Mengapa Es Batu Bisa Mengapung di Atas Air Biasa? Ini Penjelasan dan Teorinya

Farah Nabilla

Sabtu, 05 September 2026 | 10:12 WIB
Mengapa Es Batu Bisa Mengapung di Atas Air Biasa? Ini Penjelasan dan Teorinya
Ilustrasi es mengapung [Magnific]
baca 10 detik
  • Es batu mengapung di atas air cair karena massa jenis es sekitar sembilan persen lebih rendah daripada air.
  • Ikatan hidrogen saat pembekuan membentuk struktur kristal renggang yang membuat volume air bertambah dan massa jenisnya menurun.
  • Berdasarkan Hukum Archimedes, gaya apung air mampu menyeimbangkan berat es sehingga sebagian es berada di permukaan air.

Suara.com - Pernahkah kamu memasukkan es batu ke dalam segelas air lalu melihatnya mengapung di permukaan? Fenomena sederhana ini ternyata berkaitan dengan salah satu sifat unik air yang dipelajari dalam ilmu pengetahuan alam (IPA).

Secara sederhana, es batu bisa mengapung di atas air karena massa jenis es lebih kecil daripada massa jenis air dalam bentuk cair. Namun, mengapa massa jenis es justru lebih rendah, padahal es dan air sama-sama tersusun dari molekul HO?

Jawabannya berkaitan dengan struktur molekul air, ikatan hidrogen, massa jenis, dan gaya apung.

Es Mengapung karena Massa Jenisnya Lebih Rendah daripada Air

Ilustrasi es batu mengapung [Magnific]
Ilustrasi es batu mengapung [Magnific]

Konsep utama untuk memahami fenomena ini adalah massa jenis atau densitas.

Massa jenis merupakan perbandingan antara massa suatu benda dengan volumenya. Secara sederhana, rumusnya adalah:

Massa jenis = massa ÷ volume

Air cair memiliki massa jenis sekitar 1 gram per sentimeter kubik (g/cm³) pada suhu sekitar 4 derajat Celsius. Sementara itu, es memiliki massa jenis sekitar 90 persen dari massa jenis air cair.

Artinya, untuk volume yang sama, es memiliki massa yang lebih kecil dibandingkan air cair.

Menurut U.S. Geological Survey (USGS), es memiliki massa jenis lebih rendah daripada air cair sehingga es batu dapat mengapung. Ketika air membeku, massa jenisnya berkurang sekitar 9 persen.

baca juga

Inilah alasan utama mengapa es batu tidak tenggelam seperti kebanyakan benda padat lainnya.

Apa Hubungannya dengan Struktur Molekul Air?

Hal menariknya, es dan air sebenarnya tersusun dari molekul yang sama, yaitu HO. Perbedaannya terletak pada bagaimana molekul-molekul tersebut tersusun.

Dalam bentuk cair, molekul air bergerak lebih bebas dan susunannya relatif tidak teratur. Ketika air mengalami pembekuan, molekul-molekul HO membentuk susunan yang lebih teratur atau struktur kristal.

Struktur tersebut membuat molekul air berada pada jarak yang lebih berjauhan dibandingkan susunannya dalam air cair.

Akibatnya, volume air bertambah ketika membeku, sementara jumlah molekulnya tetap. Karena massa tetap tetapi volume bertambah, massa jenis menjadi lebih kecil.

USGS menjelaskan bahwa susunan molekul dalam es membentuk struktur kisi yang teratur. Struktur ini membuat molekul air lebih tersebar sehingga es memiliki massa jenis lebih rendah dibandingkan air cair.

Peran Ikatan Hidrogen pada Es

Lalu, mengapa molekul air dapat membentuk susunan yang lebih renggang ketika membeku? Salah satu jawabannya adalah ikatan hidrogen (hydrogen bond).

Molekul air bersifat polar. Sisi oksigen pada molekul HO memiliki muatan parsial negatif, sedangkan sisi hidrogen memiliki muatan parsial positif. Perbedaan muatan tersebut menyebabkan molekul air dapat saling tarik-menarik.

USGS menjelaskan bahwa sifat bipolar molekul air membuat molekul-molekul HO saling tertarik dan menghasilkan sifat kohesif pada air.

Ketika air membeku, interaksi antarmolekul tersebut membantu membentuk struktur kristal es yang lebih teratur.

Struktur ini menghasilkan ruang kosong yang lebih banyak di antara molekul air. Karena itu, es menempati volume lebih besar dibandingkan air cair dengan jumlah molekul yang sama.

Jadi, apa hubungannya ikatan hidrogen dengan es yang mengapung?
Secara berurutan dapat dipahami seperti ini:

Ikatan hidrogen → membentuk struktur kristal es → molekul lebih berjauhan → volume bertambah → massa jenis es menurun → es mengapung di air.

