AdinJava– Saat air sedang dipanaskan di atas kompor, gelembung kecil biasanya muncul sebagai tanda awal bahwa suhu air mulai meningkat. Semakin tinggi suhu air, semakin besar ukuran gelembung sampai terlepas dari segalanya terbentukrolling boil— matang sempurna pada suhu 100°C (212°F).
Tetapi, andai kamu pernah memanaskan air dalam microwave, kondisinya berbeda. Air terlihat mendidih tanpa ada gelembung sama sekali. Mengapa hal ini terjadi?
Rahasia Ilmu Fisika di Balik Busa Air
Berdasarkan pendapat para mahir dinamika fluida, gelembung berukuran nano selalu muncul dan menghilang saat air dipanaskan di atas sumber panas seperti kompor. Tetapi, suhu pada saat gelembung-gelembung tersebut terlihat biasanya lebih tinggi dari titik didih air yang kita ketahui sehari-hari.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Jonathan Boreyko, pakar dinamika fluida dari Virginia Tech, menyampaikan: “Titik didih berarti bahwa pada suhu di atas angka tersebut, molekul air lebih memiliki kecenderungan untuk menjadi uap daripada bentuk cairannya.”
Yang dimaksud, setelah suhu melebihi 100°C, wujud gasoline menjadi keadaan paling stabil untuk molekul air. Tetapi, agar benar-benar mendidih, air perlu membentuk gelembung, dan proses ini memerlukan tambahan energi.
“Meski demikian molekul ‘ingin’ berubah menjadi uap, bukan berarti ia langsung dapat mendidih,” tambah Boreyko.
Dengan tutur lain, suhu saat air benar-benar mulai mendidih merupakan hasil keseimbangan antara energi kimia yang dihemat dengan berubah menjadi uap, dan energi yang diperlukan untuk membentuk gelembung.
Peran Tegangan Permukaan
Bukan hanya ruang yang berisi gasoline, gelembung juga merupakan batas antara fase gasoline dan cairan. Batas ini mempunyai sesuatu yang disebut tegangan permukaan, yaitu gaya yang berusaha memperkecil luas permukaan cairan sekecil mungkin saja.
Akibatnya, gelembung kecil cenderung kembali berubah menjadi cairan. Untuk tetap stabil, gelembung perlu sangat besar agar “keuntungan” energi yang dihasilkan dari pembentukan gasoline mampu mengatasi kebutuhan energi akibat tegangan permukaan.
“Ketegangan permukaan pada dasarnya merupakan biaya energi consistent with satuan luas permukaan,” tutur Boreyko.
Semakin kecil ukuran gelembung, semakin tinggi rasio luas permukaan terhadap volumenya, dengan begitu semakin sulit untuk bertahan. Gelembung yang lebih besar sekali cenderung lebih stabil.
Untuk alasan itu, air tak henti-hentinya kali tidak mendidih tepat pada suhu 100°C, melainkan minim lebih tinggi. {Peristiwa} ini dikenal sebagaisuperheating— keadaan di mana air merasakan pemanasan melebihi titik didih biasanya tanpa membentuk gelembung.
Mengapa Busa Muncul Lebih Cepat di Kompor?
Faktor seperti gasoline yang larut, kotoran halus, atau permukaan wadah dapat memicu terbentuknya gelembung. Mirko Gallo, mahir dinamika fluida dari Universitas Sapienza di Roma, menjelaskan:
Kandungan gasoline yang terlarut dan adanya kekurangan pada wadah mampu mengurangi penghalang energi dalam pembentukan gelembung.
Permukaan yang kasar pada panci, andaikan, berfungsi sebagai titik nukleasi — tempat awal terbentuknya gelembung. Untuk alasan itu, gelembung biasanya mulai muncul di bagian bawah atau tepi wadah.
“Andai gelembung terbentuk di tepi, bentuknya hanya berupa setengah bola, dengan begitu luas permukaannya lebih kecil dan memerlukan energi yang lebih minim,” tambah Gallo.
Microwave: Suhu Merata, Tetapi Tanpa Busa
Mikrowave bekerja dengan cara yang berbeda. Gelombang elektromagnetik mampu menembus air dan memanaskan molekulnya secara merata serta sangat cepat, bukan hanya dari bagian bawah seperti pada kompor.
Menurut Boreyko, “Microwave menghangatkan seluruh jumlah air secara serentak, sedangkan pada kompor, bagian bawah wadah menjadi yang paling panas.”
Selain itu, wadah microwave umumnya terbuat dari kaca yang halus dan tidak mempunyai permukaan kasar. Akibatnya, hampir tak ada tempat pembentukan gelembung yang bisa memicu terbentuknya uap.
Itulah alasan mengapa air dalam microwave dapat menjadi sangat panas sampai 20°C (36°F) lebih tinggi dari titik didih biasanya tanpa membentuk gelembung sama sekali.
Air yang terlihat santai di dalam microwave pada nyatanya mendatanya energi potensial yang besar. Bahkan minim getaran saja — seperti saat kamu mengambilnya — bisa memicu pelepasan energi tersebut secara tidak menduga dalam bentuk semburan uap panas yang berbahaya.
{Peristiwa} ini tidak hanya terjadi pada air. “Pemanasan berlebihan dapat terjadi pada cairan apa saja,” tutur Gallo.
Boreyko menambahkan, “Air mempunyai tegangan permukaan yang tinggi dibandingkan dengan sebagian besar cairan lainnya, dengan begitu dampaknya jauh lebih mencolok.”
