Percobaan Efek Mpemba

PERCOBAAN EFEK MPEMBA 

Alat dan Bahan: 

1. Termometer 

2. Gelas ukur 

3. Lemari pendingin 

4. Wadah plastik 

5. Air dingin 

6. Air panas 

Prosedur Percobaan

1. Mempersiapkan alat dan bahan
2. Mencatat suhu freezer pada lemari pendingin.
3. Menuangkan 150 ml air panas ke tiap wadah plastik yang berjumlah 12 buah.
4. Melakukan langkah no. 3 untuk air dingin dengan volume dan jumlah wadah plastik yang sama.
5. Memberi tanda berbeda pada wadah plastik untuk membedakan sampel air panas dengan sampel air dingin.
6. Mengukur suhu awal dari sampel air panas dan air dingin, kemudian mencatat hasil pengukuran tersebut pada lembar pengamatan.
7. Memasukkan wadah plastik berisi air panas dan air dingin ke dalam freezer.
8. Memeriksa salah satu wadah plastik dari sampel air panas dan sampel air dingin di dalam freezer setelah 30 menit dan mencatat suhu serta volume es yang terbentuk dalam wadah tersebut
9. Mengulangi langkah no. 8 setiap selang waktu 30 menit hingga di dalam wadah telah terbentuk es semuanya.

Teknik Analisis Data

Dalam percobaan ini, teknik analisis data yang digunakan adalah analisis kualitatif. Data yang di diperoleh kemudian dibandingkan dengan teori yang ada. Pada percobaan ini, data yang diperoleh berupa suhu air dan jumlah volume es yang terbentuk pada tiap wadah dengan selang waktu 30 menit sampai air dalam wadah sepenuhnya terbentuk menjadi es. Data yang diperoleh kemudian ditabulasikan ke dalam tabel.

HASIL PERCOBAAN

(Dilakukan oleh Alex Gadung P, Mahasiswa FKIP Fisika UNS, Surakarta)

Pada percobaan ini diambil data berupa suhu air dingin dan air panas pada tiap wadah dan jumlah volume es yang terbentuk dalam selang waktu 30 menit. Suhu awal air dingin yang digunakan yaitu 30^oC sedangkan suhu awal air panas yaitu 80^oC, dengan suhu awal dari freezer yaitu -5^oC. Volume air mula-mula pada dua wadah masing-masing 150 ml. Data yang diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam tabel berikut:

Analisis Data

Data percobaan yang diperoleh pada tabel di atas kemudian dianalisis secara kualitatif. 

Tujuan dari percobaan ini adalah membandingkan laju pendinginan air panas dan air dingin dalam keadaan yang identik. 

Prinsip kerja percobaan ini adalah memasukkan 150 ml air panas dan air dingin pada wadah yang berbeda sejumlah 12 buah untuk masing-masing sampel air ke dalam freezer dan mengukur suhu serta volume es pada wadah plastik setiap selang waktu 30 menit hingga semua air dalam wadah berubah menjadi es.

Setelah 30 menit, salah satu wadah dari tiap sampel diukur suhunya menggunakan termometer kemudian diambil dan volume es diukur menggunakan gelas ukur. Dalam mengukur volume es, air dalam wadah terlebih dahulu dibuang kemudian es yang ada dalam wadah didiamkan hingga mencair. Es yang telah mencair inilah yang diukur volumenya. Pengukuran volume es setiap selang waktu 30 menit dilakukan hingga air telah berubah menjadi es.

Berdasarkan tabel tabulasi data, dapat diketahui bahwa dalam 30 menit pertama belum terbentuk es pada kedua wadah. Namun, suhu pada masing-masing wadah telah mengalami penurunan. Data di atas menunjukkan bahwa penurunan suhu yang terjadi pada wadah yang berisi air bersuhu awal 80^oC lebih besar daripada penurunan suhu pada wadah berisi air bersuhu awal 30^oC. 

Berdasarkan data penurunan suhu pada masing-masing wadah tersebut dapat dikatakan bahwa laju pendinginan air panas lebih cepat daripada air dingin. Hal ini sesuai dengan teori bahwa laju transportasi panas yang melalui daerah tertentu berbanding lurus dengan gradien suhu. Penurunan suhu yang terjadi juga disebabkan oleh panas yang diradiasikan kedua sampel air. Semakin tinggi suhu benda maka semakin besar panas yang diradiasikan ke lingkungan, sehingga semakin cepat pula mengalami penurunan suhu.

Hubungan perubahan suhu terhadap waktu selama proses pendinginan disajikan dalam grafik pada gambar berikut.

Pada percobaan ini juga dilakukan pengamatan terhadap pembentukan es dari tiap wadah berisi sampel air panas dan air dingin yang kemudian diukur volumenya. 

Berdasarkan data pengamatan, es mulai terbentuk di dalam wadah air dingin pada suhu 3^oC. Sedangkan dalam wadah air panas, es mulai terbentuk pada suhu 6^oC. Hal ini disebabkan oleh perbedaan suhu air dalam wadah dengan suhu freezer. Perbedaan suhu ini menyebabkan adanya perpindahan panas baik secara konduksi, konveksi, maupun radiasi sehingga suhu pada tepi wadah lebih rendah daripada bagian tengah wadah.

Terbentuknya es pada dinding wadah saat suhu air di bagian dalam masih belum mencapai 0^oC dikarenakan suhu air di dalam wadah bagian tepi lebih rendah daripada bagian tengah wadah.

Hubungan volume es terhadap waktu selama proses pendinginan disajikan dalam grafik berikut.

Grafik tersebut menunjukkan bahwa pada wadah berisi air panas, es mulai terbentuk 3,5 jam setelah wadah dimasukkan ke dalam freezer. Sedangkan pada wadah air dingin, es mulai terbentuk 4 jam setelah wadah dimasukkan ke dalam freezer. Kemudian setelah 7,5 jam seluruh air dalam wadah berisi air panas telah menjadi es seluruhnya, sedangkan pada wadah berisi air dingin belum seluruhnya menjadi es. Inilah yang teramati sebagai Efek Mpemba.