Air panas dan air dingin, jika masuk freezer, mana yang lebih cepat membeku? Mungkin banyak yang akan menjawab dengan mudah: air dingin. Namun, fenomena sains mengatakan hal lain.
Pada 1963, siswa Tanzania, Erasto B Mpemba yang berusia 13 tahun tak sengaja menemukan fenomena sains ini di sekolah. Saat itu, ia cepat-cepat memasukkan susu panas yang habis direbus dan dicampur gula ke freezer untuk membuat es krim.
Mpemba menjelaskan, meskipun freezer-nya berisiko jadi rusak lantaran ulahnya, ia buru-buru karena berebut membekukan susu dengan teman-teman di sekolah. Ia menambahkan, temannya bahkan tidak merebus susu lebih dulu, demi kebagian tempat di freezer.
Satu setengah jam kemudian, ia menemukan susu panas campur gula miliknya sudah beku, sedangkan punya temannya yang tidak air direbus sudah mengental tapi belum beku.
Dilaporkan ke Ilmuwan
Fenomena ini kemudian ia tanyakan ke guru dan teman-teman sekolah semasa SMP dan SMA, tetapi Mpemba tidak mendapat jawaban dan dianggap salah. Namun, temannya yang menjual es mengatakan fenomena tersebut benar terjadi.
Mkwawa High School, sekolahnya, kelak mengundang ilmuwan Dr Denis Osborne dari Department of Physics, University College, Dar es Salaam Tanzania untuk bicara soal fisika dan pembangunan nasional. Pada momen itu, Mpemba melaporkan fenomena tersebut ke Osborne.
Kendati menilai hal itu tidak mungkin, ia berjanji pada Mpemba untuk mencari tahu. Di kampus, ia meminta teknisi muda untuk mengujinya lewat eksperimen.
Ternyata, hasilnya tetap sama, air panas membeku lebih cepat. Mpemba dan Osborne melaporkan fenomena tersebut pada paper berjudul 'Cool?' dalam jurnal Physics Education (1969).
Fenomena ini kemudian disebut sebagai "Efek Mpemba". Namun, referensi paling awal untuk fenomena ini berasal dari Aristoteles pada 300 SM. Kemudian, fenomena ini kembali dibahas pada abad pertengahan, saat fisikawan Eropa berjuang untuk menghasilkan teori panas.
Bagaimana Bisa Air Panas Membeku Lebih Cepat?
Selama beberapa dekade, ilmuwan penasaran kenapa fenomena Mpemba bisa terjadi. Osborne sendiri memperkirakan penyebab tentatifnya yaitu konveksi membentuk gradien suhu dan mempertahankan kehilangan panas yang cepat dari permukaan.
Namun, Osborne menilai mungkin ada beberapa faktor lain yang memengaruhi laju pendinginan. Untk itu, butuh eksperimen yang lebih canggih untuk memberi jawaban yang lebih pasti.
Pada 2014, fisikawan berpendapat efek ini berkaitan dengan efek pemanasan pada ikatan kovalen air, yang juga berkaitan dengan kadar gas di dalam air.
"Air panas dapat menahan lebih sedikit gas terlarut dibandingkan air dingin, dan sejumlah besar gas akan keluar saat mendidih," kata Monwhea Jeng, fisikawan lulusan University of California Riverside, dikutip dari IFL Science.
Menurutnya, kondisi tersebut mengubah sifat air dengan berbagai cara, sehingga lebih mudah untuk didinginkan. Dalam hal ini, kondisi yang sama juga bisa mengurangi jumlah panas yang dibutuhkan untuk membekukan satu satuan massa air, atau mengubah titik didihnya.
Fenomena Mpemba Masih Terus Diteliti
Dalam studi yang terbit di Physical Review Letters pada 10 Maret 2025, para ilmuwan di Universitas Kyoto merancang pendekatan baru untuk mengukur secara kuantitatif efek Mpemba. Dasarnya yaitu untuk membandingkan ketidakteraturan antara berbagai keadaan termodinamika.
"Efek Mpemba-fenomena berlawanan dengan intuisi yang mana sistem yang lebih panas mendingin lebih cepat daripada sistem yang lebih dingin-telah memukau para ilmuwan selama beberapa dekade," ungkap Tan Van Vu, salah satu penulis makalah tersebut, dikutip Phys.org.
Pendekatan kerangka yang dilakukan peneliti bantu menentukan apakah sistem yang lebih panas mencapai kesetimbangan lebih cepat daripada sistem yang lebih dingin, tanpa bergantung pada ukuran jarak tertentu. Hal ini disebut sebagai jalan baru bagi eksplorasi lebih lanjut tentang efek Mpemba yang menarik, yang masih menyimpan misteri sains.
Selama ini, efek Mpemba terus menjadi perhatian para ilmuwan. Penjelasan efek Mpemba sebelumnya, juga telah merambah ke teori kuantum, fisika laser, dan dinamika Markovian padatan.
Fenomena ini bahkan ditemukan bekerja secara terbalik, dengan sistem dingin memanas lebih cepat daripada sistem hangat. Meski begitu, para ilmuwan tetap masih mencari tahu faktor atau kondisi minimum apa saja yang memungkinkan efek Mpemba terjadi.
Simak Video "Video: Mandi Air Dingin Disebut Bisa Redakan Ereksi Tanpa Orgasme"
(faz/twu)