HIKMAH AIR MENJADI CAIR
Susanto
Cahaya Rancamaya Islamic Boarding School 2017
Air adalah sumber kehidupan. Semua makhluk hidup memerlukan air untuk mempertahankan kehidupannya. Tumbuh-tumbuhan dapat hidup dan tumbuh subur dengan air yang cukup. Hewan-hewan dari tingkat mikroba hingga hewan buas seperti buaya, singa, dan harimau semuanya memerlukan air untuk mempertahankan kehidupannya. Manusiapun memerlukan air untuk bertahan hidup.
Air mengalir dari hulu menuju hilir memberikan kehidupan bagi seluruh makhluk hidup. Air mengalir melalui sungai-sungai dan bermuara pada lautan yang mana makhluk hidup menuai berkah disekelilingnya. Air mengalir menyebarkan berkah dari Sang Pencipta Alam Semesta. Kita dapat menjumpai secara langsung maupun tidak langsung bagaimana ekosistem terjamin baik saat air dijumpai di dalamnya. Sifatnya yang mudah mengalir memberikan kemudahan bagi air untuk menyebarkan berkah dari Tuhan Alam Semesta, Allah SWT.
Bagaimana jika air berbentuk padat pada suhu kamar?
Allah SWT selalu memberikan Rahman Rahimnya kepada makhluknya melalui penciptaannya tidak terkecuali air. Bentuk air dalam keadaan standar yaitu suhu ruang 25 ˚C dan tekanan 1 atm berbentuk cair. Bentuk padat ini bertahan hingga suhu air mencapai titik bekunya yaitu 0 ˚C. Bentuk atau fasa cairan adalah bentuk yang mudah mengalir. Secara fisika bentuk cair disebut sebagai fluida dimana kemudahan mengalirnya dinyatakan dengan kekentalan zat cair (viscosity). Air pada temperatur 20˚C memiliki kekentalan 1×10-3 Pa.s dan pada suhu 0˚C memiliki kekentalan 4×10-3 Pa.s. Nilai kekentalan tersebut menunjukkan besarnya momentum yang diperlukan untuk mempertahankan geraknya persatuan area dimana (Pa.s =N.s/m2 ). Benda cair memiki viskositas yang kecil, dimana air memiki viskositas pada orde »10-3 Pa.s, makin kecil viskositas suatu zat maka makin mudah mengalir. Sebalikya benda padat nilai viskositas tidak dapat dinyatakan, karena zat padat tidak memiliki kemampuan untuk mengalir.
Bayangkan jika air berbentuk padat. Apabila air berbentuk padat maka air tidak akan bisa mengalir. Bentuk padat akan mempertahankan keadaannya dimana apabila air dengan bentuk padat di dalam suatu bejana maka saat salah satu sisi bejana dilepaskan, maka air akan tetap pada keadaannya dan tidak mengalir seperti tampak pada Gambar 1. (a).
Sebaliknya apabila air berbentuk cair maka saat salah satu sisi bejana dilepas air akan mengalir. Kecepatan aliran tersebut bergantung pada kedalaman air dari permukaan seperti tampak pada Gambar 1.(b) [Pada ilustrasi asumsi air fluida ideal].
Bagaimana jika air berbentuk padat pada suhu kamar?
Allah SWT selalu memberikan Rahman Rahimnya kepada makhluknya melalui penciptaannya tidak terkecuali air. Bentuk air dalam keadaan standar yaitu suhu ruang 25 ˚C dan tekanan 1 atm berbentuk cair. Bentuk padat ini bertahan hingga suhu air mencapai titik bekunya yaitu 0 ˚C. Bentuk atau fasa cairan adalah bentuk yang mudah mengalir. Secara fisika bentuk cair disebut sebagai fluida dimana kemudahan mengalirnya dinyatakan dengan kekentalan zat cair (viscosity). Air pada temperatur 20˚C memiliki kekentalan 1×10-3 Pa.s dan pada suhu 0˚C memiliki kekentalan 4×10-3 Pa.s. Nilai kekentalan tersebut menunjukkan besarnya momentum yang diperlukan untuk mempertahankan geraknya persatuan area dimana (Pa.s =N.s/m2 ). Benda cair memiki viskositas yang kecil, dimana air memiki viskositas pada orde »10-3 Pa.s, makin kecil viskositas suatu zat maka makin mudah mengalir. Sebalikya benda padat nilai viskositas tidak dapat dinyatakan, karena zat padat tidak memiliki kemampuan untuk mengalir.
