Kalor jenis dan anomali air

Kalor jenis dan anomali air- Berjumpa lagi dalam blog penuh edukasi ini. Setelah sebelumnya membahas Suhu dan kalor, hukum-hukum termodinamika serta perpindahan kalor, maka pembahasan kali ini akan membahas konsep kalor yang lain yakni kalor jenis dan peritiwa anomali air. Tahukah kalian kenapa saat musim dingin, bagian atas air membeku sedangkan bagian bawah tidak? Apa keuntungan anomali air bagi kehidupan mahluk terutama yang hidup di daerah ektrim? Apa sih anomali air itu sendiri? Yuk simak pembahasan berikut ini!

Nah mengingat kembali, konsep seberapa panas suatu benda disebut dengan TEMPERATUR atau SUHU. Jadi suhu merupakan suatu derajat panas/ kalor. Sedangkan kalor adalah energi yang ditransfer antara sistem dan lingkungan karena perbedaan suhu antara keduanya dan disimbolkan dengan Q.

Setiap zat memerlukan sejumlah energi per satuan massa yang berbeda untuk mengubah suhunya sebesar 1° C, nah kalor Jenis ( disimbolkan c) dari suatu zat adalah ukuran dari jumlah ini.

c= Q/m.T

dengan c= kalor jenis zat

Q= energi kalor yang dibutuhkan (joule)

m= massa benda (kg)

T= perubahan suhu (kelvin)

Adapun konsekuensi dari perbedaan kalor jenis tiap zat adalah terjaidnya angin darat & laut. Mekanisme terjaidnya yakni:

1.      Air laut memiliki kalor jenis yang lebih tinggi dibandingkan daratan,

2.      Pada hari yang panas, udara di atas daratan panas lebih cepat,

3.      Udara panas mengalir ke atas dan udara yang dingin bergerak menuju pantai, sehingga terjadi angina darat pada siang hari.

Untuk mengukur Kalor Jenis menggunakan alat calorimeter. Kalorimeter adalah sebuah wadah yang terbuat dari bahan isolator yang baik yang memungkinkan kesetimbangan termal terjadi antara zat tanpa adanya energi yang hilang ke lingkungan.

Kemudian juga dikenal dengan pemuaian termal/ panas. Mengapa bisa terjadi, apa penyebabnya?

Pemuaian termal sebuah benda adalah konsekuensi dari perubahan jarak rata-rata antara atom atau molekul. Pada suhu kamar, molekul bervibrasi dengan amplitude yang kecil. Dengan pertambahan suhu, amplitudopun bertambah. Hal ini menyebabkan seluruh bagian benda memuai.

Sebagian benda jika dipanaskan (suhu naik), maka volume benda akan bertambah. Akan tetapi ada perbedaan pada zat cair atau air yang dikenal dengan anomali air. Mengapa berbeda? Pada saat suhu air meningkat dari 0ºC sampai 4 ºC, air menyusut dan kerapatannya bertambah. Di atas 4 ºC, air menunjukan pemuaian yang sesuai dengan peningkatan suhu. Kerapatan/ massa jenis maksimum dari air adalah 1000 kg/m³ pada 4 ºC. pada peristiwa anomaly air volume air  berkurang akibat runtuhnya struktur Kristal ketika berubah dari fase padat (es) ke fasa cair. Pada suhu sekitar 10^oC struktur Kristal runtuh seluruhnya. Volume bertambah akibat perenggangan molekul-molekul air pada saat suhunya meningkat.

Pertanyaan muncul: Pada musim dingin, permukaan danau membeku, tetapi bagian bawah danau masih berwujud cair, mengapa ini bisa terjadi? Apakah makhluk hidup masih bisa bertahan pada kondisi seperti ini?

Adapun mekanisme pembekuan permukaan danau sebagai berikut:

Arus konveksi akan terus terjadi hingga suhu air di dasar danau mencapai suhu 4^oC. Ketika mencapai 4^oC massa jenis air akan paling tinggi, sehingga meskipun suhu air diatasnya lebih rendah dari 4^oC, arus konveksi tidak terjadi lagi. Permukaan air bagian atas akan turun hingga 0^oC dan membeku, sedangkan suhu air dalam danau akan meningkat terhadap kedalaman dari 0 hingga 4^oC. itulah mengapa masih ada mahluk hidup yang mampu bertahan selain mereka dilengkapi dengan organ tertentu untuk menyesuaikan diri.

Titik beku 0^oC hanyalah berlaku pada air tawar (air yang tidak terkena campuran zat lain). Pada air laut titik beku dipengaruhi oleh kandungan kadar garam. Kandungan kadar garam lautan tidaklah sama. Garam dapat menurunkan titik beku air. Titik beku pada air laut dengan kadar garam sebanyak 3,5% adalah sekitar -1,9 C. Ikan (di daerah kutub), tubuhnya dilengkapi dengan Protein yang dapat mencegah terjadinya pembentukan kristal es di sel darahnya, yang dikenal dengan Antifreeze-Proteine (AFP). Tanpa adanya AFP darah ikan akan membeku pada temperatur -0,9 C.

Bagaimana? Mudah dipahami bukan? Itulah penjelasan tentang Kalor jenis dan anomali air. Sekarang sudah paham bukan mengapa masih ada mahluk yang bisa hidup di air di daerah kutub. Semoga bermanfaat dan terus berkunjung ke blog ini ya,,,   karena akan ada pembahasan materi Fisika lainnya yang lebih menarik dan menantang. See you guys!

Share this post