Sumber ilustrasi: Freepik
21 November 2025 09.50 WIB – Umum
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Desanomia [21.11.2025] Gelembung yang muncul pada permukaan air merupakan tanda paling dikenal bahwa proses pendidihan sedang berlangsung. Ketika air dipanaskan di atas kompor, gelembung kecil biasanya muncul terlebih dahulu, lalu semakin membesar hingga membentuk didihan penuh. Proses ini telah lama dianggap sebagai ciri alamiah dari perubahan fase air ketika mencapai 100 derajat Celsius. Akan tetapi pengalaman sehari-hari menunjukkan bahwa gelembung tidak selalu muncul ketika air dipanaskan, terutama saat menggunakan microwave. Kondisi ini menimbulkan pertanyaan dasar: mengapa air yang dipanaskan di kompor memperlihatkan gelembung, sedangkan air di microwave tidak? Fenomena ini mengungkap bahwa proses pendidihan jauh lebih kompleks daripada sekadar mencapai titik didih standar.
Para peneliti dari bidang dinamika fluida telah lama mengetahui bahwa pembentukan gelembung bergantung pada kondisi fisik dan energi, bukan hanya suhu. Pemanasan lewat permukaan panas seperti kompor menyediakan kondisi berbeda dibandingkan pemanasan volumetrik dan merata yang terjadi dalam microwave. Pemahaman umum bahwa air akan langsung mendidih begitu mencapai 100 derajat Celsius ternyata tidak sepenuhnya tepat; pembentukan gelembung memerlukan berbagai kondisi spesifik agar dapat terjadi.
Di bawah pemanasan kompor, air mengalami pemanasan dari bawah sehingga terbentuk gelembung kecil yang berasal dari titik-titik nukleasi di permukaan panci. Menurut para ahli dinamika fluida seperti Jonathan Boreyko dari Virginia Tech, titik didih merupakan batas suhu di mana molekul air secara termodinamika lebih stabil dalam bentuk uap daripada cairan. Namun demikian perubahan fase tidak akan terjadi tanpa pembentukan gelembung. Pembentukan gelembung tersebut membutuhkan energi tambahan, sehingga suhu air sering melebihi titik didih teoretis sebelum proses pendidihan benar-benar dimulai. Kondisi ini dikenal sebagai superheating atau pemanasan berlebih.
Gelembung bukan sekadar kantung gas, tetapi juga merupakan antarmuka antara fase gas dan cair, yang tunduk pada gaya tegangan permukaan. Gaya ini selalu berupaya mengecilkan area permukaan, sehingga gelembung yang sangat kecil cenderung runtuh kembali. Para peneliti menjelaskan bahwa gelembung harus mencapai ukuran tertentu agar penghematan energi potensial dalam bentuk gas mampu mengatasi biaya energi dari tegangan permukaan tersebut. Inilah sebabnya air kerap harus dipanaskan sedikit lebih tinggi sebelum gelembung stabil pertama muncul.
Selain faktor energi, banyak variabel lain mempengaruhi pembentukan gelembung. Mirko Gallo dari Sapienza University of Rome menjelaskan bahwa gas terlarut, ketidaksempurnaan pada permukaan wadah, serta partikel kecil dalam air dapat mempermudah terbentuknya gelembung dengan menyediakan titik nukleasi. Ketika gelembung terbentuk pada tepian wadah, bentuknya tidak lagi berupa bola sempurna sehingga luas permukaannya lebih kecil. Kondisi tersebut menurunkan energi yang diperlukan untuk membentuk gelembung pertama, sehingga didihan biasanya dimulai di sekitar dinding panci.
Microwave memberikan kondisi pemanasan yang sangat berbeda. Gelombang elektromagnetik memanaskan molekul air secara merata di seluruh volume, bukan dari satu permukaan saja. Proses ini menghasilkan pemanasan cepat tanpa titik panas lokal yang biasanya mendorong pembentukan gelembung. Selain itu, wadah microwave umumnya terbuat dari kaca atau bahan halus lain yang memiliki sedikit ketidakteraturan, sehingga air tidak memiliki titik nukleasi yang cukup untuk memulai pendidihan. Akibatnya, air dapat menjadi sangat panas melebihi titik didihnya tanpa membentuk gelembung apa pun. Pemanasan berlebih ini dapat mencapai hingga 20 derajat Celsius di atas titik didih normal.
Ketika wadah yang berisi air superpanas digoyangkan atau terganggu, energi yang tersimpan dalam cairan tersebut dapat dilepaskan secara tiba-tiba dalam bentuk gelembung besar yang meledak. Hal ini menjadikan air yang dipanaskan di microwave jauh lebih berbahaya dibandingkan air yang dipanaskan di kompor. Fenomena superheating juga tidak terbatas pada air saja; cairan lain dapat mengalami efek serupa, terutama yang memiliki tegangan permukaan tinggi. Peneliti menegaskan bahwa semakin tinggi tegangan permukaan suatu cairan, semakin dramatis pula efek superheating yang mungkin terjadi.
Fenomena tidak munculnya gelembung saat air dipanaskan di microwave menunjukkan bahwa pendidihan bukan hanya soal mencapai suhu tertentu, tetapi juga bergantung pada pembentukan gelembung yang memerlukan kondisi energi dan struktur tertentu. Kompor menyediakan titik nukleasi dan gradien panas yang mempermudah pembentukan gelembung, sedangkan microwave memanaskan air secara seragam tanpa menyediakan kondisi yang diperlukan untuk memulai proses tersebut. Akibatnya, air dapat mengalami superheating yang membuatnya tampak tidak mendidih meskipun suhunya telah melewati titik didih.
Secara keseluruhan, penelitian dan penjelasan dari para ahli dinamika fluida menegaskan bahwa gelembung mendidih muncul sebagai hasil dari keseimbangan energi dan interaksi antarpermukaan, bukan semata akibat pencapaian suhu 100 derajat Celsius. Memahami proses ini membantu menjelaskan perbedaan antara metode pemanasan dan juga memberikan wawasan penting terkait keamanan penggunaan microwave untuk memanaskan cairan.
Diolah dari artikel:
“Why does boiling water have bubbles, except in a microwave?” oleh Victoria Atkinson.
Note: This article was made as part of a dedicated effort to bring science closer to everyday life and to inspire curiosity in its readers.
Link: https://www.livescience.com/chemistry/why-does-boiling-water-have-bubbles-except-in-a-microwave
