Sıcak veya soğuk su daha çabuk donar. Video: hangi su daha hızlı donar - sıcak veya soğuk

Bunun nedenini pek çok araştırmacı kendi versiyonlarını ortaya koymuş ve ileri sürmektedir. sıcak su soğuktan daha hızlı donar. Bu bir paradoks gibi görünebilir - sonuçta, sıcak suyun donması için önce soğuması gerekir. Ancak gerçek hala bir gerçek ve bilim insanları bunu farklı şekillerde açıklıyor.

Ana sürümler

Açık şu an Bu gerçeği açıklayan birkaç versiyon var:

1. Sıcak su daha hızlı buharlaştığı için hacmi azalır. Aynı sıcaklıkta daha az miktarda suyun donması daha hızlı gerçekleşir.
2. Buzdolabının dondurucu bölmesinde kar astarı bulunmaktadır. İçinde sıcak su bulunan bir kap, altındaki karı eritir. Bu, dondurucuyla termal teması artırır.
3. Soğuk suyun donması sıcak sudan farklı olarak üst kısımdan başlar. Aynı zamanda konveksiyon ve ısı radyasyonu ve dolayısıyla ısı kaybı kötüleşir.
4. Soğuk su, içinde çözünmüş maddeler olan kristalleşme merkezleri içerir. Sudaki içerikleri küçükse, buzlanma zordur, ancak aynı zamanda aşırı soğutma da mümkündür - sıfırın altındaki sıcaklıklarda sıvı halde olduğunda.

Adil olmak gerekirse, bu etkinin her zaman gözlemlenmediğini söyleyebiliriz. Çoğu zaman soğuk su, sıcak sudan daha hızlı donar.

Su hangi sıcaklıkta donar

Su neden donuyor? Belirli miktarda mineral veya organik parçacık içerir. Bunlar örneğin çok küçük kum, toz veya kil parçacıkları olabilir. Hava sıcaklığı düştükçe bu parçacıklar, çevresinde buz kristallerinin oluştuğu merkezlerdir.

Kristalizasyon çekirdeklerinin rolü, su içeren kaptaki hava kabarcıkları ve çatlaklar tarafından da oynanabilir. Suyu buza dönüştürme işleminin hızı büyük ölçüde bu tür merkezlerin sayısından etkilenir - eğer çok sayıda varsa, sıvı daha hızlı donar. Normal koşullar altında, normal atmosfer basıncında su, 0 derece sıcaklıkta sıvıdan katı duruma dönüşür.

Mpemba etkisinin özü

Mpemba etkisi bir paradokstur ve bunun özü, belirli koşullar altında sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donmasıdır. Bu fenomen Aristoteles ve Descartes tarafından fark edildi. Ancak Tanzanyalı öğrenci Erasto Mpemba, sıcak dondurmanın donmasının daha uzun sürdüğünü ancak 1963 yılında belirledi. Kısa bir zaman soğuktan daha. Bir yemek pişirme görevini tamamlarken bu sonuca vardı.

Şekeri kaynamış sütte eritmesi ve soğuttuktan sonra donması için buzdolabına koyması gerekiyordu. Görünüşe göre Mpemba pek gayretli değildi ve görevin ilk bölümünü geç tamamlamaya başladı. Bu nedenle sütün soğumasını beklemedi ve sıcak bir şekilde buzdolabına koydu. Verilen teknolojiye uygun olarak çalışmayı yapan sınıf arkadaşlarından bile daha hızlı donduğunu görünce çok şaşırdı.

Bu gerçek genç adamın çok ilgisini çekti ve sade su ile deneylere başladı. 1969'da Fizik Eğitimi dergisi Mpemba ve Dar Es Salaam Üniversitesi'nden Profesör Dennis Osborne'un araştırmasının sonuçlarını yayınladı. Tanımladıkları etkiye Mpemba adı verildi. Ancak bugün bile bu olaya ilişkin net bir açıklama bulunmuyor. Tüm bilim adamları bundaki ana rolün soğuk ve sıcak suyun özelliklerindeki farklılıklara ait olduğu konusunda hemfikirdir, ancak tam olarak ne olduğu bilinmemektedir.

