Apakah Air Harus Mendidih Agar Dapat Menguap?

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering berurusan dengan air yang mendidih. Kita tahu bahwa ketika sedang mendidih, air akan berubah wujud menjadi uap (menguap). Terbukti, jika sejumlah air kita biarkan mendidih terus-menerus, lama-kelamaan air tersebut akan habis karena menjadi uap semua.

Pertanyaannya, apakah air harus mendidih dulu agar dapat berubah wujud menjadi uap?

Gambar 1

Jika kita simak fenomena penguapan lain dalam keseharian, maka kita sadar bahwa air tidak harus mendidih agar dapat menguap. Contohnya adalah mengeringnya rambut setelah kita mandi. Sehabis mandi, rambut kita basah (Gambar 1), namun lama-kelamaan, rambut kita mengering dengan sendirinya. Ini termasuk proses penguapan air. Air yang ada di rambut kita tidak mengalami pendidihan, tetapi nyatanya tetap dapat menguap.

Berdasarkan kenyataan di atas, dapat kita simpulkan bahwa setiap kali terjadi pendidihan, air pasti menguap. Akan tetapi, terjadinya penguapan air belum tentu disebabkan oleh pendidihan.

Lantas, sebenarnya apa yang menyebabkan terjadinya penguapan air?

Gambar 2

Molekul air memiliki sifat saling tarik-menarik antarsesamanya. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai gaya kohesi. Jika ada segelas air (Gambar 2), maka setiap partikel air di dalam gelas itu saling tarik-menarik dari segala arah, kecuali air yang berada di permukaan. Air yang berada di permukaan hanya melakukan tarik-menarik dengan partikel air di bawah dan di sampingnya, karena, di atasnya tidak ada air lagi, melainkan udara. 

Secara umum, udara memiliki suhu yang sedikit lebih tinggi daripada air (kecuali jika airnya sengaja dipanaskan). Karena suhu udara lebih tinggi daripada suhu air, maka energi yang ada di udara lebih banyak daripada energi yang ada di air. Sifat dasar alam adalah kesetimbangan. Oleh sebab itu, energi yang ada di udara akan diserap oleh air yang berada di permukaan. Akibatnya, air yang ada di permukaan akan mengalami pertambahan energi. Energi tambahan ini membuat molekul air di permukaan tersebut bergerak semakin cepat. Karena gerakannya semakin cepat, molekul air di permukaan itu lama-kelamaan dapat melepaskan diri dari tarikan molekul-molekul air yang ada di bawahnya. Ketika hal ini terjadi, molekul air tersebut akan lepas ke udara dan menjadi uap. Proses ini terjadi secara terus menerus, sehingga lama-kelamaan air yang ada di dalam gelas itu akan habis.

Jangan lupa bahwa mekanisme penguapan seperti ini hanya terjadi pada lapisan air di permukaan (fenomena permukaan), bukan pada keseluruhan air. Hal ini terjadi karena air yang berada di bawah permukaan terjebak dalam lautan gaya tarik-menarik antara sesama molekul air. Mereka tidak memiliki cukup energi untuk naik ke permukaan dan melepaskan diri ke udara.

Bagaimanapun, penguapan air permukaan hanya dapat terjadi dengan satu syarat, yaitu kondisi udara tidak boleh jenuh terhadap uap. Udara yang jenuh terhadap uap adalah udara yang berisi sangat banyak uap sehingga tidak mampu lagi menerima uap tambahan. Semakin kering kondisi udara, akan semakin mudah pula air di suatu permukaan menguap. Sebaliknya, semakin lembab kondisi udara, akan semakin sulit pula air di suatu permukaan menguap.

Dengan demikian, berubahnya air permukaan menjadi uap disebabkan oleh pertambahan energi yang dialami air tersebut. Tambahan energi tersebut diperoleh dari udara. Jika air dipanaskan (misalnya dengan cara dijemur), maka proses penguapannya akan lebih cepat, karena energi yang diterima oleh air semakin besar.

Apa yang Terjadi Ketika Air Mendidih?

“Mendidih” adalah suatu keadaan ketika air sedemikian panasnya sehingga menimbulkan gelembung-gelembung uap (Gambar 3). 

Gambar 3

Suhu yang diperlukan air untuk mendidih disebut dengan titik didih air. Titik didih bukan merupakan suatu nilai yang tetap, melainkan tergantung dari tekanan udara luar di sekitarnya. Sebagai contoh, pada tekanan udara sebesar 1 atm (di dekat permukaan bumi), diketahui bahwa titik didih air adalah 100^o C.

Ketika sedang mendidih, seluruh bagian air memiliki energi yang cukup untuk menguap secara bersamaan. Hal ini terbukti dengan munculnya gelembung dalam jumlah yang banyak. Gelembung-gelembung tersebut merupakan uap yang terbentuk di dalam air dan naik ke permukaan.

Ketika mulai terbentuk, gelembung-gelembung tersebut memiliki tekanan tertentu di dalam air. Tekanan ini berbanding lurus dengan suhu air. Di saat yang sama, keseluruhan air ditekan oleh udara luar dengan tekanan tertentu pula. Jika tekanan gelembung lebih kecil daripada tekanan udara luar, maka gelembung akan kempes kembali akibat tertekan oleh udara luar. Gelembung dapat terbentuk dengan mantap jika tekanannya sama atau lebih besar daripada tekanan udara luar. Gelembung yang telah terbentuk dengan kuat akan naik ke permukaan air sehingga air tersebut dikatakan telah mendidih.

Jadi kesimpulannya, pada keadaan mendidih, penguapan terjadi di seluruh bagian air. Ketika air tidak sedang mendidih, penguapan hanya terjadi pada permukaannya.

*******