Kas kuum vesi võib külmuda kiiremini kui külm?

Kuum vesi võib külmuda kiiremini kui külm vesi. Kuid see ei juhtu alati ja ka teadus pole seda täpselt selgitanud miks see võib juhtuda.

Ehkki Aristoteles, Bacon ja Descartes kirjeldasid kõik kuuma vett, mis külmub kiiremini kui külm vesi, peeti seda mõtet enamasti 1960. aastateni, mil keskkooliõpilane nimetas Mpemba märkas, et sügavkülmikusse asetades külmub kuum jäätisesegu enne toatemperatuurini jahutatud jäätise segu enne sügavkülma panemist. Mpemba kordas oma katset pigem veega kui jäätise seguga ja leidis sama tulemuse: kuum vesi külmutas kiiremini kui jahedam vesi. Kui Mpemba palus oma füüsikaõpetajal tähelepanekuid selgitada, ütles õpetaja, et tema andmed peavad olema ekslikud, kuna nähtus oli võimatu.

Mpemba esitas sama küsimuse külalisfüüsika professorile dr Osborne'ile. See professor vastas, et ta ei tea, kuid ta katsetab seda. Dr Osborne laskis Mpemba testi teha laboritehnikaga. Labtehnik teatas, et ta kopeeris Mpemba tulemust: "Kuid jätkame katset korrata, kuni saame õige tulemus. "Noh, andmed on andmed, nii et kui katset korrati, andis see sama tulemuse tulemus. 1969. aastal avaldasid Osborne ja Mpemba oma uurimistöö tulemused. Nüüd nimetatakse seda nähtust, kus kuum vesi võib külmuvast kiiremini külmuda

Puudub lõplik seletus, miks võib külm vesi kiiremini külmuda. Olenevalt tingimustest tulevad mängu erinevad mehhanismid. Peamised tegurid näivad olevat:

• Aurutamine - aurustub rohkem kuuma vett kui külm vesi, vähendades sellega külmunud vee hulka. Massimõõtmised panevad meid uskuma, et see on oluline tegur vee jahutamisel avatud mahutites, ehkki see ei seleta mehhanismi, kuidas Mpemba efekt suletud mahutites toimub.
• Ülijahutamine - kuuma vett kipub olema vähem ülejahutav efekt kui külm vesi. See muudab vee külmumispunkti jõudmisel tõenäolisemalt tahkeks.
• Konvektsioon - vesi tekitab jahtudes konvektsioonivoolusid. Vee tihedus väheneb tavaliselt temperatuuri tõustes, nii et tavaliselt on jahutusvee konteiner peal soojem kui põhjas. Kui eeldame, et vesi kaotab suurema osa oma soojusest kogu pinna ulatuses (see võib sõltuvalt veest olla tõsi või mitte) tingimused), siis kaotaks kuumema ülaosaga vesi kuumuse ja külmuks kiiremini kui jahedama ülaosaga vesi.
• Lahustunud gaasid - kuum vesi on vähem lahustunud gaaside hoidmiseks kui külm vesi, mis võib mõjutada selle külmumiskiirust.
• Ümbruse mõju - kahe veemahuti esialgse temperatuuri erinevus võib mõjutada ümbrust, mis võib mõjutada jahutuse kiirust. Üheks näiteks on soe vesi, mis sulatab olemasoleva külmakihi, võimaldades paremat jahutuskiirust.

Ärge nüüd võtke minu sõna! Kui kahtlete, kas kuum vesi külmub mõnikord kiiremini kui külm vesi, testige seda ise. Pidage meeles, et Mpemba efekti ei nähta kõigis katsetingimustes, seega pöörduge selle poole viited selles postituses et näha, mis võiks teile kõige paremini sobida (või proovida seda teha jäätis oma sügavkülmikus, kui aktsepteerite seda efekti näitena).