Singapur versiyonu

Singapur üniversitelerinden birinden fizikçiler de hangi suyun daha hızlı donduğu sorusuyla ilgilendiler - sıcak mı soğuk mu? Xi Zhang liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, bu paradoksu tam olarak suyun özellikleriyle açıkladı. Herkes suyun bileşimini okuldan biliyor - bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomu. Oksijen bir dereceye kadar elektronları hidrojenden uzaklaştırır, dolayısıyla molekül bir tür “mıknatıstır”.

Sonuç olarak sudaki bazı moleküller birbirlerine hafifçe çekilir ve bir hidrojen bağıyla birleşir. Gücü kovalent bağdan birçok kez daha düşüktür. Singapurlu araştırmacılar, Mpemba paradoksunun açıklamasının tam olarak hidrojen bağlarında yattığına inanıyor. Su molekülleri birbirine çok sıkı bir şekilde yerleştirilirse, moleküller arasındaki bu kadar güçlü bir etkileşim, molekülün ortasındaki kovalent bağı deforme edebilir.

Ancak su ısıtıldığında bağlı moleküller birbirinden biraz uzaklaşır. Sonuç olarak, aşırı enerjinin salınması ve daha düşük bir enerjiye geçiş ile moleküllerin ortasında kovalent bağların gevşemesi meydana gelir. enerji seviyesi. Bu, sıcak suyun hızla soğumaya başlamasına neden olur. İle en azından Bu, Singapurlu bilim adamlarının yaptığı teorik hesaplamalarla gösterilmiştir.

Suyu anında dondurmak - 5 inanılmaz numara: Video

Su, alışılmadık özelliklere sahip, dünyadaki en şaşırtıcı sıvılardan biridir. Örneğin buz, sıvının katı halidir, spesifik yer çekimi suyun kendisinden daha düşüktü ve bu da Dünya'da yaşamın ortaya çıkmasını ve gelişmesini büyük ölçüde mümkün kıldı. Ayrıca sözde bilimsel ve bilimsel dünyada hangi suyun daha hızlı donduğu - sıcak mı soğuk mu olduğu konusunda tartışmalar var. Sıcak sıvının belirli koşullar altında daha hızlı donduğunu kanıtlayan ve çözümünü bilimsel olarak kanıtlayan kişi, İngiliz Kraliyet Kimyagerler Derneği'nden 1.000 £ ödül alacak.

Arka plan

Bazı koşullar altında sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğu Orta Çağ'da fark edilmişti. Francis Bacon ve René Descartes bu olguyu açıklamak için çok çaba harcadılar. Ancak klasik ısı mühendisliği açısından bakıldığında bu paradoks açıklanamaz ve utanarak örtbas edilmeye çalışılır. Tartışmanın devam etmesinin nedeni, 1963 yılında Tanzanyalı öğrenci Erasto Mpemba'nın başına gelen ilginç bir hikayeydi. Bir gün, aşçı okulunda tatlı yapma dersi sırasında, dikkati başka şeylerden dağılan çocuğun, dondurma karışımını zamanında soğutmak ve sütteki sıcak şeker çözeltisini dondurucuya koymak için zamanı olmadı. Ürünün, onu gözlemleyen uygulayıcı arkadaşlarına göre biraz daha hızlı soğuması onu şaşırttı. sıcaklık rejimi dondurma yapmak.

Olgunun özünü anlamaya çalışan çocuk, ayrıntılara girmeden mutfak deneyleriyle alay eden bir fizik öğretmenine döndü. Ancak Erasto kıskanılacak bir azimle öne çıktı ve deneylerine süt üzerinde değil su üzerinde devam etti. Bazı durumlarda sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğuna ikna oldu.

Dar es Salaam Üniversitesi'ne giren Erasto Mpembe, Profesör Dennis G. Osborne'un bir konferansına katıldı. Tamamlandıktan sonra öğrenci, bilim adamını suyun sıcaklığına bağlı olarak donma hızıyla ilgili bir problemle şaşırttı. D.G. Osborne, sorunun formülasyonuyla alay etti ve kendinden emin bir tavırla bunu her fakir öğrencinin bildiğini ifade etti. soğuk su daha hızlı donacaktır. Ancak genç adamın doğal azmi kendini hissettirdi. Profesörle burada, laboratuvarda deneysel bir test yapılması konusunda iddiaya girdi. Erasto dondurucuya biri 95°F (35°C), diğeri 212°F (100°C) sıcaklıkta olmak üzere iki kap su koydu. İkinci kaptaki su daha hızlı donduğunda profesörün ve çevredeki "hayranların" şaşkınlığını hayal edin. O zamandan beri bu olguya “Mpemba Paradoksu” adı verildi.