Es Mengapung Sesuai Hukum Archimedes

Selain teori massa jenis, fenomena es batu yang mengapung juga dapat dijelaskan menggunakan Hukum Archimedes.

Hukum Archimedes menyatakan bahwa benda yang dicelupkan ke dalam fluida akan mendapatkan gaya ke atas atau gaya apung sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

Ketika es batu dimasukkan ke dalam air, sebagian bagian es masuk ke dalam air dan memindahkan sejumlah air.

Air kemudian memberikan gaya ke atas pada es. Es akan berada dalam kondisi mengapung ketika gaya apung tersebut mampu menyeimbangkan berat es.

Karena massa jenis es lebih rendah daripada air, hanya sebagian volume es yang perlu berada di bawah permukaan air untuk menghasilkan gaya apung yang cukup.

Itulah sebabnya kita biasanya melihat sebagian es batu berada di atas permukaan air, sementara sebagian lainnya berada di bawah permukaan.

Fenomena serupa juga terlihat pada gunung es. USGS menjelaskan bahwa sebagian besar volume gunung es berada di bawah permukaan air karena es lebih rendah massa jenisnya daripada air.

Mengapa Kebanyakan Benda Padat Tenggelam, tetapi Es Justru Mengapung?

Es termasuk pengecualian menarik dalam sifat materi. Pada banyak zat, bentuk padat memiliki susunan molekul yang lebih rapat daripada bentuk cairnya.

Akibatnya, benda padat biasanya memiliki massa jenis lebih tinggi dan cenderung tenggelam jika dimasukkan ke dalam bentuk cair zat tersebut.

Air memiliki perilaku berbeda. Ketika air membeku, struktur kristal es justru membuat molekul-molekulnya tersusun lebih renggang. Inilah yang menyebabkan massa jenis es lebih kecil daripada air cair.

Fenomena ini sering disebut sebagai anomali air, yaitu perilaku air yang tidak biasa dibandingkan banyak zat lain.

Air Justru Paling Padat pada Suhu Sekitar 4 Derajat Celsius

Keunikan air tidak berhenti pada es yang mengapung.

Air memiliki massa jenis maksimum pada suhu sekitar 4 derajat Celsius. Ketika suhu air turun dari suhu ruang menuju 4 derajat Celsius, air menjadi semakin rapat.

Namun, ketika suhunya turun lagi dari sekitar 4 derajat Celsius menuju titik beku 0 derajat Celsius, air justru mulai mengembang dan massa jenisnya menurun.

USGS mencatat bahwa massa jenis air mencapai nilai maksimum pada sekitar 4°C.

Karena itu, air pada suhu sekitar 4°C dapat berada lebih dalam, sedangkan air yang lebih dingin berada di dekat permukaan hingga akhirnya membeku menjadi es.

Apakah Semua Es Pasti Mengapung?

Dalam kondisi normal, es dari air biasa akan mengapung di atas air biasa karena massa jenisnya lebih rendah.

Namun, ada pengecualian menarik yang disebut heavy ice atau es dari air berat.

Air berat menggunakan deuterium, yaitu isotop hidrogen yang memiliki massa lebih besar daripada hidrogen biasa. Es yang terbentuk dari air berat dapat memiliki massa jenis lebih tinggi daripada air biasa sehingga dapat tenggelam.

USGS menjelaskan bahwa es dari air berat dapat memiliki massa jenis sekitar 10,6 persen lebih tinggi daripada air normal.

Fenomena ini menunjukkan bahwa kemampuan es untuk mengapung bukan sekadar karena bentuknya padat, melainkan sangat berkaitan dengan massa jenis dan struktur molekulnya.

Cari Tahu

Kumpulan Kuis Menarik

Kalkulator Kecocokan Jodoh Online Menurut Primbon Jawa, Bantu Cek Keserasian Pasangan
Ikuti Kuisnya ➔
Gryffindor atau Slytherin? Cek Kepribadianmu di Kuis Asrama Hogwarts
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Seberapa Leo Sih Kamu? Mengukur Tingkat Percaya Diri dan Karisma
Ikuti Kuisnya ➔
Kalkulator Weton Online, Cek Hari Lahir Menurut Penanggalan Jawa
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Kacamata Apa yang Paling Cocok dengan Gayamu?
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Sepatu Mana yang Cocok dengan Kepribadianmu?
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Seberapa Kenal Kamu dengan Si Zodiak Cancer?
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Tipe Karakter Apakah Kamu Saat Mati Listrik Melanda?
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Seberapa Kenal Kamu dengan MPR RI?
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Tipe Work-Life Balance Mana yang Paling Kamu Banget?
Ikuti Kuisnya ➔
KUIS: Siapa Kamu di Kru Bajak Laut Topi Jerami?
Ikuti Kuisnya ➔

