Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna

Ten niezgodny z intuicją fenomen, obserwowali i opisywali już Arystoteles, Kartezjusz czy Francis Bacon. W 1960 r. Ernesto Mbemba, uczeń z Tanzanii, wyjaśniał go swojemu nauczycielowi. Zaobserwował, że gorąca mieszanka do produkcji lodów zamarza szybciej niż schłodzona. Jego upór i dociekliwość doprowadziły do tego, że zajęła się tym zjawiskiem nauka i jak dotychczas pozostała bezradna...

Aktualizacja: 21.11.2017 16:08 Publikacja: 21.11.2017 15:46

Gorąca woda zamarza szybciej niż zimna

Foto: adobestock

Powstało wiele teorii usiłujących wyjaśnić efekt, nazwany od nazwiska młodego badacza "efektem Mpemby". Jedne twierdzą, że parowanie, które jest procesem endoenergetycznym, czyli odbierającym energię, przyspiesza zamarzanie. Jednak zjawisko zachodzi też w zamkniętym naczyniu, co obala pomysł.

Inne teorie twierdzą, że chłodzenie gorącej cieczy zmniejsza objętość płynu, a co za tym idzie pojemność cieplną. Kolejne, że to rozpuszczone sole mineralne obniżają temperaturę zamarzania – ta nawet wydaje się sensowna gdyby nie to, że zjawisko zachodzi też w gorącej wodzie destylowanej. Wymienia się też osadzanie szronu, konwekcję, przechłodzenie, odgazowanie, a nawet sugestię, że zjawisko wcale nie występuje.

Tymczasem zespół badaczy z Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), Universidad de Extremadura i Universidad de Sevilla określił teoretyczne ramy, które mogą wyjaśnić efekt Mpemby. Naukowcy stworzyli model komputerowy, który zakłada, że zderzające się cząsteczki płynu tracą w zderzeniach część energii kinetycznej. Dzięki temu modelowi mogą wykonywać symulacje, obliczenia i analizować kiedy nastąpi efekt Mpemby.

- W rzeczywistości odkrywamy nie tylko, że najgorętsze płyny potrafią szybciej się schładzać, ale także odwrotnie: najzimniejsze potrafią się  szybciej nagrzewać, co można by nazwać odwróconym efektem Mpemby -  powiedział Antonio Lasanta z Instytutu Modelowania i Symulacji Dynamiki Płynów na UC3M.

Te badania efektu Mpemby to wielki krok w kierunku wyjaśnienia tego fenomenu. - Jest to efekt, który historycznie nie został potraktowany w sposób rygorystyczny, lecz jedynie jako anomalia i ciekawostka dydaktyczna - powiedział Antonio Prados z Wydziału Fizyki Teoretycznej Universidad de Sevilla.

Badania tego efektu, oprócz przyczyniania się do poszerzania podstawowej wiedzy, mogą mieć też inne zastosowania. Na przykład można by je wykorzystać do szybszego chłodzenia urządzeń elektronicznych, albo - co może być bardziej użyteczne dla przeciętnego Hiszpana - do chłodzenia alkoholu, który w tym kraju często bywa zbyt ciepły.

Powstało wiele teorii usiłujących wyjaśnić efekt, nazwany od nazwiska młodego badacza "efektem Mpemby". Jedne twierdzą, że parowanie, które jest procesem endoenergetycznym, czyli odbierającym energię, przyspiesza zamarzanie. Jednak zjawisko zachodzi też w zamkniętym naczyniu, co obala pomysł.

Inne teorie twierdzą, że chłodzenie gorącej cieczy zmniejsza objętość płynu, a co za tym idzie pojemność cieplną. Kolejne, że to rozpuszczone sole mineralne obniżają temperaturę zamarzania – ta nawet wydaje się sensowna gdyby nie to, że zjawisko zachodzi też w gorącej wodzie destylowanej. Wymienia się też osadzanie szronu, konwekcję, przechłodzenie, odgazowanie, a nawet sugestię, że zjawisko wcale nie występuje.

2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Kup teraz
Nauka
Niesporczaki pomogą nam zachować młodość? „Klucz do zahamowania procesu starzenia”
Nauka
W Australii odkryto nowy gatunek chrząszcza. Odkrywca pomylił go z ptasią kupą
Nauka
Sensacyjne ustalenia naukowców. Sfotografowano homoseksualny akt humbaków
Nauka
Deszcz podczas burzy może uratować życie. Mokra skóra zmniejsza skutki pioruna
Nauka
Odkryto nowy gatunek pterozaura. Latający dinozaur mógł żyć 168 milionów lat temu