Ancak bugüne kadar “Mpemba Paradoksu”nu açıklayan tutarlı bir teorik hipotez mevcut değil. Hangisi olduğu belli değil dış faktörler, kimyasal bileşim su, içindeki çözünmüş gazların ve minerallerin varlığı, sıvıların farklı sıcaklıklarda donma oranını etkiler. “Mpemba Etkisi”nin paradoksu, I. Newton tarafından keşfedilen ve suyun soğuma süresinin sıvı ile sıvı arasındaki sıcaklık farkıyla doğru orantılı olduğunu belirten yasalardan biriyle çelişmesidir. çevre. Ve eğer diğer tüm sıvılar bu yasaya tamamen uyuyorsa, bazı durumlarda su bir istisnadır.

Sıcak su neden daha hızlı donar?T

Sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğunun birkaç versiyonu vardır. Başlıcaları şunlardır:

• sıcak su daha hızlı buharlaşırken hacmi azalır ve daha küçük hacimli sıvı daha hızlı soğur - suyu +100°C'den 0°C'ye soğuturken hacimsel kayıplar olur atmosferik basınç%15'e ulaşmak;
• Sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, sıvı ile çevre arasındaki ısı alışverişinin yoğunluğu da o kadar yüksek olur, dolayısıyla ısı kayıpları kaynar su daha hızlı geçer;
• sıcak su soğuduğunda yüzeyinde bir buz kabuğu oluşur, bu da sıvının tamamen donmasını ve buharlaşmasını engeller;
• yüksek su sıcaklıklarında konveksiyon karışımı meydana gelir ve donma süresi azalır;
• Suda çözünen gazlar donma noktasını düşürür, kristal oluşumu için gereken enerjiyi ortadan kaldırır; sıcak suda çözünmüş gaz yoktur.

Tüm bu koşullar deneysel olarak defalarca test edilmiştir. Özellikle Alman bilim adamı David Auerbach, sıcak suyun kristalleşme sıcaklığının soğuk suya göre biraz daha yüksek olduğunu, bunun da sıcak suyun daha hızlı donmasını mümkün kıldığını keşfetti. Ancak daha sonra deneyleri eleştirildi ve birçok bilim adamı, hangi suyun (sıcak veya soğuk) daha hızlı donacağını belirleyen "Mpemba Etkisi"nin yalnızca şimdiye kadar kimsenin aramadığı ve belirtmediği belirli koşullar altında yeniden üretilebileceğine ikna oldu.

Bu yazımızda sıcak suyun neden soğuk suya göre daha hızlı donduğu sorusuna bakacağız.

Isıtılmış su, soğuk sudan çok daha hızlı donar! Bu muhteşem mülk Bilim adamlarının hala kesin bir açıklamasını bulamadıkları su, eski çağlardan beri biliniyor. Örneğin, Aristoteles'te bile kış balıkçılığının bir açıklaması vardır: balıkçılar oltaları buzdaki deliklere sokarlar ve daha hızlı donmaları için buzu sularlar. ılık su. Bu fenomen, adını 20. yüzyılın 60'lı yıllarında Erasto Mpemba'dan almıştır. Mnemba, dondurma yaparken tuhaf bir etki fark etti ve açıklama için fizik öğretmeni Dr. Denis Osborne'a başvurdu. Mpemba ve Dr. Osborne suyla deneyler yaptı farklı sıcaklıklar ve şu sonuca varıldı: neredeyse kaynayan su, oda sıcaklığındaki sudan çok daha hızlı donmaya başlar. Diğer bilim adamları da kendi deneylerini yaptılar ve her seferinde benzer sonuçlar elde ettiler.