Bayangkan jika air berbentuk padat. Apabila air berbentuk padat maka air tidak akan bisa mengalir. Bentuk padat akan mempertahankan keadaannya dimana apabila air dengan bentuk padat di dalam suatu bejana maka saat salah satu sisi bejana dilepaskan, maka air akan tetap pada keadaannya dan tidak mengalir seperti tampak pada Gambar 1. (a).
 |
| Gambar. 1(a) Gambar ilustrasi apabila air berbentuk padat |
 |
| Gambar. 1(b) Gambar ilustrasi apabila air berbentuk cair |
Allah memberikan karakteristik lain kepada air yaitu berupa tegangan permukaan dan daya kapilaritas. Tegangan permukaan merupakan suatu besaran zat cair yang besarnya sebanding dengan gaya yang diberikan zat cair terhadap benda lain dipermukaannya per panjang benda atau zat lain dipermukaannya dimana gaya zat cair bekerja. Air memiliki tegangan permukaan air sebesar 0.072 N/m pada suhu 20 ˚C. Sifat dan karakteristik air dapat ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Massa jenis, kekentalan dan tegangan permukaan air
Tegangan permukaan air mengakibatkan air tidak serta merta terdistribusi dipermukaan akan tetapi terlokalisir pada luas permukaan tertentu. Andaikan kita punya air dengan volume V yang kita tumpahakan pada bejana dengan area A yang mana luasannya jauh lebih besar dari A (V<<A). Kita hanya akan melihat sebagian luasan dari bejana yang terbasahi seperti tampak pada Gambar 2.
Tabel 1. Massa jenis, kekentalan dan tegangan permukaan air
Sifat Air
|
Satuan
|
Mass jenis
|
1000 kg/m3
|
Kekentalan (20 ˚C)
|
1×10-3 Pa.s
|
Tegangan permukaan (20 ˚C)
|
0.072 N/m
|
 |
| Gambar 2. Ilustrasi sebaran air dalam luasan area yang jauh lebih besar dari volumenya |
| (adaptasi dari : Yonemoto & Kunugi, 2017) |
Tegangan permukaan akan mengimbagi momentun alir zat cair sehingga air akan terlokalisir pada luasan area tertentu. Pada alam kita akan menjumpai oase yang terbentuk pertama kali diprediksi dengan metode seperti ini. Kubangan air yang terbentuk ini kemudian dimanfaatkan makhluk hidup untuk melangsungkan proses kehidupannya. Fenomena ini juga yang mengakibatkan embun pagi pada permukaan daun berbentuk cekungan-U.
 |
| Gambar 3. Bentuk-U embun pagi pada daun, sumber: google.com |
Selain tegangan permukaan, air memiliki daya kapilaritas yaitu kemampuan air meresap melalui celah-celah kecil. Fenomena ini timbul akibat air memiliki gaya adhesi dan kohesi. Gaya adhesi akan mengakibatkan air tertarik dengan zat lain yang lebih solid sehingga air dapat meresap dari bawah permukaan keatas. Fenomena ini dimanfaatkan tumbuhan dalam mengambil sumber air sebagai zat utama yang diperlukan saat fotosintesis.
Maha besar Allah dengan segala penciptaaan-Nya yang maha sempurna. Tiada puji selain alhamdulillah kami panjatkan kepada-Mu. Engkau Maha Suci, Maha Sempurna, Raja dari segala raja. Semoga setitik pengetahuan yang Engkau berikan kepada kami tidak menjadikan kami lalai kepada-Mu. Melainkan mendekatkan kami, jiwa kami, hati kami kepada-Mu. Ya rabbal alamin.
Referensi:
Giancoli, D.C., 2014, Physics principle with application, pp: 280-281
Yonemoto, Y., & Kunugi, T. (2017), Analytical consideration of liquid droplet impingement on solid surfaces, Scientific Reports, 7, doi: 10.1038/s41598-017-02450-4
Sangat bagus ... memulai tulisan pertama dengan air. Dia yang mahahidup menghidupkan segala sesuatu dengan air.
ReplyDeleteTerimakasih Bapak... Mohon bimbingannya selalu.
DeleteGood job kang, saya tunggu tulisan tulisan inspiratif dan keren lainnya...
ReplyDelete