IPA SMP · Zat dan Gelombang · Fiqih Ibadah
Air, Wudu, dan Penjernihan
Air yang kita pakai berwudu bukan sekadar cairan bening. Ia punya ukuran, sifat kimia, dan perilaku fisika yang bisa dihitung, dan fiqih memberinya aturan yang teliti.
- Membedakan air mutlak, air musta'mal, dan air bernajis
- Menghitung volume dua qullah dan memahami ukuran antarmazhab
- Menjelaskan penyaringan, pH, dan tegangan permukaan
- Menghitung dan menghemat air wudu
Tekan Lanjut, tombol panah, atau geser layar. Tiap slide punya simulasi yang bisa kamu atur.
Klik kolam untuk memindahkan tetesan. Model: gelombang melingkar teredam, tanpa pantulan tepi. Pada air asli v bergantung pada panjang gelombang.
Fiqih thaharah
Air yang suci dan menyucikan disebut air mutlak. Tidak semua air bening termasuk di dalamnya.
وَأَنزَلْنَا مِنَ ٱلسَّمَآءِ مَآءً طَهُورًا
QS. Al-Furqan: 48. "Dan Kami turunkan dari langit air yang sangat bersih (menyucikan)."
- Mutlak (thahur): air yang masih disebut "air" saja, misalnya hujan, sumur, sungai, laut. Sah untuk wudu dan mandi.
- Suci tetapi tidak menyucikan: air yang sudah bercampur zat suci hingga namanya berganti (air teh) atau air musta'mal menurut mazhab Syafii.
- Najis: air yang terkena najis dan memenuhi syarat dihukumi najis.
Hukum air musta'mal berbeda: Hanafi menganggapnya suci tetapi tidak menyucikan, sebagian Maliki menganggapnya masih menyucikan (makruh dipakai lagi), dan Syafii serta Hanbali umumnya tidak menyucikan. Pilih rujukan sesuai mazhab di sekolahmu.
Pilih air laut lalu geser kadar garam. Mengapa hukumnya tidak berubah padahal densitasnya naik?
Model disederhanakan: sampel kena najis diasumsikan air sedikit (kurang dari dua qullah). Densitas dihitung linear terhadap kadar garam, perkiraan kasar.
Ukuran air
Dua qullah kira-kira 216 liter, tepat sebuah kubus 60 × 60 × 60 cm.
- Kubus 60 cm = 6 dm. Volumenya 6 × 6 × 6 = 216 dm³, dan 1 dm³ = 1 liter.
- Menurut mazhab Syafii, air kurang dari dua qullah menjadi najis bila kejatuhan najis, walau sifatnya tidak berubah. Air dua qullah atau lebih tetap suci selama warna, bau, atau rasanya tidak berubah.
- Tinggi air naik 1 cm tiap 3,6 liter, karena luas alasnya 3.600 cm².
Ukuran qullah diperkirakan berbeda antar ulama, kira-kira 170 sampai 270 liter. Angka 216 liter umum dipakai di Indonesia. Hanafi tidak memakai ukuran qullah, dan Maliki berpendapat air tetap suci selama sifatnya tidak berubah. Tanyakan angka rujukan kepada guru fiqih.
Isi bak hingga 150 liter lalu jatuhkan najis. Lanjutkan mengisi sampai garis dua qullah, lalu jatuhkan lagi. Apa bedanya?
Model: kubus dengan alas 60 × 60 cm; animasi pengisian dipercepat 6 kali, angka "Penuh dalam" adalah waktu sebenarnya. Hukum yang ditampilkan mengikuti kaidah mazhab Syafii untuk najis yang tidak mengubah sifat air.
IPA: pemisahan campuran
Kerikil, pasir, dan arang menahan partikel kotor lapis demi lapis.
- Kerikil menahan partikel besar, pasir menahan partikel halus, arang menyerap sebagian bau dan zat terlarut.
- Pada tiap lapis, sebagian partikel tertahan. Makin tebal lapisan, makin sedikit yang lolos, tetapi aliran air makin pelan.
- Batas kekeruhan air minum di Indonesia sekitar 3 NTU. Air keruh karena lumpur tetap berstatus mutlak dalam fiqih; penyaringan bertujuan kesehatan dan kenyamanan.
- Saringan tidak membunuh kuman. Air tetap perlu dimasak atau diberi disinfektan sebelum diminum.
Naikkan kekeruhan ke 400 NTU, lalu cari tebal pasir terkecil yang masih menghasilkan air di bawah 3 NTU. Berapa liter per menit yang tersisa?
Model: hukum penyaringan eksponensial C = C₀·e^(−Σλ·L) dan aliran Darcy lapis seri, kolom 10 cm, tinggi air 30 cm. Koefisien λ dan K bersifat ilustrasi.
Kimia: asam dan basa
Warna indikator berubah menurut pH, dan tiap satu angka pH berarti sepuluh kali lipat ion H⁺.
- pH = −log [H⁺]. Air murni pada 25 °C punya pH 7: [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ mol/L.
- Air hujan agak asam (pH sekitar 5,6) karena karbon dioksida di udara larut membentuk asam karbonat. Air laut sedikit basa (sekitar 8,1).
- Rentang pH air minum yang dianjurkan sekitar 6,5 sampai 8,5.
Sah tidaknya wudu tidak ditentukan oleh angka pH, melainkan oleh kemurnian air (warna, bau, rasa, dan namanya). Meski begitu, air yang sangat asam atau basa bisa melukai kulit, jadi tidak patut dipakai.
Gonta-ganti indikator pada pH 9. Indikator mana yang paling jelas membedakan pH 7 dan pH 9?
