Apakah Air di Gelas Tumpah saat Es Telah Mencair? Apakah Konsep Ini Sama dengan Melelehnya Es Kutub?

Apakah es dalam gelas yang penuh air akan tumpah saat semua es-nya mencair? Apakah konsep ini sama dengan melelehnya es di wilayah kutub karena global warming dan menyebabkan air laut naik? Kita akan membahas konsep melelehnya es pada gelas berisi air dengan analisis fisika yang jelas.

Baca sebelumnya : Benda Mengapung, Melayang, Tenggelam ǀ Analisis Persamaan (Rumus), Gambar, dan Contohnya

Asumsi kita kali ini adalah air akan tumpah saat seluruh es mencair sempurna layaknya konsep global warming pada es kutub. Mari kita buktikan hipotesis ini!

KONSEP MELELEHNYA ES PADA GELAS BERISI PENUH AIR

Sebuah kubus es bermassa 1 kg diletakkan pada sebuah wadah. Kemudian, wadah tersebut diisi oleh air hingga penuh (tidak sampai tumpah). Apakah yang terjadi pada ketinggian air setelah 1 kg kubus es ini mecair sempurna?

Sekarang, kita akan analisis permasalah di atas. Kubus es 1 kg saat mencair menjadi air akan tetap memiliki massa 1 kg, benar? Massa tidak akan pernah berubah. Hanya volume air berubah menjadi lebih besar ketika dia dibekukan menjadi es. Hal ini terjadi karena partikel merenggang akibat suhu yang turun.

Es dengan massa 1 kg akan memiliki berat W=Fg=mg=10 N, es yang mencair menjadi air sempurna akan memiliki berat 10 N juga. Saat dalam kondisi stabil, gaya berat benda (W/Fg) akan sama besar dengan gaya apung (B), baik benda tersebut melayang atau mengapung.

Ingat! Kita sudah tau kalau es terhadap air akan mengapung dan air terhadap air akan melayang. Kita tidak bisa menggantikan 1 kg gabus dengan 1 kg besi, karena gabus mengapung dan besi tenggelam.

Bayangkan saja, kubus kayu besar dengan kubus kayu kecil dicelupkan dalam air. Keduanya akan sama-sama mengapung, tetapi ketinggian air kubus besar akan lebih tinggi daripada kubus kayu kecil saat keduanya dicelupkan bergantian.

Hal ini terjadi karena berat keduanya berbeda, sehingga menimbulkan gaya angkat (gaya pung) yang berbeda.

Sekarang, apakah mungkin benda dengan massa yang sama, berat yang sama akan memiliki gaya apung (gaya angkat) yang berbeda? Jawabannya tentu tidak. Gaya apung yang diberikan fluida pada kubus es atau es yang telah sempurna mencair akan sama besar.

Gambar 1.1. Melelehnya Es Batu pada Wadah yang Penuh Air.
-klik gambar untuk melihat lebih baik-

Ketinggian air keduanya tidak akan berubah alias konstan. Jangan berpikir ketika kita membeli minuman teh cup atau boba dengan jumlah es sedikit berarti lebih untung, atau meminum cepat-cepat es teh kalian yang diberi es batu terlalu banyak karena takut tumpah.

PERBEDAANYA DENGAN KONSEP ES KUTUB YANG MELELEH KARENA GLOBAL WARMING

Konsep kita tentang es mencair ini begitu random dalam penerapan sehari-hari. Lantas, kenapa melelehnya es kutub karena global warming itu dapat menaikkan ketinggian air laut?

Sebut saja kutub selatan (antartika), ia bukanlah bongkahan es besar seperti gunung yang mengapung di lautan. Kutub selatan adalah daratan (pulau) dengan gunung-gunung yang tertutup es setebal ribuan meter.

Jika es kutub selatan ini meleleh, maka ia akan turun ke laut dan menyebabkan ketinggian air laut meningkat. Kasus segelas es teh dan es kutub ini berbeda. Oke.

KESIMPULAN

Berdasarkan asumsi awal, kita telah keliru. Konsep yang benar adalah ketinggian air akan konstan saat es pada segelas air mencair sempurna. Kasus ini juga berbeda dengan kasus melelehnya es pada kutub selatan akibat global warming yang menyebabkan ketinggian air laut bertambah.