Mungkinkah Melelehkan Es Di Tempat Yang Temperaturnya Kurang Dari nol Derajat Celcius?

 Sejak SD, kita diajarkan bahwa zat memiliki 3 fase: padat, cair, gas. Pada fase padat, molekul-molekul penyusun zat tersusun secara rapat, saling terikat satu sama lain sehingga tidak dapat bergerak secara bebas, sehingga bentuk dan volumenya tidak dapat berubah. Fase cair adalah fase ketika molekul-molekul dalam zat memiliki energi yang lebih besar dari fase padat sehingga memungkinkan mereka untuk dapat bergerak relatif satu sama lain sehingga dapat mengubah bentuknya, namun masih terdapat interaksi antara molekul-molekul tersebut sedemikian sehingga volumenya tidak dapat berubah. Fase terakhir yaitu gas adalah fase ketika molekul-molekul zat memiliki energi yang cukup tinggi sedemikian sehingga gerakannya tidak dapat ditahan oleh gaya interaksi antar molekul yang mengakibatkan zat dapat mengubah bentuk dan volumenya secara bebas.

Berkaitan dengan fase zat, maka objek yang paling sering dijadikan contoh adalah air. Zat ini memang cocok dijadikan sebagai contoh pembelajaran fase zat karena jumlahnya yang melimpah dan relatif mudah untuk mengubah fasenya. ingin membuat air dalam fase padat? tinggal dinginkan saja hingga temperaturnya kurang dari 0 derajat celcius. Ingin membuat air menjadi fase gas? tinggal panaskan temperaturnya hingga mencapai 100 derajat celcius. Bahkan air dalam bentuk padat terdapat secara alami di beberapa bagian di bumi dalam jumlah besar.

Semua orang yang pernah belajar sains pasti tahu kalau pada temperatur kurang dari nol derajat celcius, air berwujud padat (es). Antara 0 derajat hingga 100 derajat celcius, air berwujud cair, dan pada temperatur lebih dari 100 derajat celcius, air berwujud gas.

Namun, mungkinkah air berwujud cair ketika temperaturnya kurang dari nol derajat celcius? 

Jawabannya adalah mungkin. 

Sebenarnya yang mempengaruhi fase suatu zat bukan hanya temperatur saja, melainkan juga tekanan yang dialami oleh zat tersebut. Pengaruh tekanan dan temperatur terhadap wujud zat dapat dilihat pada diagram fase dari zat tersebut.

Coba kita perhatikan diagram fase dari air.

sumber: https://socratic.org/questions/how-do-you-read-the-phase-diagram-of-water

Bacanya gimana?

Ke kanan adalah temperatur. Makin ke kanan, makin tinggi temperatur. Ke atas adalah tekanan. Makin ke atas, makin besar tekanan.

Lihat garis putus-putus vertikal yang ada angka di bawahnya? itu garis temperatur 0°. Semua titik di sebelah kiri garis itu temperaturnya kurang dari 0°.

Lihat garis hitam yang memisahkan "ice" dengan "water"? itu adalah garis batas fase antara cair dan padat. Kondisi di kiri garis berarti padat (ice), kondisi di kanan garis berarti cair (water).

Jadi mungkin gak air berbentuk cair tapi temperatur kurang dari 0°? liat di diagram fase, ada gak daerah yang lokasinya di sebelah kanan garis batas ice - water tapi di sebelah kiri garis putus-putus 0°? jawabannya ada. Dengan demikian, es bisa mencair walaupun temperaturnya kurang dari 0°C, asalkan tekanannya lebih dari 1 Atm. Mau bukti?

Ambil es batu, terus taruh benang secara melintang di atas es batu tadi, terus tarik benangnya sehingga menekan es batu. Benangnya bakal masuk ke es batu, tapi es batunya gak kepotong. Itu karena tekanan dari benang bakal menurunkan titik beku es sehingga fasenya berubah jadi cair. Ketika benangnya tenggelam, tekanannya hilang. Titik beku balik lagi ke nol. Air yg cair tadi karesa temperaturnya lebih kecil dari nol, jadi beku lagi.