Sıcak Su Soğuktan Daha Hızlı Donar mı?

Evet, sıcak su soğuk sudan daha hızlı donabilir. Ancak, her zaman gerçekleşmez ve bilim tam olarak açıklanmaz neden olabilir.

Önemli Çıkarımlar: Su Sıcaklığı ve Donma Hızı

Aristoteles, Bacon ve Descartes, sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donmasını tanımlasa da, çoğunlukla 1960'lara kadar Mpemba adlı lise öğrencisi, dondurucuya yerleştirildiğinde sıcak dondurma karışımının, soğutulmuş olan dondurma karışımından önce donacağını fark etti. oda sıcaklığı dondurucuya yerleştirilmeden önce. Mpemba deneyi dondurma karışımı yerine su ile tekrarladı ve aynı sonucu buldu: sıcak su daha soğuk sudan daha hızlı dondu. Mpemba fizik öğretmeninden gözlemleri açıklamasını istediğinde, öğretmen Mpemba'ya verilerinin hatalı olması gerektiğini söyledi, çünkü fenomen imkansızdı.

Mpemba konuk fizik profesörü Dr. Osborne'a da aynı soruyu sordu. Bu profesör bilmediğini söyledi, ama deneyi test edecekti. Dr. Osborne, Mpemba'nın testini yapan bir laboratuar teknolojisine sahipti. Laboratuar teknolojisi, Mpemba'nın sonucunu kopyaladığını bildirdi, "Ancak doğru sonucu elde edene kadar denemeyi tekrarlamaya devam edeceğiz." (Um... Evet... Bu, zayıf bilimin bir örneği olacaktır.) Veriler verilerdi, bu yüzden deney tekrarlandığında aynı sonucu vermeye devam etti. 1969'da Osborne ve Mpemba araştırmalarının sonuçlarını yayınladılar. Şimdi sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donabileceği fenomeni bazen Mpemba Etkisi.

Sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donabileceğine dair kesin bir açıklama yoktur. Koşullara bağlı olarak farklı mekanizmalar devreye girer. Ana faktörler aşağıdaki gibi görünüyor:

• buharlaşma: Soğuk sudan daha fazla sıcak su buharlaşarak donacak kalan su miktarını azaltır. Kütle ölçümleri Mpemba Etkisinin kapalı kaplarda nasıl oluştuğunu açıklayan bir mekanizma olmamasına rağmen, bunun açık kaplarda suyu soğuturken bunun önemli bir faktör olduğuna inanmamızı sağlayın.
• AĢırı: Sıcak su daha az aşırı soğutma etkisi soğuk sudan daha iyi. Süper soğutma olduğunda, normal donma sıcaklığının çok altında olsa bile, rahatsız olana kadar bir sıvı olarak kalabilir. Aşırı soğutulmamış suyun, suyun donma noktası.
• Konveksiyon: Su soğurken konveksiyon akımları geliştirir. Su yoğunluğu sıcaklık arttıkça genellikle azalır, bu nedenle bir soğutma suyu kabı genellikle alttan daha sıcaktır. Suyun ısısının çoğunu yüzeyinden kaybettiğini varsayarsak (bu, daha sıcak bir top ile su ısısını kaybeder ve daha soğuk bir top ile sudan daha hızlı donar.
• Çözünmüş Gazlar: Sıcak su, donmuş gazları tutma kapasitesini soğuk sudan daha az kapasiteye sahiptir, bu da donma hızını etkileyebilir.
• Çevrenin Etkisi: İki su kabının başlangıç ​​sıcaklıkları arasındaki fark, çevre üzerinde soğutma hızını etkileyebilecek bir etkiye sahip olabilir. Bir örnek, önceden mevcut olan bir buz tabakasını eriten ve daha iyi bir soğutma oranına izin veren ılık su olacaktır.

Şimdi, benim sözüme güvenme! Sıcak suyun bazen soğuk sudan daha hızlı donmasından şüpheleniyorsanız, kendiniz test edin. Mpemba Etkisinin tüm deney koşulları için görülmeyeceğini unutmayın, bu nedenle su örneği ve soğutma suyunun (veya dondurma yapmayı dene dondurucunuzda, bunu efektin bir gösterimi olarak kabul ederseniz).

• Burridge, Henry C.; Linden, Paul F. (2016). "Mpemba etkisinin sorgulanması: Sıcak su soğuktan daha hızlı soğumaz". Bilimsel Raporlar. 6: 37665. DOI:10.1038 / srep37665
• Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). "Sudaki Hidrojen Bağlarının Farklı Yolları - Sıcak Su Neden Soğuk Sudan Daha Hızlı Donar?". Kimyasal Teori ve Hesaplama Dergisi. 13 (1): 55–76. DOI:10,1021 / acs.jctc.6b00735