Да ли је истина да топла вода замрзава брже од хладне?

Да, топла вода може замрзнути брже од хладне воде. Међутим, то се не догађа увек, нити је наука објаснила тачно зашто може се десити.

Кључни поступци: Температура воде и брзина смрзавања

Иако су Аристотел, Бацон и Десцартес сви описали да се врућа вода замрзава брже од хладне воде, идеја је углавном била отпорна све до 1960-их, када је средњошколац по имену Мпемба приметио је да ће се мешавина врућег сладоледа, кад се стави у замрзивач, смрзнути пре него што се охлађена смеша за сладолед собна температура пре стављања у замрзивач. Мпемба је поновио експеримент са водом, уместо смешом од сладоледа и пронашао исти резултат: топла вода се смрзнула брже од хладније воде. Када је Мпемба замолио свог наставника физике да објасни запажања, наставник је рекао Мпемби да његови подаци морају бити у заблуди, јер је феномен био немогућ.

Мпемба је исто питање поставила гостујућем професору физике, др Осборнеу. Овај професор је одговорио да не зна, али да ће тестирати експеримент. Др Осборне је лабораторијски технички извршио Мпембин тест. Лабораторијски техничар је известио да је дуплирао резултат Мпембе, "али настављаћемо са понављањем експеримента док не постигнемо прави резултат." (Хм... да... то би био пример лоше науке.) Па, подаци су били подаци, па када је експеримент поновљен, наставио је да даје исти резултат. 1969. Осборне и Мпемба објавили су резултате својих истраживања. Сада се феномен у којем топла вода може замрзнути брже од хладне воде понекад назива и „ Мпемба Еффецт.

Не постоји дефинитивно објашњење зашто топла вода може замрзнути брже од хладне воде. У зависности од услова играју различити механизми. Чини се да су главни фактори следећи:

• Испаравање: Више топле воде ће испаравати него хладна вода, чиме се смањује количина воде која остаје залеђена. Масна мерења наводи нас да верујемо да је ово важан фактор код хлађења воде у отвореним посудама, мада то није механизам који објашњава како се ефекат Мпемба дешава у затвореним контејнерима.
• Суперхлађење: Топла вода обично има мање од ефекат суперхлађења него хладна вода. Када је дошло до суперхлађења, може да остане течност док се не поремети, чак и знатно испод своје нормалне температуре смрзавања. Вода која није претхлађена је већа вероватноћа да ће постати чврста када досегне тачка смрзавања воде.
• Конвекција: Вода развија конвекцијске струје док се хлади. Густина воде обично се смањује како температура расте, тако да је спремник воде за хлађење обично топлији одоздо него на дну. Ако претпоставимо да вода губи већину топлоте по својој површини (што може, али не мора бити тачно, зависно од услови), тада би вода са топлијим врхом изгубила топлину и замрзавала се брже од воде са хладнијим врхом.
• Растворени гасови: Топла вода има мањи капацитет задржавања растворених гасова од хладне воде, што може утицати на њену брзину смрзавања.
• Утицај околине: Разлика између почетних температура два спремника воде може имати утицаја на околину која може утицати на брзину хлађења. Један пример би била топла вода која топи претходно постојећи слој мраза, омогућавајући бољу брзину хлађења.

Не прихватајте моју реч због овога! Ако сумњате да се топла вода понекад замрзава брже од хладне воде, тестирајте је сами. Имајте на уму да ефекат Мпемба неће бити примећен за све експерименталне услове, тако да ћете можда требати да се поиграте величином узорка воде и расхладном водом (или пробајте правити сладолед у вашем замрзивачу, ако то прихватите као демонстрацију ефекта).

• Бурридге, Хенри Ц.; Линден, Паул Ф. (2016). "Испитивање Мпемба ефекта: Топла вода се не хлади брже од хладне". Научни извештаји. 6: 37665. дои:10.1038 / среп37665
• Тао, Иунвен; Зоу, Венли; Јиа, Јунтенг; Ли, Веи; Цремер, Диетер (2017). „Различити начини везивања водоника у води - зашто се топла вода замрзава брже од хладне воде?“. Часопис за хемијску теорију и рачунање. 13 (1): 55–76. дои:10.1021 / ацс.јцтц.6б00735