Fiziksel bir olgunun açıklaması

Bunun neden olduğuna dair genel kabul görmüş bir açıklama yoktur. Pek çok araştırmacı, asıl meselenin, sıcaklığı donma noktasının altına düştüğünde ortaya çıkan sıvının aşırı soğuması olduğunu öne sürüyor. Başka bir deyişle, eğer su 0°C'nin altındaki bir sıcaklıkta donarsa, aşırı soğutulmuş su örneğin -2°C'lik bir sıcaklığa sahip olabilir ve buza dönüşmeden hala sıvı halde kalabilir. Soğuk suyu dondurmaya çalıştığımızda, önce aşırı soğuma ve bir süre sonra sertleşme ihtimali vardır. Isıtılmış suda diğer işlemler meydana gelir. Buza daha hızlı dönüşmesi konveksiyonla ilişkilidir.

Konveksiyon- Bu fiziksel olay Sıcak alt sıvı katmanlarının yükseldiği ve üst soğutulmuş katmanların düştüğü yer.

Mpemba etkisi(Mpemba Paradoksu) - bazı koşullar altında sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donduğunu, ancak donma sürecinde soğuk suyun sıcaklığını geçmesi gerektiğini belirten bir paradoks. Bu paradoks, aynı koşullar altında daha fazla ısıtılmış bir cismin belirli bir sıcaklığa soğuması için daha az ısıtılmış bir cismin aynı sıcaklığa soğuması için daha fazla zaman harcadığı şeklindeki alışılagelmiş fikirlerle çelişen deneysel bir gerçektir.

Bu fenomen bir zamanlar Aristoteles, Francis Bacon ve Rene Descartes tarafından fark edilmişti, ancak Tanzanyalı okul çocuğu Erasto Mpemba ancak 1963'te sıcak bir dondurma karışımının soğuk olandan daha hızlı donduğunu keşfetti.

Magambinskaya'nın öğrencisi olmak lise Tanzanya'da Erasto Mpemba yaptı pratik iş yemek pişirmede. Ev yapımı dondurma yapması gerekiyordu - sütü kaynatın, içindeki şekeri çözün, oda sıcaklığına soğutun ve ardından donması için buzdolabına koyun. Görünüşe göre Mpemba pek çalışkan bir öğrenci değildi ve görevin ilk bölümünü tamamlamayı geciktirdi. Dersin sonuna yetişemeyeceğinden korktuğu için hala sıcak sütü buzdolabına koydu. Şaşırtıcı bir şekilde, yoldaşlarının verilen teknolojiye göre hazırlanan sütünden bile daha erken dondu.

Bundan sonra Mpemba sadece sütle değil aynı zamanda sütle de deneyler yaptı. sade su. Her halükarda, zaten Mkwava Ortaokulunda bir öğrenci olarak, Dar Es Salaam'daki Üniversite Koleji'nden Profesör Dennis Osborne'a (öğrencilere fizik üzerine bir ders vermek üzere okul müdürü tarafından davet edilmiştir) özellikle su hakkında sorular sordu: "Eğer Eşit hacimde su içeren iki özdeş kap, birinde suyun sıcaklığı 35°C, diğerinde - 100°C olacak ve bunları dondurucuya koyun, ikincisinde su daha hızlı donacaktır. Neden? Osborne bu konuyla ilgilenmeye başladı ve kısa süre sonra 1969'da o ve Mpemba deneylerinin sonuçlarını Fizik Eğitimi dergisinde yayınladılar. O zamandan beri keşfettikleri etkinin adı Mpemba etkisi.

Şu ana kadar hiç kimse bu garip etkinin nasıl açıklanacağını tam olarak bilmiyor. Pek çok olmasına rağmen bilim adamlarının tek bir versiyonu yok. Her şey sıcak ve soğuk suyun özelliklerindeki farklılıkla ilgili, ancak bu durumda hangi özelliklerin rol oynadığı henüz belli değil: aşırı soğutma, buharlaşma, buz oluşumu, konveksiyon veya sıvılaştırılmış gazların su üzerindeki etkisindeki fark. farklı sıcaklıklar.

