Fenomena Air Versi Fisika

Air memiliki kemampuan untuk membasuh, menenangkan dan memelihara. Di sisi lain, air juga memiliki kekuatan brutal seperti saat tsunami.

Orang bijaksana China, Lao Tzu, sempat mengatakan, tak ada yang lebih lunak dan lebih lemah dari air namun tak ada yang lebih baik untuk menyerang benda keras dibanding air. Air mendominasi dua pertiga tubuh manusia dan menyelimuti tiga perempat Bumi yang membuatnya sangat misterius.

Di sisi lain, air akan sangat mengejutkan Anda, bahkan mampu mementahkan pemahaman ilmiah.

Beku

Orang logis pasti menganggap butuh waktu lebih lama bagi air panas untuk mencapai suhu nol deraja celcius dan membeku dibanding air dingin. Anehnya pada 1963, siswa SMA Tanzanian Erasto Mpemba menemukan, air panas lebih cepat beku dibanding air dingin dan tak seorang pun mengetahui mengapa begitu.

Salah satu kemungkinan yang ada adalah proses sirkulasi panas yang disebut konveksi. Dalam wadah air, ketika hangat naik ke atas mendorong air yang lebih dingin di bawahnya maka akan tercipta ‘hot pop’. Ilmuwan memperhitungkan, konveksi ini mampu mempercepat proses pendinginan dan segera mencapai titik beku.

Zat licin

Pemeriksaan ilmuwan satu setengah abad belum berhasil memecahkan mengapa permukaan es licin. Ilmuwan sepakat, lapisan tipis air cair di atas es beku menjadi penyebabnya. Hingga kini, tak ada konsensus mengapa es memiliki lapisan itu.

Teori menduga, lapisan ini muncul akibat ski atau terpeleset sehingga terjadi kontak dengan es yang kemudian meleleh. Lainnya menduga, lapisan cair ini ada akibat gerak inheren molekul permukaan. Namun faktanya, hingga kini, misteri ini belum terpecahkan.

Aquanut

Di Bumi, air mendidih menciptakan ribuan gelembung kecil. Di luar angkasa, air mendidih menciptakan satu gelembung besar. Dinamika fluida ini sangat rumit hingga fisikawan tak mengetahui apa yang terjadi pada air mendidih pada kondisi bergravitasi nol hingga eksperimen dilakukan pada 1992.

Fisikawan memutuskan, fenomena ini merupakan hasil ketiadaan dua fenomena yang disebabkan gravitasi, yakni konveksi dan daya pengapungan. Berikut videonya (http://www.youtube.com/watch?v=3GG9ApFyBms&feature=player_embedded)

Cairan melayang

Saat tetes air mendarat di permukaan yang lebih panas dari titik didih, air bisa bergerak cepat di permukaan jauh lebih lama dari dugaan. Efek yang disebut leidenfrost ini terjadi saat lapisan terbawah air menguap dan molekul gas air di lapisan itu tak punya tujuan. Akibatnya, sisa tetes air tak jatuh di permukaan panci panas. Berikut videonya (http://www.youtube.com/watch?v=RHhAgzIVHvo&feature=player_embedded).

Selaput gila

Terkadang, air tampak menolak hukum fisika. Kekuatan tensi permukaan yang membuat lapisan terluar badan air berlaku seperti selaput fleksibel. Tensi permukaan muncul akibat ikatan molekul air saling merenggang. Karenanya, molekul mengalami tarikan ke dalam dari molekul di bawahnya.

Air akan menyatu hingga ada tenaga meruntuhkan ikatan lemah itu. Misalnya, pada klip kertas yang tetap berada di atas air meski besi lebih padat dari air dan seharusnya tenggelam, tensi permukaan mencegahnya.

Salju Mendidih

Saat terdapat gradien suhu besar, sebuah efek mengejutkan akan terjadi. Jika air mendidih bersuhu 100C disiram ke udara yang bersuhu -34C, maka air berubah menjadi salju dan terbang. Hal ini terjadi karena udara dingin ekstrim sangat padat dan tak siap merilis uap air.

Di sisi lain, air mendidih siap merilis uap. Saat air dilempar ke udara, udara terpecah menjadi tetesan dan disinilah letak masalahnya. Banyaknya uap yang melebihi batas udara membuat ‘partisipan’ berubah menjadi partikel mikroskopik di udara dan menciptakan salju. Berikut videonya (http://www.youtube.com/watch?v=ZGjwe-BCfms&feature=player_embedded).

Ruang Kosong

Bentuk padat tiap zat pasti lebih padat dari bentuk cairnya namun hal ini tak berlaku bagi air. Saat air membeku, volumenya meningkat 8%. Perilaku aneh ini membuat bongkahan es bisa mengambang. Serupa benda solid lain, perbedaan yang ada adalah struktur heksagonal kristal es yang menyisakan banyak ruang kosong yang membuat es tak padat.

Tak Ada Duanya

Dalam sejarah salju, tiap struktur cantik ini sangat unik. Alasannya, kepingan salju berawal dari prisma heksagonal sederhana. Kepingan salju turun dipengaruhi suhu, tingkat kelembaban dan tekanan udara yang membuatnya tak pernah ada yang kembar. Menariknya, kepingan salju selalu tumbuh dengan sinkronisasi sempurna.

Asal Usul Air

Asal usul yang menyelimuti 70% permukaan Bumi masih menjadi misteri bagi ilmuwan. Menurut ilmuwan, air yang ada di Bumi 4,5 miliar tahun silam menguap akibat panasnya matahari muda. Artinya, air di Bumi saat ini bukan berasal dari Bumi itu sendiri.

Terdapat teori, 4 miliar tahun silam di masa Late Heavy Bombardment, terdapat benda masif menghantam Bumi dan benda ini berisi air. Selain itu, terdapat teori komet menjadi ‘dalang’ pemberi air bagi planet hunian manusia ini.

Kini muncul masalah baru, air yang ada menguap dari komet utama (Halley, Hyakutake, dan Hale-Bopp) memiliki jenis yang berbeda dari H2O Bumi yang menunjukkan, komet ini bisa jadi bukan sumber semua air yang ada.