Kenapa air membeku dari atas?

Ini merupakan bebenang oleh Husaini (kurator) yang telah diubahsuai di Terokai — Sains pada 31 Ogos 2020

Gambar hanya sekadar hiasan. Sumber: https://www.freeimages.com/photo/glass-of-water-1325871

Perasan atau tidak, jika kita letak air dalam bahagian penyejuk beku (freezer) bahagian atas air akan membeku terlebih dahulu. Tetapi kenapa?

Untuk pengetahuan anda, takat beku air ialah 0 darjah Celsius. Maksudnya, air hanya boleh membeku pada suhu 0 darjah Celsius dan ke bawah. Jadi, secara mudahnya air membeku dari atas disebabkan bahagian atas air lebih cepat mencapai suhu 0 darjah Celsius berbanding bahagian bawah. Kenapa boleh terjadinya begitu?

Untuk memahami dengan lebih mendalam, kita perlu faham bagaimana ketumpatan air itu berubah.

Ketumpatan air sebenarnya tidaklah tetap dan ianya malah berubah mengikut suhu. Berbeza dengan ketumpatan udara yang biasanya akan menjadi kurang tumpat pada suhu yang tinggi. Ketumpatan maksimum bagi air akan dicapai pada suhu 4 darjah Celsius. Jika suhu berkurangan atau melebihi 4 darjah Celsius, air akan menjadi kurang tumpat.

Bayangkan kita letakkan air yang pada asalnya 20 darjah Celsius ke dalam penyejuk beku. Semakin lama suhu air itu akan semakin menurun dan anda juga perlu ingat bahawa air bukanlah pengalir haba yang baik, jadi perubahan suhu dalam air berlaku dengan tidak sekata.

Pada mulanya ketumpatan air semakin tinggi disebabkan suhunya semakin menuju ke 4 darjah Celsius. Namun apabila sampai masa yang tertentu, akan ada bahagian air yang mencapai suhu 4 darjah Celsius dan ada bahagian lain yang bersuhu lebih rendah (contohnya mungkin 3 atau 2 darjah Celsius. Oleh sebab 4 darjah Celsius merupakan suhu dimana ketumpatan lebih tinggi, bahagian air tersebut akan ‘bergerak’ ke bahagian bawah manakala bahagian yang lebih sejuk akan ‘bergerak’ ke atas.

Apabila suhu menurun secara berterusan, perkara yang sama juga berlaku. Air yang bersuhu rendah akan sentiasa berada di bahagian atas, jadi bahagian atas lah yang lebih cepat mencapai suhu takat beku berbanding yang bawah. Itulah sebabnya kenapa air beku daripada atas.

Ini merupakan bebenang oleh Husaini (kurator) yang telah diubahsuai di Terokai — Sains pada 31 Ogos 2020