Mpemba etkisinin paradoksu, bir cismin ortam sıcaklığına kadar soğuma süresinin, bu cisim ile çevre arasındaki sıcaklık farkıyla orantılı olması gerektiğidir. Bu yasa Newton tarafından oluşturuldu ve o zamandan beri pratikte birçok kez doğrulandı. Bu etkide, sıcaklığı 100°C olan su, aynı miktardaki 35°C sıcaklığa sahip sudan 0°C'ye daha hızlı soğur.

Ancak bu henüz bir paradoks anlamına gelmiyor çünkü Mpemba etkisi de bu çerçeve içerisinde açıklanabiliyor. ünlü fizikçi. Mpemba etkisine ilişkin bazı açıklamalar şunlardır:

Buharlaşma

Sıcak su kaptan daha hızlı buharlaşır, böylece hacmi azalır ve aynı sıcaklıkta daha küçük hacimli su daha hızlı donar. 100°C'ye ısıtılan su, 0°C'ye soğutulduğunda kütlesinin %16'sını kaybeder.

Buharlaşma etkisi ikili bir etkidir. Öncelikle soğutma için gerekli olan su kütlesi azalır. İkincisi ise su fazından buhar fazına geçişin buharlaşma ısısının azalması nedeniyle sıcaklık düşer.

Sıcaklık farkı

Aradaki sıcaklık farkından dolayı sıcak su ve daha fazla soğuk hava var - bu nedenle bu durumda ısı değişimi daha yoğun ve sıcak su daha hızlı soğuyor.

Hipotermi

Su 0 C'nin altına soğuduğunda her zaman donmaz. Bazı koşullar altında aşırı soğumaya maruz kalabilir ve donma noktasının altındaki sıcaklıklarda sıvı kalmaya devam edebilir. Bazı durumlarda su –20 C sıcaklıkta bile sıvı kalabilmektedir.

Bu etkinin nedeni ilk buz kristallerinin oluşmaya başlayabilmesi için kristal oluşum merkezlerine ihtiyaç duyulmasıdır. Sıvı suda mevcut değillerse, sıcaklık kristallerin kendiliğinden oluşmasına yetecek kadar düşene kadar aşırı soğutma devam edecektir. Aşırı soğutulmuş sıvı içinde oluşmaya başladıklarında, daha hızlı büyümeye başlayacaklar, sulu kar buzları oluşturacaklar ve bu da donarak buz oluşturacak.

Sıcak su, hipotermiye en duyarlı olanıdır çünkü ısıtmak, çözünmüş gazları ve kabarcıkları uzaklaştırır ve bunlar da buz kristallerinin oluşumu için merkez görevi görebilir.

Hipotermi neden sıcak suyun daha hızlı donmasına neden olur? Aşırı soğutulmamış soğuk su durumunda aşağıdakiler meydana gelir. Bu durumda ince tabaka kabın yüzeyinde buz oluşacaktır. Bu buz tabakası su ile soğuk hava arasında yalıtkan görevi görecek ve daha fazla buharlaşmayı önleyecektir. Bu durumda buz kristallerinin oluşma hızı daha düşük olacaktır. Aşırı soğutmaya maruz kalan sıcak su durumunda, aşırı soğutulmuş suyun koruyucu bir yüzey buz tabakası yoktur. Bu nedenle üstü açık olduğundan ısıyı çok daha hızlı kaybeder.

Aşırı soğutma işlemi sona erdiğinde ve su donduğunda çok daha fazla ısı kaybı olur ve dolayısıyla daha fazla buz oluşur.

Bu etkiyi araştıran birçok araştırmacı, Mpemba etkisi durumunda hipoterminin ana faktör olduğunu düşünmektedir.

Konveksiyon

Soğuk su yukarıdan donmaya başlar, böylece ısı radyasyonu ve konveksiyon süreçleri ve dolayısıyla ısı kaybı kötüleşir, sıcak su ise aşağıdan donmaya başlar.

