Vesi jäätyy välittömästi. Miksi kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi?

Tässä artikkelissa tarkastellaan, miksi kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi.

Kuumennettu vesi jäätyy paljon nopeammin kuin kylmä vesi! Tämä veden hämmästyttävä ominaisuus, jonka tarkkaa selitystä tiedemiehet eivät vieläkään löydä, on tunnettu muinaisista ajoista lähtien. Esimerkiksi jopa Aristoteleessa on kuvaus talvikalastuksesta: kalastajat työnsivät vavat jäässä oleviin reikiin, ja jotta ne jäätyivät nopeammin, he kaatoivat lämmintä vettä jäälle. Tämän ilmiön nimi nimettiin Erasto Mpemban mukaan 1900-luvun 60-luvulla. Mnemba huomasi oudon vaikutuksen jäätelöä tehdessään ja kääntyi fysiikan opettajansa tohtori Denis Osbornin puoleen saadakseen selityksen. Mpemba ja tohtori Osborne kokeilivat vettä eri lämpötiloissa ja päättelivät, että melkein kiehuva vesi alkaa jäätyä paljon nopeammin kuin vesi huoneenlämpötilassa. Muut tutkijat ovat tehneet omia kokeitaan ja joka kerta he ovat saaneet samanlaisia ​​tuloksia.

Fysikaalisen ilmiön selitys

Ei ole yleisesti hyväksyttyä selitystä sille, miksi näin tapahtuu. Monet tutkijat ehdottavat, että kyse on nesteen alijäähdytyksestä, joka tapahtuu, kun sen lämpötila laskee jäätymisen alapuolelle. Toisin sanoen, jos vesi jäätyy alle 0 °C:n lämpötilassa, alijäähdytetyn veden lämpötila voi olla esimerkiksi -2 °C ja se voi silti pysyä nesteenä muuttumatta jääksi. Kun yritämme jäädyttää kylmää vettä, on mahdollista, että se alijäähtyy aluksi ja kovettuu vasta jonkin ajan kuluttua. Lämmitetyssä vedessä tapahtuu muita prosesseja. Sen nopeampi muuttuminen jääksi liittyy konvektioon.

Konvektio- Tämä on fysikaalinen ilmiö, jossa nesteen lämpimät alemmat kerrokset nousevat ja ylemmät, jäähtyneet, putoavat.

Näyttää selvältä, että kylmä vesi jäätyy nopeammin kuin kuuma vesi, koska tasaisissa olosuhteissa kuuman veden jäähtyminen kestää kauemmin ja jäätyy. Tuhansien vuosien havainnot sekä nykyaikaiset kokeet ovat kuitenkin osoittaneet, että myös päinvastoin: tietyissä olosuhteissa kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Tiedekanava Sciencium selittää tämän ilmiön:

Kuten yllä olevassa videossa selitetään, ilmiö, jossa kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi, tunnetaan nimellä Mpemba-ilmiö, joka on nimetty tansanialaisen Erasto Mpemban mukaan, joka teki jäätelöä osana kouluprojektia vuonna 1963. Opiskelijoiden piti kiehauttaa kerman ja sokerin seos, antaa sen jäähtyä ja laittaa se sitten pakastimeen.

Sen sijaan Erasto asetti seoksensa heti kuumaksi odottamatta sen jäähtymistä. Seurauksena oli, että 1,5 tunnin kuluttua hänen seos oli jo jäätynyt, mutta muiden opiskelijoiden seokset eivät. Ilmiöstä kiinnostuneena Mpemba alkoi tutkia asiaa fysiikan professori Denis Osbornen kanssa, ja vuonna 1969 he julkaisivat artikkelin, jonka mukaan lämmin vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Tämä oli ensimmäinen vertaisarvioitu tällainen tutkimus, mutta itse ilmiö mainitaan Aristoteleen papereissa, jotka ovat peräisin 4. vuosisadalta eKr. e. Myös Francis Bacon ja Descartes panivat merkille tämän ilmiön tutkimuksissaan.

Videolla on useita vaihtoehtoja tapahtuman selittämiseen:

1. Huurre on eriste, ja siksi huurreinen kylmä vesi varastoi lämpöä paremmin kuin lämmin lasi, joka sulattaa jäätä kosketuksessaan siihen.
2. Kylmässä vedessä on enemmän liuenneita kaasuja kuin lämpimässä vedessä, ja tutkijat spekuloivat, että tämä voi vaikuttaa jäähtymisnopeuteen, vaikka ei ole vielä selvää, miten.
3. Kuuma vesi menettää enemmän vesimolekyylejä haihtuessaan, jolloin vähemmän jäätyy
4. Lämmin vesi voi jäähtyä nopeammin lisääntyneiden konvektiivisten virtojen ansiosta. Nämä virrat syntyvät, koska lasissa oleva vesi jäähtyy ensin pinnalla ja sivuilla, jolloin kylmä vesi laskeutuu ja kuuma vesi nousee. Lämpimässä lasissa konvektiiviset virrat ovat aktiivisempia, mikä voi vaikuttaa jäähtymisnopeuteen.

Vuonna 2016 kuitenkin tehtiin huolellisesti kontrolloitu tutkimus, joka osoitti päinvastaista: kuuma vesi jäätyi paljon hitaammin kuin kylmä vesi. Samanaikaisesti tutkijat huomasivat, että lämpöparin - lämpötilaerot määrittävän laitteen - sijainnin muutos vain senttimetrillä johtaa Mpemba-ilmiön ilmaantumiseen. Muiden vastaavien töiden tutkimus osoitti, että kaikissa tapauksissa, joissa tämä vaikutus havaittiin, termopari siirtyi senttimetrin sisällä.

British Royal Society of Chemistry tarjoaa 1 000 punnan palkkion jokaiselle, joka voi tieteellisesti selittää, miksi kuuma vesi jäätyy joissakin tapauksissa nopeammin kuin kylmä vesi.

"Nykyaikainen tiede ei vieläkään voi vastata tähän näennäisesti yksinkertaiseen kysymykseen. Jäätelöntekijät ja baarimikot käyttävät tätä vaikutusta päivittäisessä työssään, mutta kukaan ei tiedä, miksi se toimii. Tämä ongelma on ollut tiedossa tuhansia vuosia, filosofit, kuten Aristoteles ja Descartes, ovat pohtineet sitä”, sanoi British Royal Society of Chemistry:n presidentti, professori David Philips, jota lainataan seuran lehdistötiedotteessa.

Kuinka afrikkalainen kokki voitti brittiläisen fysiikan professorin

Tämä ei ole aprillipila, vaan ankara fyysinen todellisuus. Nykypäivän tiede, joka toimii helposti galakseilla ja mustilla aukoilla, rakentaen jättimäisiä kiihdyttimiä etsimään kvarkeja ja bosoneja, ei voi selittää, kuinka alkuainevesi "toimii". Koulukirjassa sanotaan yksiselitteisesti, että kuuman ruumiin jäähdyttämiseen kuluu enemmän aikaa kuin kylmän ruumiin jäähdyttämiseen. Mutta veden osalta tätä lakia ei aina noudateta. Aristoteles kiinnitti huomion tähän paradoksiin 4. vuosisadalla eKr. e. Tässä on mitä antiikin kreikkalainen kirjoitti kirjassa "Meteorologica I": "Se, että vesi on esilämmitetty, edistää sen jäätymistä. Siksi monet ihmiset, kun he haluavat nopeasti jäähdyttää kuumaa vettä, laittavat sen ensin aurinkoon ... ”Keskiajalla Francis Bacon ja Rene Descartes yrittivät selittää tätä ilmiötä. Valitettavasti eivät suuret filosofit tai lukuisat klassista lämpöfysiikkaa kehittäneet tiedemiehet onnistuneet tässä, ja siksi tällainen epämiellyttävä tosiasia "unohtui" pitkään.

Ja vasta vuonna 1968 he "muistivat" tansanialaisen koulupojan Erasto Mpemban ansiosta, kaukana mistään tieteestä. 13-vuotias Mpembe sai vuonna 1963 opiskellessaan ruoanlaittokoulussa tehtävän tehdä jäätelöä. Tekniikan mukaan oli tarpeen keittää maito, liuottaa siihen sokeri, jäähdyttää se huoneenlämpötilaan ja laittaa sitten jääkaappiin jäätymään. Ilmeisesti Mpemba ei ollut ahkera opiskelija ja epäröi. Hän pelkäsi, ettei hän ehtisi oppitunnin loppuun mennessä, joten hän laittoi vielä kuuman maidon jääkaappiin. Hänen yllätyksekseen se jäätyi jopa aikaisemmin kuin hänen toveriensa maito, joka oli valmistettu kaikkien sääntöjen mukaan.

Kun Mpemba jakoi löytönsä fysiikan opettajalle, hän pilkkasi häntä koko luokan edessä. Mpemba muisti loukkauksen. Viisi vuotta myöhemmin hän oli jo Dar es Salaamin yliopiston opiskelijana kuuluisan fyysikon Denis G. Osbornin luennolla. Luennon jälkeen hän esitti tiedemiehelle kysymyksen: "Jos otat kaksi identtistä astiaa, joissa on sama määrä vettä, toinen 35 °C:ssa (95 °F) ja toinen 100 °C:ssa (212 °F) ja laitat ne pakastimessa, niin kuumassa astiassa oleva vesi jäätyy nopeammin. Miksi?" Voit kuvitella brittiprofessorin reaktion jumalan hylkäämästä Tansaniasta kotoisin olevan nuoren miehen kysymykseen. Hän pilkkasi opiskelijaa. Mpemba oli kuitenkin valmis tällaiseen vastaukseen ja haastoi tiedemiehen vetoon. Heidän väitteensä huipentui kokeelliseen testiin, joka osoitti, että Mpemba oli oikeassa ja Osborne voitti. Niinpä opiskelija-keittiö kirjasi nimensä tieteen historiaan, ja tästä lähtien tätä ilmiötä kutsutaan "Mpemba-ilmiöksi". Sen hylkääminen, sen julistaminen "olemattomaksi" ei toimi. Ilmiö on olemassa, ja kuten runoilija kirjoitti, "ei hampaassa jalan kanssa".

Ovatko pölyhiukkaset ja liuenneet aineet syyllisiä?

Vuosien varrella monet ovat yrittäneet selvittää veden jäätymisen mysteeriä. Tälle ilmiölle on ehdotettu monia selityksiä: haihtuminen, konvektio, liuenneiden aineiden vaikutus - mutta mitään näistä tekijöistä ei voida pitää lopullisena. Useat tiedemiehet omistivat koko elämänsä Mpemba-ilmiölle. James Brownridge, New Yorkin osavaltion yliopiston säteilyturvallisuuden laitoksen jäsen, on tutkinut paradoksia vapaa-ajallaan yli vuosikymmenen ajan. Suoritettuaan satoja kokeita tiedemies väittää, että hänellä on todisteita hypotermian "syyllisyydestä". Brownridge selittää, että 0 °C:ssa vesi vain jäähtyy ja alkaa jäätyä, kun lämpötila laskee alle. Jäätymispistettä säätelevät veden epäpuhtaudet - ne muuttavat jääkiteiden muodostumisnopeutta. Epäpuhtauksilla, ja nämä ovat pölyhiukkasia, bakteereja ja liuenneita suoloja, on tyypillinen ydintymislämpötilansa, kun jääkiteitä muodostuu kiteytyskeskusten ympärille. Kun vedessä on samanaikaisesti useita alkuaineita, jäätymispiste määräytyy sen mukaan, jonka ytimen muodostumislämpötila on korkein.

Kokeeseen Brownridge otti kaksi näytettä samassa lämpötilassa olevaa vettä ja laittoi ne pakastimeen. Hän havaitsi, että yksi näytteistä jäätyy aina ennen toista - oletettavasti erilaisen epäpuhtauksien yhdistelmän vuoksi.

Brownridge väittää, että kuuma vesi jäähtyy nopeammin johtuen suuremmasta lämpötilaerosta veden ja pakastimen välillä - tämä auttaa sitä saavuttamaan jäätymispisteensä ennen kuin kylmä vesi saavuttaa luonnollisen jäätymispisteensä, joka on vähintään 5 °C alempi.

Brownridgen päättely herättää kuitenkin monia kysymyksiä. Siksi niillä, jotka pystyvät selittämään Mpemba-ilmiön omalla tavallaan, on mahdollisuus kilpailla tuhannesta punnista British Royal Society of Chemistryltä.

Vesi on yksi maailman upeimmista nesteistä, jolla on epätavallisia ominaisuuksia. Esimerkiksi jäällä - kiinteässä nestemäisessä tilassa - on ominaispaino pienempi kuin itse vedellä, mikä teki elämän syntymisen ja kehittymisen maapallolla monin tavoin mahdolliseksi. Lisäksi lähes tieteellisessä ja todellakin tieteellisessä maailmassa keskustellaan siitä, kumpi vesi jäätyy nopeammin - kuuma vai kylmä. Se, joka todistaa kuuman nesteen nopeamman jäätymisen tietyissä olosuhteissa ja perustelee päätöksensä tieteellisesti, saa 1 000 punnan palkinnon British Royal Society of Chemists -järjestöltä.

Tausta

Se tosiasia, että kuuma vesi on useissa olosuhteissa jäätymisnopeuden suhteen kylmää vettä edellä, havaittiin jo keskiajalla. Francis Bacon ja René Descartes ovat nähneet paljon vaivaa selittääkseen tämän ilmiön. Klassisen lämpötekniikan näkökulmasta tätä paradoksia ei kuitenkaan voida selittää, ja sitä yritettiin röyhkeästi vaimentaa. Sysäyksenä kiistan jatkamiselle oli hieman outo tarina, joka tapahtui tansanialaisen koulupojan Erasto Mpemballe (Erasto Mpemba) vuonna 1963. Kerran keittokoulussa jälkiruokien valmistustunnilla muusta hajamielinen poika ei ehtinyt jäähdyttää jäätelöseosta ajoissa ja laittaa pakastimeen sokeriliuosta kuumassa maidossa. Hänen yllätyksekseen tuote jäähtyi jonkin verran nopeammin kuin hänen jäätelönvalmistuksessa käytettävää lämpötilajärjestelmää noudattaneet harjoittajatoverit.

Yrittäessään ymmärtää ilmiön olemusta poika kääntyi fysiikan opettajan puoleen, joka yksityiskohtiin menemättä pilkkasi kulinaarisia kokeitaan. Erasto erottui kuitenkin kadehdittavasta sinnikkyydestään ja jatkoi kokeitaan ei enää maidolla, vaan vedellä. Hän varmisti, että joissakin tapauksissa kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi.

Erasto Mpembe saapui Dar es Salaamin yliopistoon ja osallistui professori Dennis G. Osbornen luennolle. Valmistumisensa jälkeen opiskelija ymmärsi tiedemiehen ongelmasta, joka koskee veden jäätymisnopeutta sen lämpötilasta riippuen. DG Osborne pilkkasi kysymyksen esittämistä ja totesi tylysti, että jokainen häviäjä tietää, että kylmä vesi jäätyy nopeammin. Nuoren miehen luonnollinen sitkeys kuitenkin tuntui. Hän vetosi professorin kanssa ja tarjoutui suorittamaan kokeellisen testin täällä, laboratoriossa. Erasto asetti kaksi vesisäiliötä pakastimeen, toisen 35 °C:seen (95 °F) ja toisen 100 °C:seen. Mikä oli professorin ja ympäröivien "fanien" yllätys, kun vesi toisessa astiassa jäätyi nopeammin. Siitä lähtien tätä ilmiötä on kutsuttu "Mpemba-paradoksiksi".

Toistaiseksi ei kuitenkaan ole olemassa yhtenäistä teoreettista hypoteesia, joka selittäisi "Mpemba-paradoksia". Ei ole selvää, mitkä ulkoiset tekijät, veden kemiallinen koostumus, liuenneiden kaasujen ja mineraalien läsnäolo siinä, vaikuttavat nesteiden jäätymisnopeuteen eri lämpötiloissa. "Mpemba-ilmiön" paradoksi on, että se on ristiriidassa yhden I. Newtonin löytämän lain kanssa, jonka mukaan veden jäähtymisaika on suoraan verrannollinen nesteen ja ympäristön lämpötilaeroon. Ja jos kaikki muut nesteet ovat täysin tämän lain alaisia, vesi on joissain tapauksissa poikkeus.

Miksi kuuma vesi jäätyy nopeammin?T

On olemassa useita versioita siitä, miksi kuuma vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä vesi. Tärkeimmät ovat:

• kuuma vesi haihtuu nopeammin, kun taas sen tilavuus pienenee ja pienempi nestemäärä jäähtyy nopeammin - kun vesi jäähdytetään + 100 ° С:sta 0 ° С: een, tilavuushäviöt ilmakehän paineessa saavuttavat 15%;
• nesteen ja ympäristön välisen lämmönvaihdon intensiteetti on mitä suurempi, sitä suurempi lämpötilaero, joten kiehuvan veden lämpöhäviö kulkee nopeammin;
• kuuman veden jäähtyessä sen pinnalle muodostuu jääkuori, joka estää nesteen täydellisen jäätymisen ja haihtumisen;
• korkeassa veden lämpötilassa sen konvektiosekoittuminen tapahtuu, mikä vähentää jäätymisaikaa;
• veteen liuenneet kaasut alentavat jäätymispistettä ja vievät energiaa kiteen muodostumiseen - kuumassa vedessä ei ole liuenneita kaasuja.

Kaikille näille olosuhteille on tehty toistuva kokeellinen tarkastus. Erityisesti saksalainen tiedemies David Auerbach havaitsi, että kuuman veden kiteytyslämpötila on hieman korkeampi kuin kylmän veden, mikä mahdollistaa entisen jäätymisen nopeammin. Myöhemmin hänen kokeitaan kuitenkin kritisoitiin ja monet tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että "Mpemba-ilmiö", josta vesi jäätyy nopeammin - kuumana tai kylmänä, voidaan toistaa vain tietyissä olosuhteissa, joita kukaan ei ole toistaiseksi etsinyt ja konkretisoinut.

Se, mikä vesi jäätyy nopeammin, kuuma vai kylmä, vaikuttaa monista tekijöistä, mutta itse kysymys vaikuttaa hieman oudolta. Väitetään ja fysiikasta tiedetään, että kuuma vesi tarvitsee vielä aikaa jäähtyäkseen vastaavan kylmän veden lämpötilaan muuttuakseen jääksi. Kylmällä vedellä tämä vaihe voidaan ohittaa, ja vastaavasti se voittaa ajoissa.

Mutta vastauksen kysymykseen, mikä vesi jäätyy nopeammin - kylmä tai kuuma - kadulla pakkasessa, kuka tahansa pohjoisten leveysasteiden asukas tietää. Itse asiassa tieteellisesti käy ilmi, että joka tapauksessa kylmän veden täytyy yksinkertaisesti jäätyä nopeammin.

Samoin teki fysiikan opettaja, jonka puoleen koulupoika Erasto Mpemba otti vuonna 1963 pyynnön selittää, miksi tulevaisuuden jäätelön kylmä seos jäätyy pidempään kuin vastaava, mutta kuuma.

"Tämä ei ole maailmanfysiikkaa, vaan jonkinlaista Mpemba-fysiikkaa"

Tuolloin opettaja vain nauroi tälle, mutta fysiikan professori Deniss Osborne, joka aikoinaan kävi samassa koulussa, jossa Erasto opiskeli, vahvisti kokeellisesti tällaisen vaikutuksen olemassaolon, vaikka tälle ei silloin ollut selitystä. . Vuonna 1969 suosittu tieteellinen aikakauslehti julkaisi näiden kahden miehen yhteisen artikkelin, jotka kuvasivat tätä erikoista vaikutusta.

Siitä lähtien kysymyksellä siitä, mikä vesi jäätyy nopeammin - kuuma tai kylmä, on muuten oma nimi - vaikutus tai paradoksi, Mpemba.

Kysymys on ollut esillä jo pitkään

Luonnollisesti tällaista ilmiötä on tapahtunut ennenkin, ja se mainittiin muiden tutkijoiden töissä. Ei vain koulupoika ollut kiinnostunut tästä kysymyksestä, vaan Rene Descartes ja jopa Aristoteles ajattelivat sitä kerran.

Tässä on vain lähestymistapoja tämän paradoksin ratkaisemiseen, jota alettiin tarkastella vasta 1900-luvun lopulla.

Edellytykset paradoksille

Kuten jäätelön kanssa, ei vain tavallinen vesi jäätyy kokeen aikana. Tietyt olosuhteet täytyy olla olemassa, jotta voidaan alkaa kiistellä, kumpi vesi jäätyy nopeammin - kylmä vai kuuma. Mikä vaikuttaa tähän prosessiin?

Nyt, 2000-luvulla, on esitetty useita vaihtoehtoja, jotka voivat selittää tämän paradoksin. Kumpi vesi jäätyy nopeammin, kuuma vai kylmä, voi riippua siitä, että sen haihtumisnopeus on korkeampi kuin kylmällä vedellä. Siten sen tilavuus pienenee, ja tilavuuden pienentyessä jäätymisajasta tulee lyhyempi kuin jos otamme samanlaisen alkuperäisen tilavuuden kylmää vettä.

