Feature Sains: Mengapa Air Bisa Merambat Naik Melalui Celah Sempit

Air yang bergerak naik di dalam celah sempit tampak seperti menentang gravitasi, padahal gejalanya dapat dijelaskan melalui aksi kapiler. Contoh sederhana terlihat ketika ujung tisu menyentuh air berwarna lalu warna perlahan merambat ke bagian yang lebih tinggi. Peristiwa ini berguna untuk memahami hubungan antara air dan permukaan padat pada skala kecil.

U.S. Geological Survey menjelaskan bahwa aksi kapiler melibatkan dua sifat utama. Kohesi adalah tarikan antarmolekul air, sedangkan adhesi adalah tarikan antara air dan permukaan bahan lain. Bila adhesi pada dinding saluran cukup kuat, air tertarik sepanjang permukaan; kohesi kemudian membantu menarik molekul air berikutnya.

Ukuran celah sangat menentukan hasil. Dalam saluran yang lebih sempit, pengaruh interaksi permukaan menjadi lebih besar dibanding volume air, sehingga kolom air dapat naik lebih tinggi. Karena itu, susunan serat pada kertas atau kain menyediakan banyak jalur kecil yang memungkinkan air bergerak tanpa pompa mekanis.

Pada tumbuhan, perpindahan air jauh lebih rumit daripada satu tabung kaca. Jaringan xilem menyediakan jalur transportasi, sementara transpirasi dari daun dan sifat kohesi air ikut membentuk tarikan sepanjang kolom air. Aksi kapiler berperan, tetapi bukan satu-satunya mekanisme yang mengangkut air dari akar menuju daun pada tanaman tinggi.

NASA meneliti pengelolaan air bagi tanaman di lingkungan mikrogravitasi karena ketiadaan arah bawah yang dominan mengubah perilaku air dan udara di sekitar akar. Sistem harus mengandalkan geometri, pembasahan permukaan, dan gaya kapiler agar akar memperoleh air sekaligus oksigen. Kajian itu menunjukkan bahwa gejala sehari-hari memiliki penerapan langsung pada rekayasa budidaya di ruang angkasa.

Percobaan rumah dapat dilakukan dengan gelas bening, air, pewarna makanan, dan tisu tanpa mencicipi cairannya. Tandai ketinggian awal, lipat tisu menjadi jalur, lalu catat perubahan setiap beberapa menit. Perbandingan bahan berbeda akan lebih bermakna bila lebar, panjang, volume air, dan waktu pengamatan dibuat sama.

Aksi kapiler bukan sihir dan bukan bukti bahwa gravitasi berhenti bekerja. Ia menunjukkan bahwa pada ukuran kecil, gaya antarmuka dapat mengalahkan berat sejumlah kecil cairan. Memisahkan istilah adhesi, kohesi, struktur saluran, dan tarikan transpirasi membantu menjelaskan fenomena tanpa menyederhanakan semua perpindahan air menjadi satu sebab.

Sumber: https://www.usgs.gov/water-science-school/science/capillary-action-and-water | https://www.usgs.gov/media/images/narrower-tube-openings-allow-capillary-action-pull-water-higher | https://science.nasa.gov/science-research/science-enabling-technology/technology-highlights/how-do-you-water-plants-in-space/ | https://science.nasa.gov/biological-physical/investigations/pwm/ | Halaman foto: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Capillary_Action_in_Plants.jpg | Lisensi: CC BY-SA 4.0 — https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Catatan editorial: Feature sains evergreen ini disusun Redaksi Opinix dari materi edukasi USGS dan penelitian NASA; tidak disebut sebagai temuan baru dan tidak memuat eksperimen redaksi. Foto dipotong proporsional ke rasio 1200×676 dan dikonversi ke JPEG.