Bu etki su yoğunluğundaki bir anormallik ile açıklanmaktadır. Suyun maksimum yoğunluğu 4 C'dedir. Suyu 4 C'ye soğutup daha düşük bir sıcaklığa koyarsanız suyun yüzey tabakası daha hızlı donacaktır. Bu su, 4 C sıcaklıktaki sudan daha az yoğun olduğundan yüzeyde kalacak ve ince, soğuk bir tabaka oluşturacaktır. Bu koşullar altında kısa sürede suyun yüzeyinde ince bir buz tabakası oluşacaktır ancak bu buz tabakası yalıtkan görevi görerek suyun alt katmanlarını koruyacak ve 4 C sıcaklıkta kalacaktır. Öyleyse ileri işlem soğuma daha yavaş gerçekleşecektir.

Sıcak su durumunda ise durum tamamen farklıdır. Yüzey katmanı buharlaşma ve daha büyük sıcaklık farkı nedeniyle su daha çabuk soğuyacaktır. Ayrıca soğuk su katmanları sıcak su katmanlarından daha yoğun olduğundan soğuk su katmanı aşağıya doğru çökerek sıcak su katmanını yüzeye çıkarır. Suyun bu dolaşımı sıcaklığın hızlı bir şekilde düşmesini sağlar.

Peki bu süreç neden bir denge noktasına ulaşmıyor? Mpemba etkisini konveksiyon açısından bu bakış açısıyla açıklamak için, soğuk ve sıcak su katmanlarının ayrıldığını ve ortalama su sıcaklığı 4 C'nin altına düştükten sonra konveksiyon sürecinin devam ettiğini varsaymak gerekir.

Ancak soğuk ve sıcak su katmanlarının konveksiyon süreciyle ayrıldığına dair bu hipotezi destekleyecek hiçbir deneysel kanıt yoktur.

Suda çözünmüş gazlar

Su her zaman içinde çözünmüş gazlar içerir - oksijen ve karbon dioksit. Bu gazlar suyun donma noktasını düşürme özelliğine sahiptir. Su ısıtıldığında bu gazlar sudan açığa çıkar çünkü yüksek sıcaklıklarda sudaki çözünürlükleri daha düşüktür. Bu nedenle sıcak su soğuduğunda, ısıtılmamış soğuk suya göre her zaman daha az çözünmüş gaz içerir. Bu nedenle ısıtılan suyun donma noktası daha yüksek olur ve daha hızlı donar. Bu gerçeği doğrulayan hiçbir deneysel veri olmamasına rağmen, bu faktör bazen Mpemba etkisini açıklamada ana faktör olarak kabul edilir.

Termal iletkenlik

Bu mekanizma, suyun buzdolabı bölmesi dondurucusuna küçük kaplar halinde yerleştirilmesi durumunda önemli bir rol oynayabilir. Bu koşullar altında sıcak su dolu bir kabın altındaki buzu erittiği fark edildi. dondurucu böylece dondurucu duvarla termal teması ve termal iletkenliği iyileştirir. Sonuç olarak, sıcak su kabındaki ısı, soğuk olana göre daha hızlı uzaklaştırılır. Buna karşılık, soğuk su dolu bir kap, altındaki karı eritmez.

Tüm bu koşullar (aynı zamanda diğer) birçok deneyde incelendi, ancak hangisinin Mpemba etkisinin yüzde yüz yeniden üretimini sağladığı sorusuna net bir cevap hiçbir zaman elde edilemedi.

Örneğin 1995 yılında Alman fizikçi David Auerbach suyun aşırı soğumasının bu etki üzerindeki etkisini inceledi. Aşırı soğumuş bir duruma ulaşan sıcak suyun, soğuk sudan daha yüksek bir sıcaklıkta donduğunu ve dolayısıyla soğuk sudan daha hızlı donduğunu keşfetti. Ancak soğuk su, aşırı soğumuş duruma sıcak sudan daha hızlı ulaşır ve böylece önceki gecikmeyi telafi eder.

Ayrıca Auerbach'ın sonuçları, sıcak suyun daha az kristalizasyon merkezi nedeniyle daha fazla aşırı soğutma elde edebildiğine ilişkin önceki verilerle çelişiyordu. Su ısıtıldığında içinde çözünen gazlar uzaklaştırılır, kaynatıldığında ise içinde çözünen bazı tuzlar çöker.

Şimdilik tek bir şey söylenebilir - bu etkinin yeniden üretilmesi büyük ölçüde deneyin gerçekleştirildiği koşullara bağlıdır. Tam da her zaman çoğaltılmadığı için.

