Pendidikan Sains Aplikatif, Matematika Menarik dan Karya Ilmiah

Percobaan Sains : Es Batu Dalam Minyak

Semua orang tahu es mengapung di atas air, itu hal yang normal kan? Tapi pernahkah kita mengambil minyak zaitun dan nampan yang berisi es batu untuk melakukan percobaan?. Berikut merupakan percobaan mengetahui sifat es batu dalam minyak.

Cara Percobaan
1. Isi penuh dua cangkir kecil dengan minyak zaitun dan air
.
http://www.thoharianwarphd.com/2016/11/percobaan-sains-es-batu-dalam-minyak.html

2. Tempatkan dua gelas tersebut dalam freezer dan tunggu dua atau tiga jam. Kita akan melihat bahwa minyak zaitun ternyata jauh lebih padat sebelum membeku dari pada air. 

http://www.thoharianwarphd.com/2016/11/percobaan-sains-es-batu-dalam-minyak.html

3. Ambil es tersebut dan keluarkan dari freezer dan kita akan mendapatkan air akan bertambah besar volumenya dari pada pada saat sebelum dimasukan frezeer, sebenarnya jumlah molekul ini persis sama (jika ada, mungkin kurang karena penguapan), tetapi air akan mengembang ketika membeku. sedangkan minyak zaitun, di sisi lain menyusut ketika membeku.

http://www.thoharianwarphd.com/2016/11/percobaan-sains-es-batu-dalam-minyak.html

4. Untuk melihat apakah efek mengembang atau menyusut ini memiliki pengaruh pada daya apung dari minyak zaitun beku dan air, isi dua cangkir yang lebih besar dengan air yang lebih cair dan minyak zaitun.

http://www.thoharianwarphd.com/2016/11/percobaan-sains-es-batu-dalam-minyak.html

5. Kita mungkin sudah tahu bahwa es batu mengapung bila di taruh dalam air,  tapi pertanyaannya adalah, akankah minyak zaitun beku akan mengambang bila dimasukan dalam minyak zaitun cair?

http://www.thoharianwarphd.com/2016/11/percobaan-sains-es-batu-dalam-minyak.html

6. Dan ternyata minyak zaitun beku tadi tenggelam ketika di letakan dalam minyak zaitun cair,  yang menimbulkan pertanyaan, adalah mengapa bisa demikian? Dan saat kita sedang berpikir tentang sifat anomali, mana yang berperilaku lebih aneh: minyak zaitun atau air?

http://www.thoharianwarphd.com/2016/11/percobaan-sains-es-batu-dalam-minyak.html

Ini Penjelasannya
Air adalah satu-satunya bahan yang sebagian besar dari kita pasti pernah menjumpai secara bersamaan baik dalam bentuk cair dan padat. Ini memang tidak mengherankan, karena kebiasaan yang aneh dari air, yaitu akan mengambang pada saat beku ketika berada dalam bentuk cairnya, dan tampaknya hal ini adalah normal, dan itu memangg normal untuk air, tapi tidak untuk zat cair lainnya

Semua cairan mengembang saat dipanaskan dan akan menyusut ketika didinginkan. Hal inilah yang menjadi prinsip kerja dari thermometer. Zat 'Normal' terus menyusut sampai mereka berubah padat. Tidak terkecuali dengan air, air melakukan hal-hal normal seperti cairanya lainya sampai suhunya dingin atau turun ke 4 derajat Celcius. Kemudian air akan melakukan sesuatu yang agak aneh. Di bawah 4 derajat, air mulai mengembang dan terus melakukannya hingga mencapai nol dan menadi padat. Pada saat itu, volume meningkat sebesar 9 persen. Ini adalah hal yang sangat langka untuk zat cair lain melakukannya.

Es mengapung karena sebagaian volume air meningkat di bawah suhu 4 derajat Celcius, massa tetap sama dan densitasnya turun. Pada suhu 4 derajat Celcius, satu liter air murni beratnya tepat 1000 gram. Jika air membeku, balok es tersebut akan memiliki volume baru 1,09 liter. Jika kita dengan hati-hati memotong 90 mililiter es, maka kita akan memiliki satu liter es padat dan itu akan mempunyai berat 917 gram. Sekarang, meskipun kita sudah memotong es tersebut, balok es satu liter  kita tersebut masih mengapung karena kepadatannya masih 917 gram per liter. Memotong es  tidak mengubah kerapatan.

