Logikanya, air dingin pasti lebih cepat jadi es daripada air panas, karena air panas harus mendingin dulu sampai suhu air dingin, baru lanjut ke titik beku. Tapi dalam kondisi tertentu yang terjadi justru sebaliknya: air panas membeku lebih dulu. Fenomena ini disebut Efek Mpemba.

Berawal dari es krim seorang pelajar

Tahun 1963, Erasto Mpemba, pelajar SMP di Tanzania, sedang membuat es krim di sekolah. Karena buru-buru, ia langsung memasukkan campuran susu yang masih panas ke freezer tanpa menunggunya dingin. Temannya menunggu campurannya dingin dulu.

Hasilnya, es krim milik Mpemba membeku lebih dulu.

Waktu ia bertanya ke gurunya, ia malah ditertawakan: “Itu fisika Mpemba, bukan fisika sungguhan.” Tapi Mpemba tidak menyerah. Beberapa tahun kemudian, fisikawan Denis Osborne berkunjung ke sekolahnya. Mpemba bertanya lagi, dan Osborne mau mencobanya di laboratorium. Hasilnya mirip. Tahun 1969 mereka menerbitkan makalah bersama, dan sejak itu fenomena ini memakai nama Mpemba.

Sebenarnya sudah diamati sejak zaman kuno

Mpemba bukan orang pertama yang menyadarinya:

  • Aristoteles (abad ke-4 SM) menulis bahwa air yang sudah dipanaskan lebih cepat membeku, dan orang-orang memanaskan air dulu kalau ingin cepat mendinginkannya.
  • Francis Bacon dan RenĂ© Descartes di abad ke-17 juga menyinggung hal serupa.

Jadi fenomenanya sudah lama dikenal, hanya saja sempat terlupakan sampai seorang pelajar mengangkatnya lagi.

Kenapa bisa terjadi?

Sampai sekarang belum ada satu penjelasan yang disepakati. Beberapa dugaan yang paling sering dibahas:

  • Penguapan. Air panas menguap lebih banyak, jadi massa air yang tersisa lebih sedikit dan lebih cepat membeku.
  • Gas terlarut. Air panas mengandung lebih sedikit gas terlarut (udara keluar saat dipanaskan), yang bisa mengubah cara air membeku.
  • Arus konveksi. Air panas punya aliran panas yang lebih kuat di dalamnya, sehingga panas dari dalam lebih cepat terbawa ke permukaan dan dilepas.
  • Supercooling. Air dingin kadang bisa turun di bawah 0 °C tanpa langsung membeku (supercooling). Kalau air dingin mengalami supercooling lebih parah, ia bisa “kalah” dari air panas.
  • Lapisan es di freezer. Wadah panas bisa melelehkan bunga es di bawahnya sehingga kontaknya dengan permukaan freezer lebih baik dan panas lebih cepat terbuang.

Kemungkinan besar bukan cuma satu faktor, melainkan kombinasi yang bergantung pada wadah, volume, dan kondisi freezer.

Tapi apakah efeknya benar-benar nyata?

Ini yang menarik: para ilmuwan masih berdebat.

Tahun 2016, Henry Burridge dan Paul Linden melakukan eksperimen yang dikontrol ketat dan tidak menemukan bukti kuat efek Mpemba untuk air biasa. Menurut mereka, banyak hasil sebelumnya dipengaruhi cara mengukur, misalnya posisi termometer.

Di sisi lain, fenomena “yang lebih panas mendingin lebih cepat” ternyata benar-benar muncul di sistem lain. Tahun 2020, Avinash Kumar dan John Bechhoefer menunjukkannya di sistem partikel koloid mikroskopis. Belakangan, fisikawan juga meneliti versi kuantumnya, yang disebut quantum Mpemba effect.

Jadi statusnya kira-kira begini: untuk air di freezer rumahan, hasilnya tidak konsisten. Tapi sebagai fenomena fisika secara umum, ide “mulai dari lebih jauh bisa sampai lebih cepat” ternyata memang mungkin.

Pelajaran

  • Sesuatu yang terdengar mustahil belum tentu salah. Alam kadang tidak mengikuti “logika sehari-hari” kita.
  • Pertanyaan seorang pelajar yang ditertawakan gurunya akhirnya jadi topik penelitian fisika selama puluhan tahun. Jangan takut bertanya.
  • Sains juga soal kejujuran: meskipun ceritanya menarik, ilmuwan tetap mengujinya ulang dan berani bilang “buktinya belum kuat”.