Model: titik ion mewakili skala logaritmik, bukan jumlah sebenarnya. Warna indikator diinterpolasi dari rentang peralihan yang umum; warna asli bisa sedikit berbeda.
Fisika: tegangan permukaan
Sabun menurunkan tegangan permukaan air, dan jarum yang tadinya mengapung pun tenggelam.
- Molekul air saling tarik. Di permukaan, tarikan itu membentuk "kulit" tipis dengan tegangan sekitar 72 mN/m pada suhu kamar.
- Gaya penopang maksimum pada benda panjang L kira-kira 2γL. Jarum 3 cm: 2 × 0,072 × 0,03 ≈ 4,3 mN, setara bobot sekitar 0,44 gram.
- Molekul sabun berkumpul di permukaan dan melemahkan tarikan itu. Di atas konsentrasi misel kritis (CMC), permukaan penuh dan tegangannya tidak turun lagi.
- Karena itu air bersabun membasahi dan meresap ke sela kain dan kulit lebih mudah.
Air wudu harus sampai ke kulit. Lapisan yang menghalang, seperti cat, lem, atau kutek yang kedap, mencegah air menyentuh kulit sehingga wudu tidak sah menurut jumhur ulama. Sabun dan minyak tipis di kulit biasanya tidak menghalang bila air tetap mengalir ke kulit.
Atur bobot jarum 0,35 g. Pada konsentrasi sabun berapa jarum mulai tenggelam?
Model: γ turun menurut kurva Szyszkowski sampai CMC sekitar 8 mM (sabun jenis SDS), lalu tetap sekitar 38 mN/m. Sudut kontak dianggap nol.
Berhitung hemat
Keran yang terus terbuka saat wudu bisa menghabiskan belasan liter. Satu mud cukup sekitar setengah liter lebih.
Nabi ﷺ berwudu dengan satu mud air dan mandi dengan satu sha' sampai lima mud. (Diriwayatkan Muslim dari Anas bin Malik.)
Satu mud kira-kira 0,6 sampai 0,7 liter, satu sha' empat mud. Nilainya berbeda tipis antarmazhab dan antar hitungan.
- Volume = debit × waktu. Keran 6 L/menit terbuka 3 menit mengeluarkan 18 liter.
- Wudu memiliki sekitar 26 kali pembasuhan. Bila keran hanya dibuka saat membasuh, waktu alir jauh lebih pendek.
- Keran berpengatur aliran (aerator) bisa mengurangi debit hingga separuh.
Tutup keran saat menggosok sela jari dan membaca doa. Berapa liter yang hemat dalam sehari di masjid 200 orang?
Model: air mengalir konstan sesuai debit. Jumlah 26 pembasuhan diambil dari wudu standar: 3 kali pada telapak tangan, kumur, hidung, wajah, tiap lengan, dan tiap kaki, serta satu kali kepala dan telinga.
Dari mana air mutlak datang
Hujan adalah air suling alami: menguap dari laut, mendingin, lalu turun tanpa garam.
وَيُنَزِّلُ عَلَيْكُم مِّنَ ٱلسَّمَآءِ مَآءً لِّيُطَهِّرَكُم بِهِۦ
QS. Al-Anfal: 11. "Dan Dia menurunkan air (hujan) dari langit kepadamu untuk menyucikan kamu dengannya."
- Udara yang dingin hanya mampu memuat sedikit uap. Titik embun adalah suhu saat uap mulai mengembun.
- Udara naik mendingin sekitar 9,8 °C tiap kilometer. Awan terbentuk di ketinggian tempat suhu udara turun ke titik embun, kira-kira 125 m untuk tiap °C selisih suhu dan titik embun.
- Garam dan kotoran ditinggalkan di laut, itulah sebabnya hujan menyerupai hasil destilasi.
Turunkan kelembapan sampai dasar awan di atas 2.000 m, lalu angkat udara 1.500 m. Apakah hujan masih turun?
Model: rumus Magnus untuk tekanan uap, dasar awan = 125 m × (T − Td), penguapan sebanding dengan selisih tekanan uap (angka ilustrasi), kadar air awan sekitar 2 g/m³ per km di atas dasar. Hujan dianggap turun bila kadarnya lebih dari 0,5 g/m³.
Uji pemahaman
Setiap jawaban benar menambah air ke bak dua qullah.
Bak masih kosong. Tiap jawaban benar menambah sepertujuh dari 216 liter.
Rangkuman
Air dijaga sifatnya, dihitung takarannya, dan dipakai secukupnya.
- Air mutlak suci dan menyucikan; air teh dan air musta'mal (menurut Syafii) suci tetapi tidak menyucikan.
- Dua qullah kira-kira 216 liter (kubus 60 cm); ukuran dan hukumnya berbeda antar mazhab.
- Penyaringan menurunkan kekeruhan secara eksponensial, sambil memperlambat aliran.
- Tiap satu angka pH berarti sepuluh kali lipat H⁺; pH tidak menentukan sah tidaknya wudu.
- Sabun menurunkan tegangan permukaan dari 72 menjadi sekitar 38 mN/m.
- Wudu hemat: debit × waktu menentukan liter yang terpakai.
Ukur debit keran wudu di sekolahmu dengan ember dan jam. Hitung liter per wudu, lalu usulkan satu cara menghematnya. Bandingkan dengan simulasi di samping: berapa liter air hujan dari atap sekolah dalam sekali hujan?
Model: 1 mm hujan di 1 m² = 1 liter, dikali efisiensi 85 % (percikan dan buangan awal). Air hujan yang ditampung tetap perlu bersih dari najis dan kotoran sebelum dipakai bersuci.