Pengertian Efek Mpemba dan Contohnya Lengkap

Efek Mpemba ditemukan pada tahun 1963, oleh seorang anak berusia 13 tahun yang bernama Erasto Bartholomeo Mpemba, di Tanzania. Pada saat itu ia bertanya kepada salah seorang Doktor bidang fisika yang datang ke sekolahnya sebagai tamu seperti berikut.

Jika anda punya 2 gelas air dengan volume yang sama, namun yang satu pada 35°C dan satu lagi pada 100°C lalu meletakkan kedua gelas tersebut di dalam freezer, yang suhunya 100°C akan membeku terlebih dahulu. Mengapa?

Pada saat itu dia hanya ditertawakan oleh teman-teman dan gurunya. Sang tamu pun hanya tersenyum. Tak lama setelah kejadian itu, sang tamu merasa penasaran, dan akhirnya melakukan percobaan tersebut. Hingga akhirnya pada tahun 1969, sang Doktor yang bernama Denis. G. Osborne mempublikasikan hasil penelitiannya bersama Mpemba sendiri.

Pengertian Efek Mpemba dan Contohnya Lengkap
Contoh efek mpemba
Jadi kembali ke pertanyaannya, apa itu efek Mpemba? Sesuai dengan cerita saya di atas, efek Mpemba adalah fenomena lebih cepat membekunya air yang lebih panas dibanding air dingin (lihat gambar di bawah). Sayangnya, untuk menciptakan efek Mpemba ini tidak mudah, ada banyak parameter/variabel yang harus diatur sedemikian rupa. Hingga saat ini, masih banyak perdebatan yang terjadi terkait parameter-parameter tersebu.

Mpemba Effect ini fenomenanya terjadi secara kebetulan. Tidak pernah ada yang bisa melakukannya secara berulang dan konsisten. Jadi begini:

Misalkan saja ada yang dua gelas air yang berasal dari sumber yang sama dengan volume yang sama, hanya berbeda temperaturnya. Kemudian didinginkan. Maka air yang panas akan lebih dulu dingin daripada yang dingin.

Tetapi, fenomena tersebut terjadinya secara kebetulan, acak, tidak terprediksi. Kondisi dari eksperimennya sebenarnya sangat sederhana, tetapi hasilnya tidak tereproduksi ulang.

Sudah banyak sekali saintis yang melakukannya di laboraturium, bahkan di Jepang, ini dilakukan sebagai eksperimen untuk anak-anak SMA, tetapi sekali lagi, hasilnya tidak terprediksi. Pun tidak ada pola statistik yang teramati dari fenomena ini.

Oleh karena itu, teori untuk terjadinya Mpemba Effect ini tidak dapat dipastikan, sebab varibel yang berpengaruh pada fenomena ini juga tidak diketahui.

Banyak yang mengajukan teori untuk fenomena ini, tetapi tak satupun penjelasan yang memuaskan. Selalu ada pengecualian, ataupun kasus diluar teori tersebut.

Hal ini yang membuat Sensei saya menyatakan bahwa Mpemba Effect masih sulit untuk diterangkan dengan simulasi molekular. Sebab fenomenanya makro (teramati fisik), namun tidak terjadi dalam skala mikro.

Di dalam jurnal terbaru 2017 oleh A. Lasanta, yang juga dijadikan rujukan pertanyaan ini: Dijelaskan bahwa penyebab peristiwa Mpemba Effect ialah karena adanya persebaran non-Gaussian di dalam molekul air.

Jadi sederhananya, hampir semua hal yang kita jumpai di alam memiliki persebaran yang normal, atau sering disebut persebaran Gaussian (Gaussian distribution). Nah.. Pada kasus ini, Mpemba Effect hanya akan terjadi pada zat yang tidak memiliki persebaran normal, non-Gaussian distribution.

Persebaran apa yang dimaksudkan? Kalau di dalam jurnal tersebut, yang dimaksudkan ialah persebaran molekul airnya. Jadi Mpemba Effect hanya akan terjadi kalau persebaran molekul airnya tidak mengikuti sebaran Gaussian. Artinya ada air yang membentuk kluster-kluster (kelompok-kelompok).

Jika kita hubungkan dengan sudut pandang mikro, maka kluster-kluster air tersebut dapat memperlambat gerakan molekul air bergerak cepat (air panas), sehingga lebih mudah mencapai kestabilan baru. Kluster tersebut juga dapat dengan cepat membentuk nukleus kristal es. Sedangkan air dingin, walaupun terdapat kluster-kluster, proses stabilnya lambat karena gerakan molekulnya lebih lambat. Inilah yang menyebabkan terjadinya Mpemba Effect.

Dikarenakan banyaknya perdebatan mengenai sulitnya mengulangi efek Mpemba dan tidak adanya penjelasan yang benar-benar meyakinkan, banyak ilmuwan mulai membuat teorinya masing-masing. Tentu hingga tahun 2012 belum ada yang benar-benar mampu meyakinkan dunia tentang teori tersebut. Pada tahun 2012, Royal Society of Chemistry mengeluarkan sayembara untuk menjelaskan efek ini, dan lebih dari 22000 orang mengirimkan teorinya. Mpemba sendiri memilih teori yang menurut dia paling benar dan bisa menjawab mengapa efek ini bisa terjadi. Teori tersebut menyatakan bahwa pada air yang lebih dingin terjadi supersaturasi 

Selain teori tersebut, pada tahun 2016 juga muncul teori lain yang berdasarkan simulasi oleh komputer pula. Teori tersebut menyatakan bahwa efek Mpemba dapat terjadi karena pada air panas molekulnya bergerak lebih cepat, sehingga mampu berikatan satu sama lain (dikenal dengan ikatan hidrogen). Banyaknya ikatan hidrogen ini memicu kristal air terbentuk pada suhu rendah.

Demikian artikel Pengertian Efek Mpemba dan Contohnya Lengkap semoga bisa bermanfaat.

Disadur dari Quora

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel