Kerja Mesin Pembuat Salju

Sebagai penggemar olahraga ice skating tentu Anda sering menjumpai salju buatan, yang merupakan hasil kerja mesin pembuat salju. Apakah mesin-mesin itu hanya menyemprotkan air ke udara dan membiarkan air tersebut membeku?  

Salah satu akan berhasil dengan baik, kecuali barangkali jika cuaca sedang sangat dingin. Lagipula, mesin-mesin itu tidak menghasilkan serpih-serpih salju sungguhan; mereka membuat biji-biji es sangat kecil, masing-masing berdiameter sekitar 0,254 mm.

Penyemproran air saja tidak akan herhasil karena ketika air membeku, air itu melepaskan sejumlah panas. Itu terjadi karena ketika molekul-molekul air berubah dari wujud cair menjadi padat, mereka berhenti berkeliaran untuk mengambiL posisi-posisi yang tertentu, maka energi gerak yang semula mereka miliki harus dipindahkan ke tempat lain. Jika sejumlah besar air yang disemprorkan dibekukan cukup dekat dengan permukaan tanah, panas yang terbebaskan akan cukup untuk menghangatkan udara sekitar dan akibatnya tujuan kita untuk membuat salju pasti gagal; salju tiruan akan basah dan tidak terlalu dingin.
Sebaliknya, ketika salju asli terbentuk di alam, panas yang dilepaskan dipindahkan ke udara di tempat salju itu terbentuk, yang cukup tinggi, sehingga tidak terlalu menghangatkan lereng tempat orang akan her- main ski. Itu sebabnya di banyak tempat bermain ski mesin pembuat saiju menyemprotkan air dan menara-menara tinggi, sehingga panas yang terjadi segera dibawa pergi oleh angin.

Biasanya, orang memerlukan pendingin tambahan guna mengatasi panas yang dilepaskan saat pembekuan. Mesin pembuat salju melaksanakannya dengan tidak hanya menyemprotkan air, tetapi campuran air dan udara bertekanan tinggi, sekirar 118 psi. Ketika udara bertekanan, atau gas mana pun, dibiarkan memuai secara mendadak, udara atau gas itu segera menjadi dingin. Dengan mendorong udara atau apa pun yang menghalangi pemuaiannya, gas tersebut menggunakan sebagian energi mereka. Hawa dingin dan udara yang memuai Iebih dan cukup untuk mengatasi penghangatan akibat pembekuan air. Dan selanjutnya, sebagai tambahan, butir-butir air yang disemprotkan menjadi lebih dingin lagi melalui penguapan.

Namun, yang aneh, tidak peduli berapa pun besar pendinginan yang dialami oleh air, air itu tidak membeku secara spontan. Setiap orang mengatakan bahwa air membeku pada suhu nol derajat Celsius, tetapi untuk lengkapnya mereka harus menambahkan, “asalkan ada sesuatu yang merangsang dimulainya proses pembekuan.” Molekul-molekul air tidak dapat mulai menata diri sesuai formasi-forrnasi mereka yang sangat khas dan menempati posisi-posisi kaku seperti yang harus terjadi ketika menjadi kristal es tanpa semacam “pemicu” untuk mengguncang mereka.

Adalah kenyataan bahwa air dapat didinginkan jauh di bawah temperatur beku normalnya—yakni, air dapat mengalami supercooling yang lumayan-__tanpa menjadi beku. Gejala ini terlalu rumit untuk dicoba sendiri di rumah, tetapi dalam kondisi yang sangat memenuhi syarat di laboratonium, air murni dapat diberi perlakuan supercooling sampai 40 derajat di bawah ternperatur beku.

Sebuah kejutan mekanik dapat merangsang molekul-molekul dalam butir-butir air yang mengalami supercooling sedemikian yang cukup untuk membuat mereka masuk ke tempat-tempat yang semestinya dalam sebuah kristal es. Dalam kasus mesin pembuat salju, kejuran itu diberikan oleh pancaran udara bertekanan tinggi, yang menembak butir butir air mikroskopik di sekitar lubang pancar dengan kecepatan mendekati kecepatan suara.

Yang mungkin di luar dugaan kebanyakan orang pada mesin pembuat saiju adalah penambahan sejenis bakteri yang tidak berbahaya ke dalam campuran semprotan air-udara. Menurut pengamatan, bakteri bakteri ini, yang hidup pada daun-daun tumbuhan hampir di mana pun, membantu air membeku lebih cepat. Berkat bakteri ini tumbuhan dapat selamat dari serangan hawa dingin yang luar biasa. Bakteri yang sama tampaknya berjasa dalam mempercepat pembekuan oleh hasil kerja mesin pembuat salju, yang mempermudah pembuatan salju tiruan dengan membekukan semakin banyak butir-hutir kecil air sebelum mereka sempat menguap.

Simak video berikut…

(Ditulis ulang dari buku karya Robert L. Wolke berjudul “What Einstein Didn’t Know”)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *