Oletko koskaan miettinyt, onko kuuma vesi voi todella jäätyä nopeammin kuin kylmä vesi, ja jos on, miten se toimii? Jos niin, sinun on tiedettävä Mpemba-ilmiöstä.
Yksinkertaisesti sanottuna, Mpemba-ilmiö on nimi, joka annetaan ilmiölle kuuman veden aikana jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Vaikka vaikutusta on havaittu vuosisatojen ajan, sitä ei julkaistu tieteellisenä havaintona vasta vuonna 1968.
Mpemba-efekti on nimetty Erasto Mpemballe, Tansanian koulupoikalle, joka väitti, että jäätelö jäätyisi nopeammin, jos sitä kuumennettaisiin ennen jäädyttämistä. Vaikka ikätoverit pilkkasivat häntä, Mpemba sai viimeisen naurun, kun hänen ohjaajansa suoritti kokeilun osoittaen vaikutuksen. Mpemba ja rehtori tohtori Denis G. Osborne havaitsi, että pakkasen alkamiseen vaadittava aika kesti pisinä, jos veden alkuperäinen lämpötila oli 25 ° C, ja vei paljon vähemmän aikaa, jos alkulämpötila oli 90 ° C.
Syyt miksi Mpemba-ilmiö tapahtuu
Tutkijat eivät ole täysin varmoja siitä, miksi kuuma vesi jäätyy joskus nopeammin kuin kylmä vesi. Mpemba-ilmiötä ei aina näy - kylmä vesi jäätyy usein ennen kuumaa vettä. Selitys vaikutukselle, joka todennäköisesti liittyy veden epäpuhtauksiin, jotka toimivat jäätymiskohtina. Muita tekijöitä voivat olla:
- kuuman veden haihtumisen vaikutus
- lisääntynyt konvektio kuumassa vedessä
- lisääntynyt kylmän veden taipumus superjäähtyä verrattuna kuumaan veteen
- mahdolliset eri määrät liuenneita kaasuja kylmässä vedessä verrattuna kuumaan veteen
- pakkanen muodostumisen vaikutus - kuuma vesi taipuu jäätyvän pohjasta, kun taas kylmällä vedellä on taipumus jäätyä ylhäältä
- lämmönjohtavuus, jolloin kuumavesisäiliö sulaa pakastimessa olevan eristävän jän läpi, altistaen säiliön mahdollisesti kylmemmälle kerrokselle jään alla
Lisätietoja veden jäätymispiste.
Lähteet
Burridge, Henry C. "Mpemba-vaikutuksen kyseenalaistaminen: kuuma vesi ei jäähty nopeammin kuin kylmä", Scientific Reports nide 6, Paul F. Linden, artikkelinumero: 37665, 24. marraskuuta 2016.
Jeng, Monwhea (2006). "Kuuma vesi voi jäätyä nopeammin kuin kylmä ???". American Journal of Physics. 74 (6): 514–522. arXiv: fysiikka / 0512262. doi:10.1119/1.2186331
Jin, Jaehyeok; Goddard III, William A. (2015). "Veden Mpemba-vaikutuksen taustalla olevat mekanismit molekyylidynamiikan simulaatioiden avulla". Fysikaalisen kemian lehti C. 119 (5): 2622–2629. doi:10,1021 / jp511752n
Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). "Eri tapoja vedyn sitoutumiseen veteen - Miksi lämmin vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi?". Lehti kemiallisesta teoriasta ja laskennasta. 13 (1): 55–76. doi:10,1021 / acs.jctc.6b00735