Fisika Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9
9Es, Air, Uap
Air yang sama yang berdenting di gelasmu sebagai bongkahan es mengucur sebagai minuman dan naik dari panci sup sebagai kepulan putih. Satu zat tunggal, tiga wujud. Tahun lalu kita menonton kehangatan mencairkan sebongkah es; tahun ini kita berkenalan dengan ketiga wujud zat yang dapat diambil air.
9.1 Tiga wujud air
Contoh 9.1 (Tempat tinggal tiap wujud)
Air dapat berada dalam tiga wujud zat. Padat: es — bongkahan es, es menggantung di bawah atap, embun beku di rumput, salju. Zat padat itu keras dan mempertahankan bentuknya. Cair: air yang mengucur — hujan, sungai, laut, gelasmu. Zat cair mengalir dan mengambil bentuk wadahnya. Gas: uap air, yaitu air yang terbang tanpa terlihat di udara. Padat, cair, gas — tetapi selalu zat yang sama di baliknya.
Catatan 9.2 (Uap air tidak terlihat)
Kepulan putih yang kamu lihat di atas panci terbuat dari titik-titik air mungil yang melayang — tetes-tetes kecil zat cair. Gasnya yang sejati — uap air yang bercampur ke dalam udara — sama sekali tidak dapat dilihat! Amati baik-baik cerat panci: tepat di atasnya ada celah bening yang pendek sebelum kepulan putih dimulai. Di celah itu airnya berwujud gas, tidak terlihat; sedikit lebih tinggi ia berkumpul menjadi tetes yang dapat kamu lihat. Uap air yang tak terlihat bersembunyi di udara setiap ruangan, dan kita akan menangkapnya sebelum bab ini berakhir.
9.2 Berubah wujud
Definisi 9.3 (Mencair dan membeku)
Ketika kehangatan mengubah es yang padat menjadi air yang cair, es itu mencair. Ketika dingin yang kuat mengubah air yang cair menjadi padat, air itu membeku. Mencair dan membeku adalah dua pintu berlawanan antara dua wujud yang sama: kehangatan mendorong ke satu arah, dingin mendorong ke arah sebaliknya.
Definisi 9.4 (Menguap dan mengembun)
Ketika kehangatan membuat air yang cair terbang ke udara sebagai gas, air itu menguap — genangan menyusut, cucian mengering. Ketika uap air menyentuh benda yang dingin lalu berubah kembali menjadi tetes cair, uap itu mengembun — kabut pada jendela yang dingin, embun pada cermin kamar mandi. Sekali lagi dua pintu berlawanan: kehangatan mengirim air ke wujud gas, dingin memanggilnya kembali ke wujud cair.
Contoh 9.5 (Cobalah: tangkap air yang tak terlihat)
Ambillah sebuah kaleng atau gelas langsung dari lemari es, keringkan bagian luarnya baik-baik dengan lap, lalu letakkan di atas meja. Tunggulah sambil menghitung sampai . Bagian luarnya menjadi berkabut, lalu basah — tetes air muncul entah dari mana! Tetes itu tidak merembes lewat kaca: uap air yang tak terlihat di udara ruangan menyentuh dinding yang dingin lalu mengembun. Kamu baru saja menangkap gas yang tak terlihat itu.
Contoh 9.6 (Awan dari napas)
Napasmu selalu membawa uap air yang tak terlihat. Pada hari yang hangat, uap itu tetap tak terlihat. Pada pagi yang membekukan, udara luar yang dingin langsung mengembunkannya menjadi awan kecil di depan mulutmu — dan hal yang sama terjadi pada jendela yang dingin ketika kamu mengembuskan napas untuk menggambar dengan jarimu.
Catatan 9.7 (Uap dan kompor: hati-hati)
Uap air di atas panci yang mendidih panas membakar — lebih panas daripada airnya sendiri terasa. Jangan pernah memasukkan tanganmu ke dalam kepulan itu, dan angkatlah tutup panci menjauh dari tubuhmu, dengan orang dewasa di dekatmu. Perubahan wujud untuk ditonton, bukan untuk disentuh, setiap kali ada kompor yang terlibat.
9.3 Air yang sama, berputar-putar
Contoh 9.8 (Genangan yang menyusut)
Sesudah hujan, sebuah genangan berkilau di halaman bermain. Menjelang sore genangan itu sudah menyusut; besok ia sudah lenyap. Tidak ada yang meminumnya dan ia tidak merembes lewat aspal: kehangatan Matahari membuatnya menguap, tetes demi tetes, ke udara. Gambarlah garis kapur di sekeliling sebuah genangan pada pagi hari dan periksalah sesudah makan siang: airnya sudah mundur ke dalam garismu.
