Kan varmt vand fryse hurtigere end koldt vand?

Varmt vand kan fryse hurtigere end koldt vand. Det sker dog ikke altid, og videnskaben har heller ikke forklaret nøjagtigt hvorfor det kan ske.

Skønt Aristoteles, Bacon og Descartes alle beskrev varmt vand, som fryser hurtigere end koldt vand, blev begrebet mest modstået indtil 1960'erne, da en gymnasiestudent navngav Mpemba bemærkede, at varm isblanding, når den blev placeret i fryseren, ville fryse før isblanding, der var blevet afkølet til stuetemperatur, inden den blev placeret i fryseren. Mpemba gentog sit eksperiment med vand i stedet for isblanding og fandt det samme resultat: det varme vand frøs hurtigere end det køligere vand. Da Mpemba bad sin fysiklærer om at forklare observationer, fortalte læreren Mpemba, at hans data skal være i fejl, fordi fænomenet var umuligt.

Mpemba stillede en besøgende fysikprofessor, dr. Osborne, det samme spørgsmål. Denne professor svarede, at han ikke vidste, men at han ville teste eksperimentet. Dr. Osborne fik en laboratorieteknologi til at udføre Mpembas test. Labteknologien rapporterede, at han havde duplikeret Mpembas resultat, ”Men vi vil fortsætte med at gentage eksperimentet, indtil vi kommer det rigtige resultat. "Nå, dataene er dataene, så da eksperimentet blev gentaget, fortsatte det med at give det samme resultat. I 1969 offentliggjorde Osborne og Mpemba resultaterne af deres forskning. Nu kaldes undertiden det fænomen, hvor varmt vand kan fryse hurtigere end koldt vand

Der er ingen definitiv forklaring på, hvorfor varmt vand kan fryse hurtigere end koldt vand. Forskellige mekanismer kommer ind, afhængigt af betingelserne. De vigtigste faktorer ser ud til at være:

• Fordampning - Mere varmt vand fordampes end koldt vand, hvilket reducerer den mængde vand, der er tilbage til at blive frosset. Massemålinger får os til at tro, at dette er en vigtig faktor, når der afkøles vand i åbne containere, skønt det ikke er mekanismen, der forklarer, hvordan Mpemba-effekten opstår i lukkede containere.
• Superkøling - varmt vand har en tendens til at opleve mindre af superkøling effekt end koldt vand. Dette gør det mere sandsynligt, at det bliver solidt, når det når frysepunktet for vand.
• Konvektion - Vand udvikler konvektionsstrømme, når det afkøles. Vandtætheden falder normalt, når temperaturen stiger, så en beholder med kølevand er typisk varmere på toppen end på bunden. Hvis vi antager, at vand mister det meste af sin varme på tværs af overfladen (hvilket måske eller måske ikke er sandt, afhængigt af betingelser), så mister vand med en varmere top sin varme og fryser hurtigere end vand med en køligere top.
• Opløste gasser - Varmt vand har mindre kapacitet til at holde opløste gasser end koldt vand, hvilket kan påvirke frysningshastigheden.
• Virkning af omgivelserne - Forskellen mellem de indledende temperaturer i to vandbeholdere kan have en indvirkning på omgivelserne, der kan påvirke kølehastigheden. Et eksempel ville være varmt vand, der smelter et allerede eksisterende frostlag, hvilket tillader en bedre kølehastighed.

Nu skal du ikke tage mit ord for dette! Hvis du er i tvivl om, at varmt vand nogle gange fryser hurtigere end koldt vand, skal du teste det selv. Vær opmærksom på, at Mpemba-effekten ikke ses under alle eksperimentelle forhold, så konsulter henvisninger i dette indlæg for at se, hvad der muligvis fungerer bedst for dig (eller prøv at lave is i din fryser, hvis du accepterer det som en demonstration af effekten).