Mana yang Beku Lebih Cepat, Air Dingin Atau Panas?

Es Batu Foto: Thinkstock

Jika kita masukkan air dingin dan air panas ke dalam freezer, kira-kira mana yang akan menjadi es batu lebih dulu? Ini pertanyaan sepele yang mungkin banyak dari kita yang masih salah paham.

Sebagian banyak dari Anda mungkin menjawab air dingin, sebab air panas masih harus menjadi dingin dulu sebelum menjadi es batu, atau karena selisih temperatur air dingin dengan es lebih sedikit dibanding air panas.

Percaya atau tidak, jawaban sebenarnya adalah air panaslah yang membeku lebih cepat dari pada air dingin. Setidaknya itu yang banyak teramati.

Live Science melansir, fenomena ini disebut Efek Mpemba. Namanya diambil dari nama murid SMA asal Tanzania yang pertama kali mengamatinya pada 1963 silam.

Ketika pratikum membuat es krim, Erasto Mpemba mengamati bahwa adonan dengan susu panas lebih cepat membeku ketimbang adonan dengan susu yang dingin. Ada beberapa penjelasan kenapa air panas bisa menyalip air dingin dalam perlombaan menjadi es batu ini.

Pertama, molekul-molekul air panas yang menguap dan dapat mengurangi massa awal dari air panas tadi. Dengan massa yang lebih sedikit, akan membutuhkan lebih sedikit waktu bagi air panas tadi untuk membeku. Tapi, bagaimana jika air panas disimpan dalam wadah tertutup?

Air panas di freezer. Foto: luckakcul/shutterstock

Kedua, jika dalam satu wadah ada air panas dan air dingin, yang panas cenderung ke sisi atas wadah, dan air dingin sebaliknya, akan ke sisi bawah wadah. Hal ini disebabkan perbedaan suhu menyebabkan massa jenis atau densitas air. Sederhananya air panas lebih ringan. Lalu, apa pengaruhnya dengan air panas membeku lebih cepat?

Kondisi mula-mula air panas memiliki sebaran temperatur yang seragam di seluruh wadah. Ketika dimasukkan ke freezer, molekul-molekul air yang berada sisi-sisi terluar wadah akan mendingin terlebih dahulu. Di mana di saat itu molekul air bagian dalam masih panas.

Maka timbul perbedaan suhu, dan kemudian perbedaan massa jenis. Air panas akan mengambil tempat di sisi atas, dan yang sudah mendingin akan terkonsentrasi di bagian bawah.

Air panas ini karena berada di sisi luar wadah (atas), maka akan terekspos dingin freezer, dan ikut mendingin. Selanjutnya akan diikuti oleh molekul-molekul yang masih panas yang berada di sisi dalam dan belum terjamah dingin freezer.

Ilustrasi air dingin Foto: Shutter Stock

Sirkulasi ini akan terus terjadi sampai semua air di wadah menjadi sangat dingin dan kemudian membeku.

Sirkulasi juga terjadi di air dingin, atau air suhu ruangan. Namun butuh perbedaan suhu yang signifikan di dalam wadah, untuk menyebabkan perbedaan massa jenis yang signifikan, sehingga memungkinkan sirkulasi ini terjadi lebih cepat.

Apakah Efek Mpemba ini praktis?

Sebenarnya masih banyak perbedatan di kalangan saintis soal Efek Mpemba, sehingga sampai sekarang belum ada kata konsensus untuk mengatakan bahwa EFek Mpemba ini terbukti atau tidak. Beragam investigasi dilakukan dengan kontrol yang ketat, dan kondisi yang identik, tapi mendapatkan hasil berbeda.

Sebuah scientific report yang dipublikasikan di Nature pada 2016 menyatakan bahwa tidak ada bukti Efek Mpemba. Sementara artikel ilmiah yang dipublikasikan di American Physical Society pada 2017 menunjukkan bahwa Efek Mpemba memang terjadi.

“Kita simpulkan bahwa meskipun dengan usaha terbaik, kami tidak dapat membuat pengamatan dari efek fisik apapun yang mungkin dapat dideskripsikan sebagai Efek Mpemba,” simpul peneliti di scientific report tersebut.

Proses pembekuan memang lebih kompleks. Perubahan faktor sedikit saja dapat mengubah hasil keseluruhan. Daripada memperdebatkan bahwa efek ini terbukti atau tidak, mungkin Anda tertarik untuk mengujinya di rumah.

Masukkan air panas dan air dingin, dengan massa yang sama ke wadah yang identik. Untuk air panas direkomendasikan air yang baru mendidih, sementara air dingin, gunakan air temperatur biasa atau temperatur ruangan.

Tutup wadah dan masukkan ke freezer. Wadah diperlukan karena uap air panas dapat masuk ke rongga-rongga freezer, dan menyebabkan es di mana-mana. Lalu, lihat manakah yang membeku duluan.