Komentar

Terkait

Mengapa Kapal Laut yang Terbuat dari Besi Tidak Tenggelam di Laut? Ini Rahasianya

Mengapa Kapal Laut yang Terbuat dari Besi Tidak Tenggelam di Laut? Ini Rahasianya

Tekno | Jum'at, 04 September 2026 | 15:57 WIB

Bolehkah Mencairkan Bunga Es di Kulkas Pakai Air Panas? Begini Cara yang Cepat dan Aman

Bolehkah Mencairkan Bunga Es di Kulkas Pakai Air Panas? Begini Cara yang Cepat dan Aman

Lifestyle | Jum'at, 04 September 2026 | 15:50 WIB

Apakah Bunga Es di Freezer Boleh Dimakan? Awas, Pikir 2 Kali Sebelum Tergoda Mengonsumsinya

Apakah Bunga Es di Freezer Boleh Dimakan? Awas, Pikir 2 Kali Sebelum Tergoda Mengonsumsinya

Lifestyle | Jum'at, 04 September 2026 | 15:43 WIB

Kenapa Freezer Kulkas 1 Pintu Cepat Muncul Bunga Es? Ini Penyebab dan Cara Mencegahnya

Kenapa Freezer Kulkas 1 Pintu Cepat Muncul Bunga Es? Ini Penyebab dan Cara Mencegahnya

Lifestyle | Rabu, 02 September 2026 | 18:55 WIB

4 Rekomendasi Dispenser Air yang Bisa Bikin Es Batu Sendiri, Praktis Tanpa Ribet

4 Rekomendasi Dispenser Air yang Bisa Bikin Es Batu Sendiri, Praktis Tanpa Ribet

Lifestyle | Rabu, 02 September 2026 | 16:09 WIB

Terkini

Hidden Gem Dekat Jakarta! 4 Tempat Wisata Paling Hits untuk Isi Liburan Akhir Pekan

Hidden Gem Dekat Jakarta! 4 Tempat Wisata Paling Hits untuk Isi Liburan Akhir Pekan

Lifestyle | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 16:17 WIB

4 Day Cream Anti-Aging Martha Tilaar untuk Atasi Kerutan Usia 50 Tahun ke Atas

4 Day Cream Anti-Aging Martha Tilaar untuk Atasi Kerutan Usia 50 Tahun ke Atas

Lifestyle | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 16:15 WIB

Bentuk Apresiasi, SPX Express Beri Hadiah Umrah untuk 10 Kurir Berprestasi

Bentuk Apresiasi, SPX Express Beri Hadiah Umrah untuk 10 Kurir Berprestasi

Bisnis | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 16:13 WIB

Mengapa Botoh Pilkades Sulit Diberantas dan Bagaimana Mereka Merusak Demokrasi Desa?

Mengapa Botoh Pilkades Sulit Diberantas dan Bagaimana Mereka Merusak Demokrasi Desa?

News | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 16:12 WIB

Bukan dari Iklan! Media Lokal Yogyakarta Ini Bertahan Hidup Lewat Event dan Konten, Begini Taktiknya

Bukan dari Iklan! Media Lokal Yogyakarta Ini Bertahan Hidup Lewat Event dan Konten, Begini Taktiknya

News | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 16:06 WIB

Rumor Naturalisasi Taisei Marukawa Bikin Lawan-lawan Timnas Indonesia Ketar-ketir

Rumor Naturalisasi Taisei Marukawa Bikin Lawan-lawan Timnas Indonesia Ketar-ketir

Bola | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 16:00 WIB

Peringatan Dini BMKG, 13 Kecamatan di Jakarta Berpotensi Diterpa Angin Kencang

Peringatan Dini BMKG, 13 Kecamatan di Jakarta Berpotensi Diterpa Angin Kencang

News | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 15:58 WIB

Belanja Dini Hari Tumbuh 40,5 Persen, Brand F&B Punya Peluang Menjangkau Konsumen di Luar Jam Sibuk

Belanja Dini Hari Tumbuh 40,5 Persen, Brand F&B Punya Peluang Menjangkau Konsumen di Luar Jam Sibuk

Tekno | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 15:58 WIB

Kapal Pengangkut 1,16 Ton Ketamine di Belawan Sudah Dipantau Aparat Sejak Agustus

Kapal Pengangkut 1,16 Ton Ketamine di Belawan Sudah Dipantau Aparat Sejak Agustus

News | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 15:56 WIB

AFC Dukung Infantino Kembali Pimpin FIFA, Padahal Sempat Berseteru soal Proyek Rp71,8 Triliun

AFC Dukung Infantino Kembali Pimpin FIFA, Padahal Sempat Berseteru soal Proyek Rp71,8 Triliun

Bola | Jum'at, 23 Oktober 2026 | 15:55 WIB

×