Dalam keadaan tertentu, air panas mampu membeku lebih cepat daripada air sejuk. Sudah tentu ini bertentangan dengan semua yang logik dalam fikiran anda.
Namun, ia adalah benar dan cendekiawan seperti Aristotle, Descartes dan Francis Bacon pernah menyebutkan tentang fenomena ini.
Tetapi ia tidak diterangkan secara rasmi dalam jurnal sains hingga tahun 1969, hasil daripada perkongsian antara seorang pelajar Tanzanian berusia 13 tahun bernama Erasto B. Mpemba dan profesor fizik bernama Dr. Denis Osborne.
BESARKAN TEKS A- A+
Kisah terhasilnya Kesan Mpemba
Fenomena yang diberi nama Kesan Mpemba ini bermula dengan ais krim.
Oleh kerana Mpemba tergesa-gesa untuk memasukkan ais krimnya ke dalam peti ais sebelum dipenuhi dengan ais krim pelajar lain, dia memutuskan untuk memasukkan susunya yang masih dalam keadaan mendidih.
Apa yang menghairankan adalah dia mendapati bahawa susunya beku jauh lebih cepat daripada susu pelajar lain.
Mpemba kemudiannya bertanyakan kepada guru-gurunya bagaimana ini boleh berlaku dan kebanyakan daripada gurunya memberitahu bahawa dia mungkin tersilap.
Namun, ada seorang sahaja yang memberi perhatian kepada perkara ini iaitu Dr. Denis Osborne. Dr. Denis berfikir sejenak tentang persoalan ini dan meminta seorang juruteknik makmal untuk menguji dakwaan Mpemba.
Sudah tentu, beberapa eksperimen menunjukkan bahawa dalam keadaan tertentu iaitu keadaan di mana saintis masih tidak benar-benar bersetuju, air panas membeku lebih cepat daripada air sejuk.
Pada tahun 1969, Dr. Denis dan Mpemba menerbitkan sebuah kertas mengenai fenomena tersebut.
Hakikat bahawa kesan ini tidak berlaku setiap kali ia dilakukan menjadikannya sukar untuk dikaji, tetapi tidak ada kekurangan dari segi mekanisme fizikal yang dicadangkan mempengaruhinya.
Apa yang menyebabkan berlakunya Kesan Mpemba?
Untuk tempoh masa yang lama, hipotesis yang paling popular adalah bahawa air panas menyejat dengan kadar yang lebih cepat, jadi ia kehilangan lebih banyak jisim dan perlu kehilangan haba yang lebih rendah untuk membeku.
Tetapi saintis telah mengamati kesan Mpemba dalam bekas tertutup tanpa proses penyejatan.
Supercooling, iaitu satu idea bahawa gas terlarut di dalam air mungkin mempercepatkan proses pembekuan juga merupakan satu kemungkinan.
Pada tahun 2013, media mendakwa bahawa satu pasukan penyelidik dari Singapura telah menemui jawapannya, iaitu ikatan antara molekul dalam air mendidih lebih fleksibel dan bersedia untuk melepaskan tenaga (dalam bentuk haba) berbanding dengan air sejuk.
Malangnya, para saintis mendapati bahawa penjelasan ini mempunyai kelemahan.
Masalah dengan kebanyakan teori yang dicadangkan setakat ini adalah bahawa semuanya tidak menjelaskan mengapa kesan Mpemba ini hanya berlaku kadang-kala dan bukannya setiap kali.
Hipotesis terbaru pada Januari 2016 ini mempertimbangkan kesan entropi ke atas air dan bergantung kepada idea bahawa ikatan antara molekul H2O berubah secara struktural sebagai tindak balas terhadap suhu.
Entropi menerangkan jumlah gangguan dalam sistem, dan air panas (dengan molekul yang sentiasa bergerak) mempunyai lebih banyak entropi berbanding air sejuk.
Sebenarnya, air sejuk adalah "melekit" dari segi molekul di mana molekul-molekul suka berkumpul bersama dan menghasilkan ikatan lemah dengan atom hidrogen masing-masing.
Tetapi ketika air itu menjadi panas, ikatan-ikatan ini putus dan gugusannya berubah menjadi kumpulan molekul yang tidak teratur.
Sama seperti anda akan berasa lebih sejuk jika bersendirian berbanding dengan berkumpul rapat dengan rakan-rakan, molekul-molekul air panas ini dapat membentuk kristal ais dalam peti sejuk lebih cepat daripada gugusan molekul air sejuk.
Ini kerana molekul-molekul air sejuk mempunyai susunan yang lebih ketat yang mengambil masa lebih lama untuk suhu berubah.
Yang penting, kesan ini tidak semestinya berlaku jika terdapat banyak garam dan mineral yang terlarut di dalam air, kerana air itu tidak akan membentuk banyak gugusan molekul pada suhu sejuk.
Penjelasan ini menjawab persoalan tentang fenomena ini dan kesukaran untuknya dilakukan secara berulang-ulang di makmal.
Namun, ini juga tidak bermakna ia semestinya benar.
Wallahualam.
Rujukan:
2. Medium
