yang berbeda. Pasalnya, air di sekitar pinggiran wadah akan menjadi dingin lebih cepat.
Artinya, bahwa bagian tersebut mungkin membeku sementara air di tengah wadah tetap cair. Saat kita menempatkan air yang mendidih pada suhu 100 derajat Celcius di dalam freezer, seperti yang digambarkan oleh Mpemba, akan ada pelepasan uap dari bagian atas wadah yang akan mengurangi volume total air yang perlu membeku.
Selain itu, air dingin atau air suhu ruang acap kali mengembangkan lapisan embun di permukaannya sebagai bagian dari proses pembekuan. Embun ini mengurangi laju pembekuan air yang dapat memperlambat proses ini secara keseluruhan.
Di sisi lain, air panas pada tahap awal akan mencegah pembentukan embun. Hal ini dapat memungkinkan udara dingin untuk menembus lebih dalam ke wadah sehingga mempercepat proses pembekuan.
Klaim Studi Mendukung Efek Mpemba
Efek Mpemba juga didukung oleh studi tahun 2020 yang dilakukan oleh John Bachoefer dan Avinash Kumar. Mereka mengekspos butiran kaca mikroskopis pada apa yang mereka sebut sebagai landscape energi yang dikendalikan oleh laser.
Para peneliti memanaskan butiran pada suhu yang berbeda. Mereka kemudian mengamati butiran mana yang pertama kali mencapai keadaan kesetimbangan dalam landscape energi tersebut.
Bechhoefer dan Kumar mengamati butiran mikroskopis yang dimulai pada suhu tinggi mencapai kesetimbangan lebih cepat daripada yang dimulai pada suhu lebih rendah. Hubungan antara mencapai kesetimbangan dan pembekuan sudah diungkap dalam studi sebelumnya.
Studi ini dilakukan oleh Zhiyue Lu dari University of North Carolina dan Oren Raz dari Weizmann Institute of Science di Israel dan diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Penelitian ini menyatakan bahwa sistem materi yang lebih panas mungkin dapat melompat maju dalam proses mencapai kesetimbangan, sehingga mencapai keadaan stabil lebih cepat daripada sistem yang lebih dingin.
Jika mencapai kesetimbangan adalah tonggak penting dalam proses pembekuan air, maka hasil kerja bersama Bechhoefer dan Kumar serta Lu dan Raz mungkin membuktikan adanya efek Mpemba.
(pal/pal)