Contoh 9.9 (Dari laut sampai hujan)
Apa yang menguap pasti mengembun di suatu tempat. Air terbang naik dari laut dan genangan, tanpa terlihat; tinggi di langit, tempat udaranya dingin, air itu mengembun menjadi tetes-tetes yang membentuk awan; tetes-tetes itu berkumpul, menjadi berat, lalu jatuh — hujan! Hujan mengisi genangan dan laut, dan perjalanan bolak-balik itu mulai lagi. Air di gelasmu sudah menempuh perjalanan ini lebih sering daripada yang dapat dihitung siapa pun.
9.4 Latihan
Latihan 9.1 ★
Wujud zat apa masing-masing benda ini — padat, cair, atau gas: es yang menggantung; laut; air tak terlihat tepat di atas cerat panci sup; embun beku di rumput; hujan?
Solusi
Solusi Latihan 9.1.
Es yang menggantung: padat. Laut: cair. Air tak terlihat di atas cerat: gas (uap air). Embun beku: padat. Hujan: cair.
Latihan 9.2 ★
Sebutkan perubahan wujudnya: manusia salju yang menyusut di bawah matahari; genangan yang lenyap; kabut yang muncul pada cermin kamar mandi; kolam yang mengeras pada musim dingin.
Latihan 9.3 ★
Pada gambar perubahan wujud, ke arah mana kehangatan selalu mendorong: ke wujud padat atau ke wujud gas? Dan dingin?
Solusi
Solusi Latihan 9.3.
Kehangatan mendorong ke arah gas (padat ke cair ke gas); dingin mendorong kembali ke arah padat (gas ke cair ke padat).
Latihan 9.4 ★
Tetes air pada kaleng dingin di Contoh 9.5 — apakah tetes itu merembes keluar lewat kaca? Dari mana asalnya?
Solusi
Solusi Latihan 9.4.
Tidak — kaca tidak bocor. Uap air yang tak terlihat di udara ruangan mengembun pada dinding luar kaleng yang dingin, lalu berubah menjadi tetes yang terlihat.
Latihan 9.5 ★
Mengapa kamu dapat melihat napasmu pada pagi yang membekukan, tetapi tidak pada hari yang hangat? Pakailah kata-kata pada Definisi 9.4.
Solusi
Solusi Latihan 9.5.
Napas selalu membawa uap air yang tak terlihat. Udara yang membekukan langsung mengembunkannya menjadi tetes mungil — awan yang terlihat. Udara yang hangat membiarkannya tetap menguap, sehingga tidak ada yang dapat dilihat.
Latihan 9.6 ★
Cucian basah lebih cepat kering di bawah matahari daripada di tempat teduh. Perubahan wujud mana yang bekerja, dan apa yang ditambahkan Matahari untuk mempercepatnya?
Solusi
Solusi Latihan 9.6.
Penguapan. Matahari menambahkan kehangatan, dan kehangatanlah yang mengirim air ke udara sebagai gas dengan lebih cepat.
Latihan 9.7 ★
Mengapa kepulan di atas panci yang mendidih berbahaya, dan apa aturan amannya menurut Catatan 9.7?
Solusi
Solusi Latihan 9.7.
Kepulan itu panas membakar — lebih panas daripada air mandi yang panas. Aturannya: jangan pernah memasukkan tangan ke dalam kepulan, angkat tutup panci menjauh dari tubuhmu, dan hanya dengan orang dewasa di dekatmu.
Latihan 9.8 ★
Ceritakan perjalanan bolak-balik setetes hujan: mulai dari laut, berakhir kembali di laut, dan pakailah kata menguap dan mengembun di sepanjang jalan.
Latihan 9.9 ★★
Pada cerat panci ada celah bening, dan baru di atasnya kepulan putih dimulai. Apa yang ada di celah bening itu? Apa yang ditunjukkannya tentang air dalam wujud gas?
Solusi
Solusi Latihan 9.9.
Celah bening itu berisi air dalam wujud gas — uap air, tidak terlihat. Baru sedikit lebih tinggi, udara yang mendingin mengembunkannya menjadi tetes putih pada kepulan. Jadi “uap” yang sebenarnya tidak dapat dilihat; yang putih dan kita sebut uap sudah berupa tetes air cair yang mungil.
Latihan 9.10 ★★
Nino meninggalkan segelas air di ambang jendela selama seminggu; permukaannya turun hari demi hari, padahal tidak ada yang meminumnya. Kucingnya dituduh. Belalah kucing itu: jelaskan apa yang sebenarnya terjadi, dan ciptakan satu cara untuk menunjukkan bahwa airnya pergi ke udara, bukan ke dalam kucing.
Solusi
Solusi Latihan 9.10.
Airnya menguap ke udara ruangan, sedikit setiap hari. Untuk membebaskan kucingnya: tutuplah gelas kembar dengan piring atau plastik lalu letakkan keduanya berdampingan. Sesudah seminggu gelas yang tertutup masih penuh sementara yang terbuka sudah turun — airnya lolos ke udara, dan tidak ada kucing yang dapat minum menembus tutup.