Perbedaan air mendidih didataran tinggi dan dataran rendah

Mungkin kebanyakan dari kita telah mengetahui bahwa di daerah pegunungan (dataran tinggi) air mendidih lebih cepat dibandingkan dengan di daerah pantai (dataran rendah). Mengapa bisa demikian? Ada beberapa orang yang mungkin akan menjawab dengan jawaban, “karena perbedaan tekanan, di dataran tinggi tekanan udara lebih rendah daripada di dataran rendah sehingga air lebih cepat mendidih di dataran tinggi”. Saya kira jawaban ini tidak salah tapi tampaknya belum menjawab keseluruhan pertanyaan tersebut di atas. Mari kita bahas permasalahan ini dengan lebih mendetil.

Sebelum menjawab pertanyaan di atas ada beberapa konsep yang harus kita pahami terlebih dahulu, yaitu apa yang dimaksud dengan menguap dan mendidih. Sebagian besar dari kita mungkin sudah sering melihat kedua fenomena di atas. Namun, saya kira masih sebagian kecil yang memahami arti fisis dari fenomena di atas.

Menguap adalah fenomena lepasnya partikel-partikel zat cair pada batas permukaan zat cair dengan udara luar. Hal ini terjadi karena sesungguhnya partikel-partikel zat cair bergerak secara acak pada suatu range kecepatan tertentu yang sebanding dengan temperatur zat cair tersebut. Semakin tinggi temperatur zat cair maka semakin cepat partikel zat cair bergerak dan semakin banyak partikel yang mampu lepas dari zat cair pada batas permukaan. Pada skala makroskopis, adanya partikel-partikel zat cair yang terlepas pada daerah batas mengakibatkan munculnya tekanan uap zat cair (bedakan antara tekanan uap zat cair dengan tekanan udara luar). Hal ini dapat kita imajinasikan dengan sejumlah partikel zat cair yang terlepas ke udara yang mendorong suatu permukaan tertentu. Pada skala makro, gaya dorong partikel-partikel zat cair itulah yang kita artikan sebagai tekanan uap zat cair. Penjelasan di atas juga menyatakan (secara tersirat) bahwa dengan menaikkan suhu zat cair maka tekanan uap zat cair akan meningkat karena baik kecepatan maupun jumlah partikel-partikel zat cair yang terlepas akan bertambah besar dengan dinaikkannnya temperatur yang berakibat pada semaikin besarnya gaya tekan partikel-partikel tersebut.

Skema partikel-partikel zat cair

Selanjutnya adalah mendidih. Mendidih adalah fenomena dimana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara luar. Hal ini mengakibatkan seluruh bagian dari zat cair mengalami penguapan yang ditandai dengan munculnya gelembung-gelembung udara pada zat cair yang dididihkan. Ada dua buah teknik yang dapat kita lakukan untuk mendidihkan zat cair, teknik yang pertama adalah dengan menaikkan temperatur zat cair agar tekanan uapnya sama dengan tekanan udara luar. Kemudian teknik yang kedua adalah dengan menurunkan tekanan udara luar sehingga memiliki nilai yang sama dengan tekanan uap zat cair. Teknik pertama lazim kita lihat dalam kehidupan sehari-hari, sedangkan teknik yang kedua dapat kita lakukan melalui teknik pemvakuman (sampel zat cair diletakkan di dalam ruang yang akan divakumkan).

Berdasarkan penjelasan di atas maka sudah seharusnya kita mampu menjawab pertanyaan yang muncul pada bagian awal tulisan ini. Dataran rendah memiliki tekanan udara yang lebih tinggi daripada daerah pegunungan (dataran tinggi). Hal ini mengakibatkan pada dataran rendah dibutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk zat cair agar tekanan uapnya sama dengan tekanan udara luar (mendidih). Tingginya suhu zat cair yang dibutuhkan menyebabkan waktu pemanasan zat cair sampai dengan taraf mendidih cenderung lebih lama jika dibandingkan dengan pendidihan zat cair pada dataran tinggi. Sehingga zat cair lebih cepat mendidih pada dataran tinggi dibandingkan dengan dataran rendah. Konsekwensi lain yang dapat kita ambil dari pembahasan ini ialah pada daerah dataran tinggi zat cair mendidih pada suhu yang lebih rendah. Jika air mendidih pada suhu 100 ^oC pada di daerah permukaan air laut, maka air akan mendidih di bawah suhu 100 ^oC pada daerah yang lebih tinggi.