Har du nogensinde spekuleret på, om varmt vand kan virkelig fryse hurtigere end koldt vand, og i bekræftende fald, hvordan fungerer det? I så fald skal du vide om Mpemba-effekten.
Enkelt sagt, Mpemba-effekten er det navn, der gives til fænomenet, når varmt vand fryser hurtigere end koldt vand. Selvom effekten er blevet observeret i århundreder, blev den først offentliggjort som en videnskabelig observation før i 1968.
Mpemba-effekten er opkaldt efter Erasto Mpemba, en tanzanisk skoledreng, der hævdede, at is fryser hurtigere, hvis den blev opvarmet, før den blev frosset. Selvom hans kammerater latterligtgjorde ham, fik Mpemba den sidste latter, da hans instruktør udførte et eksperiment, der demonstrerede effekten. Mpemba og rektor Dr. Denis G. Osborne observerede den tid, der kræves til frysning at starte, tog længst, hvis den indledende vandtemperatur var 25 ° C og tog meget mindre tid, hvis starttemperaturen var 90 ° C.
Årsager til, at Mpemba-effekten sker
Forskere er ikke helt sikre på, hvorfor varmt vand nogle gange fryser hurtigere end koldt vand. Mpemba-effekten ses ikke altid - ofte fryser koldt vand inden varmt vand. Forklaringen på effekten har sandsynligvis at gøre med urenheder i vandet, der tjener som nucleationsites til frysning. Andre faktorer kan omfatte:
- en effekt fra fordampning af varmt vand
- øget konvektion i varmt vand
- øget tendens af koldt vand til superkøling sammenlignet med varmt vand
- potentielle forskellige mængder af opløste gasser i koldt vand sammenlignet med varmt vand
- virkning af frostdannelse - varmt vand har en tendens til at fryse ned fra bunden, mens koldt vand har en tendens til at fryse fra toppen
- termisk ledningsevne, hvilket får beholderen med varmt vand til at smelte gennem isolerende is i fryseren, og potentielt udsætte beholderen for et koldere lag under isen
Lær mere om vandets frysepunkt.
Kilder
Burridge, Henry C. "Spørgsmål om Mpemba-effekten: varmt vand afkøles ikke hurtigere end koldt," Scientific Reports bind 6, Paul F. Linden, Artikelnummer: 37665, 24. november 2016.
Jeng, Monwhea (2006). "Varmt vand kan fryse hurtigere end koldt ???". American Journal of Physics. 74 (6): 514–522. arXiv: fysik / 0512262. doi:10.1119/1.2186331
Jin, Jaehyeok; Goddard III, William A. (2015). "Mekanismer, der ligger til grund for Mpemba-effekten i vand fra molekylær dynamik-simuleringer". Journal of Physical Chemistry C. 119 (5): 2622–2629. doi:10,1021 / jp511752n
Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). "Forskellige måder af hydrogenbinding i vand - hvorfor fryser varmt vand hurtigere end koldt vand?". Journal of Chemical Theory and Computation. 13 (1): 55–76. doi:10,1021 / acs.jctc.6b00735