Minyak zaitun berperilaku sangat berbeda. Keadaan cair terus menyusut semuanya sampai pada titik beku, sehingga densitasnya naik. Sebuah bongkahan beku minyak zaitun lebih padat dari minyak zaitun cair dan karena itu, selalu tenggelam. Hal ini merupakan sesuatu yang 'normal' untuk suatu zat berperilaku demikian. Jika kita membiarkan lilin terbakar, dan membiarkannya semua lilin mencair dan kemudian meniupnya, Maka kita akan melihat bahwa lilin menyusut ketika dingin. Petunjuk sama untuk semua zat, yaitu mempunyai bentuk permukaan cekung ketika membeku, sedangkan permukaan es batu berbetuk cembung.

Untuk memahami mengapa air mengembang pada saat membeku sementara zat lain menyusut, Kita perlu tahu sedikit tentang suhu dan molekul. Suhu merupakan ukuran kecepatan rata-rata (energi kinetik) dari molekul-molekul dalam zat sebenarnya. Segelas air mungkin masih  terlihat masih kita, tetapi pada suhu kamar, molekul berdesak-desakan ke sana kemari dengan kecepatan terdengar gila lebih dari 1.900 kilometer per jam. Mereka tidak pergi terlalu jauh sebelum mereka bertemu molekul air lain dan bangkit kembali dalam beberapa arah lain. Pada suhu kamar, molekul air mengalami sekitar dua setengah juta juta kali per detik (atau 2.500.000.000.000 tabrakan setiap detik).

Pada suhu 50 derajat, desiran molekul di sekitar lebih dari 2000 kilometer per jam dan karena itu terpental satu sama lain lebih cepat, yang berarti mereka akan pergi sedikit lebih jauh sebelum memukul-mukul satu sama lain. Itu sebabnya air mengembang ketika panas. Pada sat air dingin pada suhu 4 derajat dan molekul yang masih berdesak-desakan ke sana kemari di sekitar tahun 1850 kilometer per jam tapi sekarang, karena kecepatan  yang sedikit aneh dari air tersebut, mereka rata-rata sedikit lebih dekat bersama-sama. Tapi air dingin di bawah 4 derajat Celcius dan gaya kuat tarik antara bagian bermuatan negatif dari satu molekul dapat memulai untuk berikatan dengan bermuatan partikel bermuatan positif dari bagian yang lain. Pada nol derajat, daya tarik begitu kuat dan molekul menjadi terkunci di tempat. Mereka masih bergetar bolak-balik dengan kecepatan sangat tinggi, tetapi mereka tidak bisa lagi membebaskan dari molekul disamping mereka.

Hal yang tidak biasa tentang molekul air dibandingkan dengan kebanyakan zat lain, seperti minyak zaitun, adalah bahwa mereka polar. Mereka memiliki dua ujung yang bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. Setiap ujung muatan positif dapat berikatan dengan ujung muatan negatif pada muatan yang lain, yang menghubungkan tiga molekul air bersama-sama. Ujung negatif dapat berikatan dengan ujung positif dari yang lain untuk membentuk ikatan ketiga, yang menciptakan struktur kristal tetrahedral. Karena ukuran dan bentuk molekul air, struktur ini memakan lebih banyak ruang daripada pada keadaan bebas sehingga berdesak-desakan, sehingga molekul air dalam keadaan cair, maka akan es mengapung. Pada Silicon, galium, germanium, bismut, antimon dan molekul polar lainnya juga membentuk kristal tetrahedral yang mengapung bila terendam dalam bentuk cair mereka, tetapi kita tidak akan (sulit) menemukan salah satu dari mereka (Silicon, galium, germanium, bismut, antimon) dalam bentuk cair mereka untuk dimasukkan ke dalam lemari es kita.

Ini adalah hal yang baik, ketika zat menyusut ketika mereka membeku. Jika tidak demikian, hal-hal seperti injection molding tidak mungkin, dan itu hanya permulaan. Ini juga merupakan hal yang baik bahwa air mengembang ketika membeku karena jika tidak, danau di daerah beriklim dingin akan membeku di musim dingin, memusnahkan semua makhluk yang ada dalamnya. Ini tidak begitu besar, namun, ketika seseorang lupa tentang sebotol sampanye atau bir di dalam freezer. Ada kesempatan baik botol akan retak atau meledak ketika air di dalam membeku dan mengembang. Pengikisan pegunungan juga alasan yang sama denga prinsip ini, karena air membeku diantara celah-celah di batu menciptakan tekanan yang cukup untuk memecah mereka menjadi setengahnya.


No comments:

Post a Comment