Efek Mpemba

MENGAPA AIR PANAS DAPAT 
LEBIH CEPAT MEMBEKU
DARIPADA AIR DINGIN ?

Gambar 1

Jika anda menuangkan air panas ke suatu wadah dan menuangkan air dingin ke wadah lain, kemudian kedua wadah tersebut diletakkan di Freezer , maka anda akan menemukan bahwa Air panas akan membeku lebih cepat daripada air dingin. Fenomena ini dinamakan Efek Mpemba. Nama tersebut diambil dari seorang penduduk Tanzania, Erasto Mpemba.

Efek Mpemba

 Efek Mpemba merupakan efek yang misterius. Hingga kini para ilmuwan masih memperdebatkan mengapa dan dalam batasan apa efek ini bisa terjadi. Jadi, belum ada satupun teori yang meyakinkan Efek Mpemba.

Berikut penjelasan Efek Mpemba :

Gambar2

Partikel air terbentuk dari dua atom H dan satu atom O sehingga menghasilkan molekul H₂O (Gambar 1) . Ketika banyak mengandung energi (Suhunya panas), atom H dan O bergerak acak dengan cepat. Pergerakan yang cepat ini membuat jarak antar atom melebar (Gambar 3-a). Sebaliknya ketika mengandung sedikit energi (suhunya dingin), atom H dan O bergerak acak dengan lambat. Pergerakan yang lambat ini membuat jarak antar atom memendek (Gambar 3-b) . Air akan membeku jika suhunya 0˚C atau kurang. Pada keadaan membeku, jarak antar atom-atom air sangat dekat.

 Gambar 3

Atom H dan O diikat oleh ikatan kovalen, yaitu ikatan yang terbentuk dari penggunaan elektron valensi secara bersama-sama antara dua buah atom. Garis lurus hitam penghubung atom H dan O yang tampak di gambar 2 dan 3 merupakan ilustrasi dari adanya ikatan kovalen tersebut. Pada kenyataannya, ikatan kovalen terbentuk gaya tarik menarik antara kedua atom.

Ikatan kovalen cenderung brsifat elastis. Artinya, ketika jarak antar dua atom semakin jauh, gaya tariknya cenderung semakin kuat untuk membuat kedua atom tersebut berdekatan kembali (gaya pembalik). Fenomena ini dapat dianalogikan seperti pada gambar 4

Gambar 4

Jika anda merentangkan (memanjangkan) seutas karet, maka sifat elastis karet itu akan menimbulkan gaya pembalik yang memaksanya untuk kembali ke ukuran semula. Semakin panjang karet itu direntangkan, semakin kuat gaya pembaliknya.

Ketika air panas ditempatkan pada lingkungan yang suhunya lebih dingin, sebagian energi akan hilang dari molekul air karena diserap oleh lingkungan yang dingin. Hilangnya energi itu, mengakibatkan hilangnya kekuatan yang tadinya membuat atom H dan O berjauhan. Akibatnya, gaya pembalik akan mendekatkan kembali atom H dan O.

Jika suhu air sangat panas, maka gaya pembalik dari ikatan kovalennya sangat besar. Ketika air panas itu ditempatkan pada suhu yang sangat dingin, energinya akan hilang secara cepat dan elastisitas gaya pembalik akan mendekatkan kembali atom H dan O secara cepat pula. Analogi dari kondisi ini adalah ketika seutas karet direntangkan panjang-panjang dan dilepaskan secara tiba-tiba maka karet akan kembali memendek dengan sangat cepat. Ketika jarak antara atom H dan O telah sedemikian dekat, wujud air langsung membeku.

Jika suhu air dingin , maka gaya pembalik dari ikatan kovalennya tidak terlalu besar. Ketika air itu ditempatkan pada suhu yang sangat dingin, energinya akan hilang secara perlahan dan elastisitas gaya pembalik akan mendekatkan kembali atom H dan O secara perlahan pula. Analogi dari kondisi ini adalah ketika seutas karet hanya direntangkan sedikit dan dilepaskan, maka karet akan kembali memendek secara perlahan. Air akan membeku ketika pada akhirnya jarak antara atom H dan O sudah sedemikian dekat.

Itulah juga ketika kita melemparkan air dingin ke udara yang bersalju. maka air hanya akan jatuh kembali ke tanah tetap berwujud air. Akan tetapi, jika yang dilemparkan air panas maka air akan langsung membeku menjadi salju di udara. 

Penjelasan pendukung : http://detektif-fisika-doni.blogspot.co.id/2012/08/mengapa-air-panas-dapat-membeku-lebih.html