Pernahkah anda semua terfikir, kenapa ais terapung di dalam air?
Secara asasnya, terdapat 3 bentuk utama jirim iaitu gas, cecair, dan pepejal, yang dibezakan berdasarkan jarak antara molekul bahan tersebut.
Ketumpatan setiap jirim tersebut bertambah dari bentuk gas ke cecair dan pepejal kerana jarak antara setiap molekul semakin rapat.
Oleh itu, untuk sesuatu bahan tertentu, pepejal akan sentiasa tenggelam di dalam cecair. Sebab itulah T-800 tenggelam di dalam besi cair.
If you understood the reference, it means you are already old. Like me!
Berbalik kepada persoalan asal, kenapa ais (pepejal) terapung di dalam air (cecair)?
Umum mengetahui molekul air terdiri daripada gabungan satu atom oksigen dan dua atom hidrogen, yang bergabung menggunakan ikatan hidrogen.
Pada suhu bilik, molekul air sentiasa bergerak, ikatan hidrogennya sentiasa berpecah dan bergabung semula secara berterusan, dan mempunyai sejumlah tenaga kinetik.
Tetapi, apabila kita turunkan suhu, tenaga kinetik setiap molekul air akan berkurangan, pergerakannya menjadi semakin pasif, dan jarak antara setiap molekul air bertambah.
Tenaga kinetik molekul air lebih tinggi dari tenaga ikatan hidrogen, dan masih mempengaruhi perpecahan dan penggabungan semula ikatan hidrogen antara molekul pada kadar yang semakin rendah.
Namun, apabila suhu mencecah 4 darjah celsius, tenaga kinetik molekul air menjadi lebih rendah daripada tenaga ikatan hidrogen antara molekul air.
Ini menyebabkan kadar pembentukan ikatan hidrogen antara molekul lebih tinggi dari kadar perpecahannya. Baguslah, baru boleh bersama bersatu.
Ini juga menghasilkan struktur heksagonal molekul ais yang seragam dan cantik, berbanding struktur molekul air yang tidak tersusun.
Struktur molekul ais kurang padat berbanding struktur molekul air, maka ketumpatan ais juga kurang daripada ketumpatan air.
Inilah yang menyebabkan ais terapung di dalam air dan inilah juga sebab pada musim sejuk, hanya permukaan kolam sahaja yang membeku, dan hidupan akuatik masih boleh hidup di bawah lapisan ais.
Perasan tak ais mengembang apabila membeku? Sebab inilah.
Sekarang, anda sudah tahu.
