Anomali air

Pernah minum teh botol, coca cola botol dll. ? Perhatikan botolnya. Bandingkan dengan botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Mengapa botol coca cola atau botol teh lebih tebal daripada botol bir bintang atau botol anggur orang tua ? Biasanya botol minuman dingin lebih tebal dari botol minuman panas Mengapa demikian ? Agar lebih memahami hal ini, coba lakukan percobaan sederhana berikut ini. Siapkan sebuah botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Jika tidak ada, gunakan saja botol lain asalkan botol tersebut tidak tebal. Anda punya freezer ? Masukkan air ke dalam botol lalu simpan botol di dalam freezer hingga air yang ada di dalam botol membeku. Setelah itu, segera pergi dari rumah agar tidak dimarahi ayah atau ibu. Botol bisa pecah ketika air membeku. Ketika hendak membuat es, biasanya air dibungkus dalam plastik. Plastik bersifat plastis sehingga ketika es batu mengembang, plastik juga mengembang. Plastik menjadi lebih gemuk setelah air berubah menjadi es. Aneh ya ? Seharusnya benda menyusut ketika suhunya berkurang. Mengapa air memuai ketika suhunya berkurang ?  Keanehan air ini dikenal dengan sebutan anomali air.

Setiap benda memuai (volume benda bertambah) ketika suhu benda bertambah dan benda menyusut (volume benda berkurang) ketika suhu benda berkurang. Air juga memuai ketika suhunya bertambah dan menyusut ketika suhunya berkurang, tetapi tidak pada suhu 0^oC – 4^oC. Antara suhu 0 ^oC sampai 4 ^oC, volume air berkurang (air menyusut) seiring bertambahnya suhu. Jika kita memanaskan air pada suhu 0 ^oC, semakin panas air, semakin berkurang volume air. Proses penyusutan terhenti ketika air mencapai suhu 4 ^oC. Di atas 4 ^oC, volume air bertambah (air memuai) seiring bertambahnya suhu. Sebaliknya, air memuai (volume air bertambah) ketika suhunya berkurang dari 4 ^oC sampai 0 ^oC.

Misalnya kita masukkan air bersuhu 30^oC ke dalam freezer. Ketika berada di dalam freezer, suhu air berkurang. Pada saat suhu air berkurang, volume air juga berkurang (air menyusut). Ketika mencapai suhu 4 ^oC, air mulai memuai (volume air bertambah). Pemuaian air terhenti ketika suhunya mencapai 0 ^oC. Berbeda dengan benda lain yang terus menyusut (volume benda berkurang)  ketika suhu benda tersebut berkurang hingga 0^oC.

Ketika benda menyusut (volume benda berkurang), massa jenis atau kerapatan benda bertambah. Sebaliknya, ketika benda memuai (volume benda bertambah), massa jenis atau kerapatan benda berkurang. Rumus massa jenis = massa / volume. Massa benda selalu tetap. Sedangkan volumenya bisa berubah-ubah, tergantung dari suhu. Air menyusut (volume air berkurang)  hanya sampai pada suhu 4 ^oC karenanya air memiliki massa jenis paling besar pada suhu 4 ^oC.

Perhatikan grafik di bawah. Grafik ini menyatakan hubungan antara volume dan suhu air.

Manfaat anomali air

Manfaat anomali air sangat dirasakan di daerah yang mempunyai musim dingin. Ketika musim dingin tiba, suhu udara berkurang. Permukaan air bersentuhan dengan udara karenanya suhu air yang berada di permukaan sungai atau permukaan danau juga berkurang. Karena suhu air menurun, maka volume air juga berkurang. Karena volume air berkurang, maka massa jenis air bertambah. Air yang berada di permukaan memiliki massa jenis yang lebih besar dibandingkan air yang berada di bawah. Karena mempunyai massa jenis lebih besar maka air yang berada di permukaan bergerak ke bawah (tenggelam). Air yang berada di bawah mempunyai massa jenis lebih besar sehingga bergerak ke atas (terapung). Proses ini terjadi sampai suhu air mencapai 4 ^oC. Ingat ya, air menyusut (volume air berkurang) hanya sampai 4 ^oC. Karenanya, air memiliki massa jenis paling tinggi pada suhu 4 ^oC.

Ketika suhu air di permukaan sungai atau permukaan danau menjadi lebih kecil dari 4 ^oC, maka air yang ada di permukaan memuai (volume air bertambah). Karena volume air bertambah maka massa jenis air berkurang. Massa jenis air yang ada di permukaan lebih kecil dari massa jenis air yang ada di sebelah bawah, sehingga air yang berada di permukaan tidak bisa bergerak ke bawah. Air yang ada di permukaan tetap berada di atas dan lebih dahulu membeku seiring berkurangnya suhu air menjadi 0^oC. Karena bersentuhan dengan air yang berada di permukaan, maka air yang berada di sebelah bawah dekat permukaan juga mulai membeku seiring berkurangnya suhu air tersebut menjadi 0^oC. Demikian seterusnya. Jadi proses pembekuan bermula dari air yang berada di permukaan. Air yang ada di dasar danau atau dasar sungai biasanya tidak membeku, karena suhu udara tidak sangat dingin. Karena air yang ada di dasar tidak mendapat jatah es batu, maka ikan-ikan dan makhluk hidup yang berada di dasar danau atau dasar sungai tetap hidup selama musim dingin.