Minuman berkabonasi, Soda pop, Bir dan sejenisnya

Apakah dengan mengocok minuman berkarbonasi, bir, soda pop dan sejenisnya dapat menyebabkan peningkatan tekanan didalamnya? 

Kelihatannya ketika kita mengocok botol minuman berkarbonasi, bir atau soda pop dapat menambah tekanan yang terdapat didalam botol. Tetapi sebenarnya tidak. Bagaimanapun cara kita mengocok botol minuman berkarbonasi, hal tersebut tidak dapat menimbulkan peningkatan tekanan didalamnya.

Lalu mengapa cairan yang menyegarkan tersebut dapat menyemprotkan isinya keluar dengan deras, ketika kita membuka botol yang baru dikocok?. Hal tersebut disebabkan karena pengocokan memudahkan pengeluaran gas dari dalam cairan dan saking bersemangatnya untuk kabur, gas dari botol yang baru dibuka ikut mengajak sebagian cairan yang terdekat dengan mereka.

Ada dua pakar kimia bernama David W Deamer dan Benjamin K Selinger di Australian National University di Canberra yang pada tahun 1988 menjawab pertanyaan diatas, dengan cara yang sederhana. Yaitu dengan mengukur tekanan gas dalam botol minuman soda sebelum dan sesudah membukanya. Mereka menggunakan pengukur tekanan standar, tidak terlalu berbeda dari yang biasa dipakai untuk mengukut tekanan ban, maka alat itu dapat disekrupkan kemulut botol minuman soda.

Dan hasil yang diperoleh adalah jika botol yang belum terbuka didiamkan dahulu tanpa gangguan dalam temperatur kamar selama sehari, lalu kemudian dikocok, tekanan gas karbon dioksida dalam ruangan diatas cairan (head space) tidak mengalami perubahan.

Alasanya adalah karena tekanan gas hanya ditentukan oleh tiga  hal yaitu temperatur, volume dan banyak karbon dioksida yang dapat dilarutkan dalam zat cair pada temperatur dan volume termaksud (kelarutan gas dalam zat cair). Begitu banyak gas karbon dioksida yang telah dimasukkan kedalam botol, sebagian berada di ruang bebas antara cairan dan tutup botol, dan sebagian lagi terpaksa larut dalam cairan. Ketika botol minuman soda yang belum dibuka cukup lama berada dalam temperatur yang sama banyak, gas yang terlarut dalam cairan, mengambil harga yang  paling sesuai untuk temperatur tersebut. Dalam kata lain sistem mencapai kesetimbangan (equilibrium). Kita tidak dapat mengubah proporsi tersebut kecuali mengubah temperatur, volume botol dan atau menambah atau mengurangi karbon dioksida didalamnya. Dalam hal ini volume tidak akan mungkin berubah, sehingga volume selalu dianggap konstan.

Jadi, mengocok saja tidak dapat mengubah tekanan yang berada didalam botol, karena langkah tersebut tidak menaikkan temperatur dan juga tidak mengubah banyak gaya atau energi yang tersedia didalam botol. Maka jangan percaya dengan perkataan orang bahwa membawa bir, soda dan minuman berkarbonasi serta sejenisnya dari toko ke rumah dapat membuatnya meledak. Sebaliknya, pastikan tidak ada botol yang diletakkan di dekat sumber panas, karena temperatur dapat menaikkan tekanan gas yang berada didalamnya.

Mari kita berbicara lebih ilmiah tentang penyebab letupan dan semburan yang terjadi ketika kita membuka botol yang baru dikocok. Penyebabnya adalah bertambah banyaknya gas yang siap kabur, bukan akibat pemanasan, melainkan akibat pelepasan mekanik sebagian karbon dioksida yang terlarut dalan cairan ketika botol dibuka.

Berikut ini adalah proses semburan pada minuman soda. Pertama, sekelompok molekul karbon dioksida terlarut masih bingung dalam memutuskan apakan tetap berdiri sendiri atau bergabung dengan teman-teman membentuk gelembung. Mereka memerlukan sesuatu untuk memicu pengelompokan, bisa sebutir debu mikroskopis atau hanya ketidak teraturan disekitar wadah. Titik-titik yang memicu pengelompokan ini disebut titik nukleasi , atau masing-masing berfungsi sebagai pusat  pembentukan  gelombang atau nukleus. Begitu sekelompok kecil  molekul karbon dioksida cukup banyak untuk membentuk titik nukleasi dan membentuk awal gelembung , makin banyak molekul karbon dioksida ini yang akan tertari untuk menjadi gelembung, akibatnya gelembung bertambah banyak makin besar gelembung makin mudah ia akan mendapatkan pengikut, maka pertumbuhannya makin pesat.

Ketika kita mengocok botol soda dalam keadaan tertutup, kita membuat jutaan gelembung sangat kecil dari gas diruang kosong (head space) yang kemudian terperangkap dalam cairan. Dalam hal ini mereka membentuk jutaan titik nukleasi yang memudahkan membentuk gelembung-gelembung. Apabila botol itu dibiarkan begitu lama, maka gelembung-gelembung kecil yang baru terbentuk akan terserap kembali dan situasi berangsur-angsur menjadi normal.

Kendatipun demikian, titik-titik nukleasi baru dan gelembung-gelembung yang sudah terbentuk tidak menghilang dengan begitu saja, mereka tetap ada pada botol. Ketika botol tersebut dikocok kembali, maka terbentuklan gelembung-gelembung gas karbon dioksida yang siap kabur, hanya menunggu orang sial yang kehausan untuk membukanya. Ketika itu terjadi, jutaan gelembung kecil bebas untuk tumbuh, dan makin besar maka makin cepat pula pertumbuhan meraka. Gas yang terbebaskan dalam volume cukup besar itu berdesak-desakan sampai mengeluarkan bunyi letupan, sambil membawa sebagian minuman cair bersama mereka.

Adapun cara yang paling baik untuk menghindari letupan atau tumpahan minuman soda, bir dan sejenisnya yaitu dengan menaruhnya di dalam lemari es, sekurang kurangnya dua puluh empat jam, karena dalam kondisi temperatur rendah, gas yang terlarut dalam cairan lebih banyak, akibatnya gas dalah head space lebih sedikit dan tekanan pun berkurang. Oleh sebab itu semburan tidak ganas ketika botol dibuka dalam keadaan dingin.

Silahkan kunjungi blog kami blogmubarok.blogspot.com untuk mencari beberapa artikel yang menarik, dan bagaimana fisika dan islam menjawab beberapa pertanyaan yang unik dan mengesankan...