sony
ramadhan
Jembatan yang terbuat
dari zat cair? Bukan sulap bukan sihir, sebab itu bisa dibuat dengan ilmu
fisika. Sebuah tim peneliti dari Austria mendemonstrasikan bahwa kini kita
dapat membangun jembatan yang tersusun dari zat cair. Dalam percobaan tersebut,
tim ini berhasil memperagakan sebuah jembatan yang tersusun dari air murni yang
telah didestilasi tiga kali. Mereka juga menghubungkan celah sepanjang 2,5
centimeter hingga selama 45 menit, seakan melawan pengaruh gaya gravitasi.
Sepintas hal ini terdengar seperti sihir, walaupun jelas hanyalah rekayasa
fisika. Lantas, apa rahasianya?
Tegangan tinggi
Salah satu kunci dalam
percobaan tersebut adalah pemakaian tegangan listrik yang tinggi. Tim tersebut
menempatkan air murni yang akan dijadikan jembatan itu di dalam dua buah gelas
kaca, kemudian sepasang elektroda diletakkan di dalamnya. Kedua gelas kaca
diletakkan berdekatan namun tidak berhimpitan. Dalam waktu hanya seperseribu
detik setelah perbedaan tegangan sebesar 25 ribu volt diterapkan melalui
sepasang elektroda tersebut, air di dalam salah satu gelas kaca merambat cepat
ke tepian dan secepat kilat melompat melewati celah di antara kedua gelas kaca.
Apa yang menyebabkan
tegangan tinggi tersebut mampu melontarkan air melompati celah dan lalu menjaga
“jembatan cair” tidak runtuh dipengaruhi gravitasi? Saat ini belum ada yang
mengetahuinya dengan pasti. Walaupun begitu, beberapa kesimpulan awal sudah
bisa ditarik dari percobaan itu.
Secara kimiawi sebuah
molekul air dilambangkan dengan kode H2O. Ini karena memang molekul air terdiri
dari dua atom hidrogen (H) yang bermuatan positif dan sebuah atom oksigen (O)
bermuatan negatif. Saat genangan air murni dipengaruhi oleh medan listrik,
seperti saat tegangan tinggi diterapkan pada percobaan di atas, maka
molekul-molekul air akan berjejer rapih dan saling bergandengan: atom-atom
hidrogen tertarik ke elektroda bermuatan negatif sementara atom oksigen
menjurus ke elektrode positif. Selama ini hal ini sudah diketahui berlaku pada
tingkat molekuler, akan tetapi belum pernah diperagakan sebelumnya pada tingkat
makroskopik seperti pada percobaan jembatan cair di atas.
Untuk menguji hipotesa
ini, tim peneliti yang sama kemudian menggunakan sebatang kaca yang telah lebih
dulu diberi muatan listrik. Ternyata memang medan listrik dari batang kaca
mampu membuat bentuk jembatan cair itu berubah dari lurus menjadi melengkung
mendekati batang kaca.
Air Mengalir Dalam Air
Di antara pengukuran
lain yang dilakukan, tim tersebut juga mengukur variasi kepadatan cairan di
sepanjang “jembatan dari air” yang terbentuk.
Mereka menggunakan
metode optik yang umum disebut ‘visualisasi Schlieren’ . Dalam metode ini,
berkas-berkas cahaya dilewatkan tegak lurus terhadap “jembatan dari air” dan
kemudian melewati tepian sebuah silet tajam sebelum mencapai detektor cahaya.
Jika kepadatan cairan di sepanjang jembatan itu seragam nilainya, maka semua
berkas cahaya akan melewati tepian silet dan tertangkap oleh detektor. Akan
tetapi, jika ada variasi kepadatan cairan pada jembatan itu, variasi itu akan membelokkan
dan mengganggu jalan sebagian berkas cahaya yang lewat, sehingga total berkas
yang tertangkap detektor menjadi berkurang.
Dengan metode tersebut,
tim dari Austria itu menemukan bahwa kepadatan cairan pada jembatan memang
tidak seragam, di mana sisi bagian dalam dari jembatan lebih padat daripada
sisi luarnya. Selain itu, variasi kepadatan cairan tersebut tidaklah statis,
melainkan mengalir dari gelas kaca yang satu ke yang lainnya. Sekedar sebagai
analogi, anda bisa membayangkan sebuah kabel ko-axial (walaupun analogi ini
tidaklah sangat akurat karena kedua fenomena ini berasal dari hukum fisika yang
berbeda) di mana kabel di lingkaran dalam mengalirkan arus listrik sedangkan
kabel di lingkaran luar hanyalah membantu menyalurkan aliran itu. Begitu juga,
dalam “jembatan cair” ini, molekul air yang mengalir adalah molekul-molekul di
sisi dalam, sedangkan molekul-molekul di sisi luar hanyalah diam dan membantu
aliran molekul-molekul di sisi dalam jembatan.
Untuk Apa Selanjutnya?
Tim dari Austria itu ingin
mempelajari dengan lebih detil bagaimana sesungguhnya struktur molekul-molekul
yang membentuk “jembatan cair itu. Untuk itu mereka merencanakan percobaan
lanjutan yang akan menggunakan sinar-X.
Selain untuk menjawab
keingintahuan secara ilmu fundamental, percobaan ini juga punya potensi
aplikasi yang besar. Salah satunya berkaitan dengan bidang mikrofluida , di
mana cairan-cairan dengan volume sangat kecil dikendalikan dengan presisi dan
diteliti dengan akurat, baik untuk pendeteksian biologis, medis, maupun
lingkungan.
Saat ini masih banyak
kendala yang perlu dipecahkan sebelum sebuah aplikasi nyata bisa diperoleh.
Salah satunya adalah bahwa jembatan cair ini tidak bisa bertahan jika air murni
yang telah didestilasi tiga kali tersebut dikotori oleh debu dan partikel.
Akibat muatan-muatan tambahan yang dibawa oleh debu dan partikel itu, maka
jembatan cair itu akan dilewati arus listrik yang semakin tinggi.
Suhu pada jembatan itu
ikut meningkat, dan jembatan akan runtuh karena gerakan acak molekul-molekul
air mengalahkan efek medan listrik yang telah menjajarkannya dengan rapi.
Walaupun begitu, bukan tidak mungkin percobaan-percobaan berikutnya akan
memunculkan kejutan dan gagasan baru yang akan memecahkan kendala di atas.
Sumber : netsains
Tidak ada komentar:
Posting Komentar