Fenomena Fisika - MekFlu

Mengapa es dapat mengapung?
Mengapa gunung es dan es batu dapat terapung pada permukaan air? Bukankah benda padat umumnya lebih berat daripada zat cair? Umumnya, ya. Akan tetapi air adalah perkecualiannya. Sebagian orang mungkin berpendapat bahwa pertanyaan tersebut merupakan pertanyaan mudah, padahal jawabannya sama penting dengan perkara hidup dan mati. Apabila es tidak mengapung di air, kita tidak mungkin pernah ada di sini untuk membahasnya.
Terapungnya es pada air begitu penting bagi kita sehingga kita tidak menyadari bahwa fenomena tersebut sesungguhnya sebuah fenomena luar biasa. Ketika kebanyakan zat cair lain membeku, wujud padat lebih padat, lebih berat dari pada wujud zat cair masing-masing untuk volume yang sama. Ini sesuai dengan yang kita harapkan, kerana dalam wujud padat molekul-molekul berkumpul lebih rapat dibandingkan dengan molekul-molekul wujud cair yang saling selip dengan mudah, maka merupakan hal wajar apabila wujud padat akan lebih berat dan tenggelam.
Alasan air memiliki perilaku melawan arus terletak pada cara molekul-molekul air ketika saling berhubungan dengan sesama molekul air dalam sebongkah es. Antarmolekul air terbentuk satu ikatan yang dinamakan ikatan hidrogen.
Seperti halnya dengan molekul-molekul zat padat, molekul-molekul membentuk semacam kerangka terbuka. Molekul-molekul air padat justru terpisah lebih besar dibanding molekul-molekul zat cair, maka tidak mengherankan apabila es memerlukan ruang lebih besar daripada air. Air dengan berat tertentu menempati ruang sekitar 9 persen lebih besar ketika berwujud es dibanding ketika berwujud cair.
Sewaktu kita mendinginkan air dari suhu ruang, air itu semakin padat, sama seperti zat cair lain. Karena gerakan molekul-molekulnya semakin lamban maka tidak memerlukan ruang banyak. Kebanyakan zat cair lain terus semakin padat sampai membeku dan wujud padatnya akan memiliki kerapatan paling tinggi. Namun tidak demikian halnya dengan air.
Air menjadi lebih padat hanya sampai pada titik tertentu. Pada saat air didinginkan sampai 4 derajat celsius, perilaku air mulai unik. Hal itu terjadi karena ikatan hidrogen mulai terbentuk. Akhirnya pada suhu nol derajat celsius, air membeku menjadi es dan kerapatannya menjadi yang terendah. Itulah sebabnya es mengapung di air.
Kenyataan bahwa air mempunyai kerapatan maksimum pada suhu 4 derajat celsius memiliki konsekuensi lebih lanjut yang bermakna bagi makhluk hidup. Ketika cuaca dingin menyejukkan permukaan sebuah danau air tawar, air di permukaan menjadi lebih padat lalu tenggelam. Tempat yang ditinggalkan segera dimanfaatkan oleh bagian air yang lain, sampai seluruh air dalam danau menjadi dingin dan tenggelam. Hal tersebut berlangsung terus sampai seluruh air dalam danau memperoleh kesempatan untuk didinginkan sampai mencapai puncak pada 4 derajat celsius, kemudian tenggelam. Baru setelah itu permukaan air ndapat menapaki 4 derajat cesius terakhir untuk sampai ke titik beku air, yakni nol derajat celsius.
Pada saat lapisan es terbentuk di permukaan danau, seluruh air dalam danau mempunyai suhu 4 derajat celsius. Tidak peduli berapa dingin cuaca di luar, air yang dapat menjadi lebih dingin dari 4 derajat celsius akan tetap di atas (karena lebih ringan) dan ikan di bawah lapisan es tidak pernah merasakan lebih dari itu, apalagi sampai membeku. Itukah alasan lain mengapa sifat khas dari air ini berjasa dalam mempertahankan kehidupan d bumi.