TERSEDIA : BUKU ANALISIS - BUKU BIOGRAFI - BUKU BISNIS - BUKU CERITA - BUKU DEWASA - BUKU HUMOR - BUKU MANAJEMEN - BUKU MOTIVASI - BUKU NOVEL - BUKU PELAJARAN - BUKU PERDAGANGAN - BUKU PSIKOLOGI - BUKU RELIGI - BUKU TUTORIAL - GADGET HEWAN - GADGET PERMAINAN - GADGET JAM - GADGET KALENDER - RANGKAIAN ELEKTRONIKA - SMS GRATIS

Friday, October 21, 2011

Anomali Air

1.        Pendahuluan
Suatu zat akan mengalami perubahan fisis jika zat tersebut dipanaskan. Dengan beberapa pengecualian, besarnya luas dari semua zat atau substansi meningkat sejalan dengan meningkatnya temperatur zat atau substansi tersebut. Sebagai contoh sebuah balok atau kabel, maka keduanya akan mengalami perubahan panjang ketika balok atau kabel tersebut dipanaskan. Hal tersebut bisa terjadi karena kalor, maka dinamakan pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikel-partikel zat bergetar lebih cepat sehingga saling menjauh dan benda memuai. Sebaliknya, ketika zat didinginkan (melepas kalor) partikel-partikel zat bergetar lebih lemah sehingga saling mendekati dan benda menyusut.
Pemuaian volume suatu zat bergantung pada koefisien muai volume. Koefisien muai volume (γ) suatu bahan merupakan perbandingan pertambahan volume terhadap volume awal (Vo) benda per satuan kenaikan suhu (ΔT). Secara matematis, koefisien muai volume dinyatakan sebagai berikut :

ΔV= γVoΔT

Dengan, ΔV = V - Vo

V = Volume akhir benda

Sifat zat cair adalah selalu mengikuti bentuk wadah yang ditempatinya. Jika air dituangkan ke dalam botol maka bentuk air akan mengikuti bentuk botol. Jadi, wadah berarti volume. Karena itu, zat cair hanya memiliki muai volume.

2.        Anomali Air
Seperti yang telah dibahas diatas dapat dijelaskan bahwa dalam pokok bahasan pemuaian, kebanyakan benda akan memuai (volume benda bertambah) jika suhunya bertambah dan benda menyusut (volume benda berkurang) ketika suhunya berkurang. Akan tetapi, cairan yang paling lazim yakni air, tidak berprilaku seperti cairan-cairan yang lain. Perhatikan pada gambar 1, dapat terlihat bahwa diatas 4oC air berekspansi sewaktu temperature naik, walaupun tidak secara linier. Akan tetapi, sewaktu  temperatur diturunkan dari 4oC ke 0oC, maka air berekspansi dan bukan berkontraksi. Ekspansi seperti itu dengan temperatur yang semakin berkurang tidaklah diamati di salam setiap cairan lazim . Ekspansi seperti itu diamati di dalam zat-zat yang menyerupai karet dan di dalam benda-benda padat yang berbentuk kristal pada interval-interval temperatur yang terhingga.  Misalnya jika air dipanaskan pada suhu 0OC, semakin panas air, semakin berkurang volumenya. Proses penyusutan akan terhenti ketika air mencapai suhu 4OC. Di atas 4OC, air menjadi benda yang normal lagi, volumenya akan bertambah (terjadi pemuaian) seiring bertambahnya suhu.

Gambar 1. Grafik V vs T

Air akan memuai (volume air bertambah) ketika mendingin dari 4OC sampai 0OC. Misalnya air dimasukan ke dalam kulkas. Mula-mula suhu air 30C. Ketika di dalam kulkas, air mulai dingin (suhu air menurun). Pada saat suhu air menurun, volume air juga berkurang (air mengalami penyusutan). Ketika mencapai suhu 4OC, air akan memuai (volumenya bertambah). Pemuaian akan terhenti ketika suhunya mencapai 0OC. Volume air juga semakin bertambah ketika air membeku menjadi es. Berbeda dengan benda lain yang menyusut (volume benda berkurang) ketika benda semakin dingin. Massa jenis suatu benda akan bertambah ketika benda tersebut menyusut (volume benda berkurang). Sebaliknya, massa jenis benda akan berkurang ketika benda memuai (volume benda bertambah). Fenomena ini disebut dengan anomali air. Secara sistematis massa jenis dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut :

ρ = m/V
dengan:
ρ = massa jenis (Kg/m3)
m = massa (Kg)
V = Volume (m3)
Gambar 2. Grafik ρ vs T

Air merupakan senyawa kimia. Senyawa dapat diartikan sebagai gabungan dari beberapa unsur kimia (atom). Rumus kimia air adalah H2O, yang berarti gabungan dari 2 atom Hidrogen (H) dan 1 atom Oksigen(O). Gabungan dari 2 buah atom atau lebih disebut molekul. H2O disebut sebagai molekul air. Berikut ini merupakan gambar struktur molekul air:

Gambar 3
. Gambar struktur molekul air
                       
Molekul air bersifat dipole (memiliki 2 kutub), yang bermuatan negatif di oksigen atom , dan positif pada Hidrogen atom. Sehingga terjalin ikatan antara molekul air, yang dikenal dengan ikatan hidrogen. Berikut merupakan gambar struktur ikatan hidrogen
:


Gambar 4.  Gambar struktur ikatan hidrogen

Rahasia anomali air sesungguhnya berkaitan erat dengan kelangsungan makhluk hidup di belahan bumi yang memiliki musim dingin. Anomali tersebut telah menjadikan berat jenis es lebih kecil daripada air karena volume es yang lebih besar. Berat air yang masih cair adalah  sama dengan es yang telah membeku. Perubahan bentuk dari zat cair ke padat 9membeku) tidak akan mengubah berat zat tersebut, akan tetapi volumenya mengalami perubahan yakni membesar. Karena volume es lebih besar maka berat jenisnya lebih kecil dari air. Inilah sebabnya es dapat mengapung.

Gambar 5. Gambar es mengapung di kutub

Air akan mulai membeku jika molekulnya tidak memiliki lagi cukup energi untuk melepaskan diri dari ikatan atom hidrogen (H). Pada 0°C mulailah terbentuk ikatan-ikatan yang kuat, dimana setiap atom Oksigen (O) secara tetraedris dikelilingi oleh 4 atom Hidrogen (H). Yang pada mulanya ikatan molekul air tidak erat, akhirnya menjadi suatu kristal yang bolong-bolong (cluster). Akibatnya air dalam fase padat (es) ini mengambil bentuk volume yang besar. Pertambahan volumenya hingga mencapai 10%, massa jenisnya juga berkurang 10% (menjadi ringan).
Titik beku 0°C hanyalah berlaku pada air tawar (air yang tidak terkena campuran zat lain). Pada air laut titik beku dipengaruhi oleh kandungan kadar garam. Kandungan kadar garam lautan tidaklah sama. Garam dapat menurunkan titik beku air. Titik beku pada air laut dengan kadar garam sebanyak 3,5% adalah sekitar - 1,9°C. Perbedaan kadar garam didalam lautan juga meyebabkan air laut dapat bersirkulasi.

Daftar Pustaka :
Kanginan, Marthen, 2002 ; “Fisika untuk SMA”, Erlangga : Jakarta.
Resnick, Haliday, 1985 ; “Fisika”, Jilid I, Edisi ketiga, Penerjemah : Pantur Silaban,  Erlangga : Jakarta.

Komentar
0 Tanggapan
Tweet

0 comment:

Post a Comment

 
Obrolan