Kadang – kadang sesetengah perkara yang kita anggap fakta sains yang tak berubah mengejutkan kita. Salah satu daripadanya, adalah takat didih air akan sentiasa kekal pada 100 darjah selsius.
Profesor Hasok Chang dari Universiti of Cambridge adalah pengkaji yang cuba meneliti kenyataan berusia lebih dari 200 tahun ini. Cerita kajian beliau dalam laporan the philosophy of engineering amat menarik untuk dibaca.
Tapi sebelum tu, kenapa nak susah – susah ambil tahu sama ada takat didih air tetap pada 100 darjah selsius atau tak?
Pencarian Titik Tetap
Manusia sentiasa mencari perkara – perkara yang ‘tetap’ dan ‘tak berubah’ dalam alam. Dari unit jengka, hasta, setanak nasi, panas api dan lain – lain, unit – unit ini membolehkan kita membuat perbandingan secara relatif.
Bagi unit suhu, sebelum dipilih takat didih air sebagai medium perbandingan, orang gunakan frasa seperti ‘sepanas api, sesejuk salji’, ‘panas macam hari paling panas musim panas dan sejuk macam hari paling sejuk musim sejuk’, atau ‘sepanas darah’ macam yang dipanggil Isaac Newton.
Dah tentu, perbandingan – perbandingan ini semua bermasalah. Musim sejuk kat mana? Bila?
Tahun 1800 barulah dipilih takat didih dan beku air sebagai rujukan suhu. Tapi itu pun membimbangkan, sebab termometer pertama yang dicipta adalah seperti ini
Pada termometer ini ada dua titik pendidihan. Satu ‘air mula mendidih’ dan dua ‘air mendidih laju’. ‘Air mula mendidih’ pada 95 darjah selsius dan ‘air mendidih laju’ pada 100 darjah selsius. Ini jarak suhu yang sangat besar.
Tertarik untuk mengkaji lanjut masalah ini, Prof Hasok Chang mula membuat eksperimen.
Kenapa Tak Sama?
Beberapa eksperimen dibuat menggunakan termometer digital dan beliau dapati air mula berkocak pada suhu 96 darjah, permukaan air mula pecah pada suhu 98 darjah dan bergelojak pada suhu di bawah sedikit daripada 100 darjah. Tapi pemerhatian lain beliau adalah suhu meningkat naik pada 101 darjah dalam bikar gelas.
Maka beliau simpulkan takat didih air tidaklah begitu tepat.
Kemudian timbul masalah lain. Lain bekas, lain takat didih. Dalam bekas aluminium beliau dapati takat didih adalah 99.3 darjah, dalam bekas teflon 98.7 darjah. Dalam bekas seramik buih mula terbentuk pada suhu 101 darjah, namun suhu meningkat naik sehingga 102 darjah.
Apabila dibuang gas daripada air, tak ada apa – apa berlaku sehingga 107.5 darjah selsius, kemudian ia meletus.
Prof Chang mula terpesona. Rupa – rupanya menentukan apa itu ‘mendidih’ adalah antara fenomena paling rumit dalam fizik dan kimia asas.
‘Mendidih’ Ni Apa Sebenarnya?
Dalam kajian tentang pendidihan pun, ada 6 jenis fenomena yang boleh dipanggil mendidih – dan semuanya berbeza antara satu sama lain. Ada pendidihan yang biasa, ada pendidihan pantas dan meletus, ada penyejatan sangat pantas apabila air alami ‘super – heating’. Macam mana di tengah – tengah proses kejadian buih tersebut? Mendidih atau tidak?
Soalannya, kita tahu atau tak apa tu pendidihan? Ahli meteorologist De Luc kata kita tak tahu. Tapi tidaklah diumumkan pada awam, takut huru hara nanti. Dan kalau kita tak tahu apa itu pendidihan, maka kita pun tak tahulah apa itu takat didih. Jadi macam mana ilmu termometri boleh distabilkan dengan menganggap takat didih air sebagai titik tetap? Jawapannya panjang dan rumit.
Jadi kalau ada banyak variasi suhu didih, sedangkan kita pula didih air setiap hari, jadi kenapa kita tak tahu semua ini? Prof Chang beri kita jawapan yang sentap. Sebab kita malas.
Laporan Prof Chang ‘Mitos Takat Didih‘ – boleh dimuat turun di sini
