Igen, a forró víz gyorsabban fagyhat le, mint a hideg víz. Ez azonban nem mindig fordul elő, és a tudomány sem magyarázza meg pontosan miért megtörténhet.
Kulcsfontosságú elvihetőségek: vízhőmérséklet és fagyás mértéke
- A forró víz néha gyorsabban fagy le, mint a hideg víz. Ezt a Mpemba-effektusnak hívják, miután a hallgató megfigyelte.
- A forró víz gyorsabb lefagyását okozó tényezők közé tartozik a párolgási hűtés, a túlhűtés kisebb esélye, az oldott gázok alacsony koncentrációja és a konvekció.
- Az, hogy a meleg vagy hideg víz gyorsabban fagy le, az adott körülményektől függ.
Az Mpemba-effektus
Noha Arisztotelész, Bacon és Descartes mind a melegvíz gyorsabban fagyott le, mint a hideg víz, a gondolat leginkább az 1960-as évekig ellenállt, amikor egy A Mpemba nevű középiskolás diák észrevette, hogy amikor a fagyasztóba helyezik a forró fagylaltkeveréket, akkor megfagy, mielőtt a szobahőmérséklet mielőtt a fagyasztóba helyezik. Mpemba megismételte a kísérletet vízzel, nem fagylaltkeverékkel, és ugyanazt az eredményt kapta: a forró víz gyorsabban fagyott le, mint a hidegebb víz. Amikor Mpemba felkérte fizika tanárát, hogy magyarázza meg a megfigyeléseket, a tanár azt mondta Mpembának, hogy adatainak hibásnak kell lenniük, mert a jelenség lehetetlen volt.
Mpemba feltette egy vendég fizikai professzort, Dr. Osborne-t, ugyanezt a kérdést. Ez a professzor azt válaszolta, hogy nem tudja, de kipróbálni fogja a kísérletet. Dr. Osborne laboratóriumi technikájával végezte el Mpemba tesztet. A labor tudósította, hogy megismételte Mpemba eredményét: "De folytatjuk a kísérlet megismétlését, amíg meg nem kapjuk a megfelelő eredményt." (Um... igen... ez a gyenge tudomány példája.) Nos, az adatok voltak az adatok, tehát amikor a kísérletet megismételték, továbbra is ugyanazt az eredményt hozta. 1969-ben Osborne és Mpemba közzétett kutatásaik eredményeit. Most azt a jelenséget, amelyben a forró víz gyorsabban fagyhat le, mint a hideg víz, néha nevezik Mpemba effektus.
Miért melegvíz néha gyorsabban fagy le, mint a hideg víz
Nincs határozott magyarázat arra, miért lehet a forró víz gyorsabban fagyni, mint a hideg víz. A körülményektől függően különböző mechanizmusok lépnek életbe. A fő tényezők úgy tűnik, hogy a következők:
- Párolgás: Több forró víz elpárolog, mint a hideg víz, ezáltal csökkentve a fagyasztandó víz mennyiségét. Tömegmérések vegye fel velünk azt a hitet, hogy ez fontos tényező a víz nyitott tartályokban való hűtésekor, bár nem az a mechanizmus magyarázza, hogy a Mpemba-hatás hogyan alakul ki zárt tartályokban.
- túlhűtés: A forró víz kevésbé tapasztalható meg túlhűtéses hatás mint a hideg víz. Amikor szuperhűtők voltak, folyékony maradhat mindaddig, amíg zavart nem érik, még jóval a normál fagyasztási hőmérséklet alatt sem. A nem túlhűtött víz valószínűleg szilárd lesz, amikor eléri a a víz fagypontja.
- Konvekció: A víz konvekciós áramokat fejleszt, miközben lehűl. Víz sűrűsége általában csökken a hőmérséklet emelkedésével, így a hűtővíztartály általában melegebb a tetején, mint az alján. Ha feltételezzük, hogy a víz hőjének nagy része elveszíti a felületét (ami lehet, vagy nem igaz, az éghajlattól függően körülmények között), akkor a forróbb tetejű víz elveszíti hőjét és gyorsabban fagy le, mint egy hidegebb tetejű víz.
- Oldott gázok: A forró víz kevésbé képes az oldott gázokat tárolni, mint a hideg víz, ami befolyásolhatja a fagyás sebességét.
- A környék hatása: A két tartály kezdeti hőmérséklete közötti különbség hatással lehet a környezetre, amely befolyásolhatja a hűtési sebességet. Példa erre a meleg víz, amely a már létező fagyréteget megolvasztja, lehetővé téve a jobb hűtési sebességet.
Teszteld magad
Ne vegye figyelembe ezt a szót! Ha kétséges, hogy a forró víz időnként gyorsabban fagy le, mint a hideg víz, akkor ellenőrizze saját magának. Vegye figyelembe, hogy a Mpemba-effektus nem lesz látható minden kísérleti körülménynél, ezért előfordulhat, hogy körül kell játszania a vízminta és a hűtővíz méretével (vagy próbálj fagylaltot készíteni a fagyasztójában, ha elfogadja ezt a hatás bemutatására).
források
- Burridge, Henry C.; Linden, F. Paul (2016). "Az Mpemba-hatás megkérdőjelezése: A forró víz nem hűti gyorsabban, mint a hideg". Tudományos jelentések. 6: 37665. doi:10.1038 / srep37665
- Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). "A hidrogénkötés különböző módjai a vízben - miért fagy le melegebb víz gyorsabban, mint a hideg víz?". Journal of Chemical Theory and Computation. 13 (1): 55–76. doi:10.1021 / acs.jctc.6b00735