O. V. Mosin

Edebikaynaklar:

"Sıcak su, soğuk sudan daha hızlı donar. Neden böyle yapıyor?", Jearl Walker, The Amatör Bilim Adamı, Scientific American, Cilt. 237, Hayır. 3, sayfa 246-257; Eylül, 1977.

"Sıcak ve Soğuk Suyun Donması", G.S. Kell, American Journal of Physics, Cilt. 37, Hayır. 5, sayfa 564-565; Mayıs 1969.

"Süper soğutma ve Mpemba etkisi", David Auerbach, American Journal of Physics, Cilt 63, Sayı 10, s. 882-885; Ekim, 1995.

"Mpemba etkisi: Sıcak ve soğuk suyun donma süreleri", Charles A. Knight, American Journal of Physics, Cilt. 64, Hayır. 5, sayfa 524; Mayıs 1996.

Sıcak suyun soğuk suya göre daha hızlı donması olgusu bilimde Mpemba etkisi olarak bilinir. Aristoteles, Francis Bacon ve Rene Descartes gibi büyük beyinler bu paradoksal olgu üzerinde kafa yormuşlardır, ancak binlerce yıldır hiç kimse bu olguya makul bir açıklama getirememiştir.

Ancak 1963 yılında Tanganyika Cumhuriyeti'nden bir öğrenci olan Erasto Mpemba, dondurma örneğini kullanarak bu etkiyi fark etti, ancak hiçbir yetişkin ona bir açıklama yapmadı. Bununla birlikte, fizikçiler ve kimyagerler bu kadar basit ama bir o kadar da anlaşılmaz bir fenomen üzerinde ciddi şekilde düşündüler.

O zamandan beri açıkça konuşuyorlar farklı versiyonlar Bunlardan biri şu şekilde geliyordu: Sıcak suyun bir kısmı önce basitçe buharlaşır ve ardından daha az kaldığında su daha hızlı donar. Bu versiyon, sadeliği nedeniyle en popüler hale geldi, ancak bilim adamlarını tam olarak tatmin etmedi.

Şimdi kimyager Xi Zhang liderliğindeki Singapur'daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden bir araştırmacı ekibi, bunun nedenini açıklayan asırlık gizemi çözdüklerini söylüyor. ılık su soğuktan daha hızlı donar. Çinli uzmanların keşfettiği gibi işin sırrı, su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarında depolanan enerji miktarında yatıyor.

Bildiğiniz gibi su molekülleri, parçacık düzeyinde elektron alışverişine benzeyen kovalent bağlarla bir arada tutulan bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan oluşur. Bir diğer bilinen gerçek hidrojen atomlarının komşu moleküllerdeki oksijen atomlarına çekilmesi ve hidrojen bağlarının oluşması gerçeğinde yatmaktadır.

Aynı zamanda su molekülleri genel olarak birbirini iter. Singapurlu bilim adamları şunu fark etti: Su ne kadar sıcaksa, itici kuvvetlerdeki artış nedeniyle sıvının molekülleri arasındaki mesafe de o kadar büyük olur. Sonuç olarak hidrojen bağları gerilir ve dolayısıyla daha fazla enerji depolanır. Bu enerji su soğuduğunda açığa çıkar; moleküller birbirine yaklaşır. Ve bilindiği gibi enerjinin açığa çıkması soğutma anlamına gelir.

Kimyagerlerin ön baskı web sitesi arXiv.org'da bulunabilecek makalelerinde yazdıklarına göre, sıcak sudaki hidrojen bağları soğuk suya göre daha güçlüdür. Böylece, sıcak suyun hidrojen bağlarında daha fazla enerjinin depolandığı ortaya çıkıyor, bu da sıfırın altındaki sıcaklıklara soğutulduğunda daha fazla enerjinin açığa çıktığı anlamına geliyor. Bu nedenle sertleşme daha hızlı gerçekleşir.

Bugüne kadar bilim insanları bu gizemi yalnızca teorik olarak çözdüler. Kendi versiyonlarına dair ikna edici kanıtlar sunduklarında, sıcak suyun neden soğuk sudan daha hızlı donduğu sorusu kapanmış sayılabilir.