Pakastin on sulatettu pitkään

Se, mikä vesi jäätyy nopeammin ja miksi se jäätyy, voi vaikuttaa kokeeseen käytetyn jääkaapin pakastimessa mahdollisesti oleva lumipeite. Jos otat kaksi tilavuudeltaan identtistä astiaa, mutta toisessa on kuumaa vettä ja toisessa kylmää vettä, kuumavesisäiliö sulattaa lumen alta, mikä parantaa lämpötason kosketusta jääkaapin seinään. Kylmävesisäiliö ei pysty siihen. Jos jääkaapissa ei ole tällaista lumella vuorausta, kylmän veden tulisi jäätyä nopeammin.

Ylä - alaosa

Myös ilmiö, jossa vesi jäätyy nopeammin - kuumana tai kylmänä, selitetään seuraavasti. Tiettyjen lakien mukaan kylmä vesi alkaa jäätyä ylemmistä kerroksista, kun kuuma vesi tekee sen päinvastoin - se alkaa jäätyä alhaalta ylöspäin. Osoittautuu, että kylmä vesi, jonka päällä on kylmä kerros, jossa on jo paikoin muodostunut jäätä, heikentää siten konvektio- ja lämpösäteilyprosesseja, mikä selittää, mikä vesi jäätyy nopeammin - kylmä vai kuuma. Liitteenä on valokuva amatöörikokeista, ja tässä se näkyy selvästi.

Lämpö menee ulos, suuntautuu ylöspäin, ja siellä se kohtaa erittäin viileän kerroksen. Lämpösäteilylle ei ole vapaata polkua, joten jäähdytysprosessi vaikeutuu. Kuumalla vedellä ei ole lainkaan tällaisia ​​esteitä tiellään. Kumpi jäätyy nopeammin - kylmä vai kuuma, josta todennäköinen lopputulos riippuu, voit laajentaa vastausta sanomalla, että missä tahansa vedessä on tiettyjä aineita liuenneena.

Epäpuhtaudet veden koostumuksessa lopputulokseen vaikuttavana tekijänä

Jos et huijaa ja käytä vettä, jolla on sama koostumus, jossa tiettyjen aineiden pitoisuudet ovat samat, kylmän veden tulisi jäätyä nopeammin. Mutta jos tapahtuu tilanne, jossa liuenneita kemiallisia alkuaineita on vain kuumassa vedessä, kun taas kylmässä vedessä niitä ei ole, kuumalla vedellä on mahdollisuus jäätyä aikaisemmin. Tämä selittyy sillä, että veteen liuenneet aineet muodostavat kiteytyskeskuksia, ja pienellä määrällä näitä keskuksia veden muuttuminen kiinteäksi olomuodoksi on vaikeaa. Jopa veden alijäähtyminen on mahdollista siinä mielessä, että pakkasessa se on nestemäisessä tilassa.

Mutta kaikki nämä versiot eivät ilmeisesti sopineet tutkijoille loppuun asti, ja he jatkoivat työskentelyä tämän asian parissa. Vuonna 2013 tutkijaryhmä Singaporessa sanoi ratkaissensa ikivanhan mysteerin.

Ryhmä kiinalaisia ​​tutkijoita väittää, että tämän vaikutuksen salaisuus piilee energiamäärässä, joka varastoituu vesimolekyylien väliin sen sidoksissa, joita kutsutaan vetysidoksiksi.

Vastaus kiinalaisilta tutkijoilta

Lisätietoa seuraa, jonka ymmärtämiseksi tarvitaan jonkin verran tietoa kemiasta, jotta saadaan selville, mikä vesi jäätyy nopeammin - kuuma vai kylmä. Kuten tiedät, se koostuu kahdesta H (vety) atomista ja yhdestä O (happi) atomista, joita pitävät yhdessä kovalenttiset sidokset.

Mutta yhden molekyylin vetyatomit vetoavat myös viereisiin molekyyleihin, niiden happikomponenttiin. Näitä sidoksia kutsutaan vetysidoksiksi.

Samalla on syytä muistaa, että samaan aikaan vesimolekyylit vaikuttavat toisiaan vastenmielisesti. Tutkijat totesivat, että kun vettä lämmitetään, sen molekyylien välinen etäisyys kasvaa, ja tätä helpottavat hylkivät voimat. Osoittautuu, että viemällä yhden etäisyyden molekyylien välillä kylmässä tilassa voidaan sanoa, että ne venyvät ja niillä on suurempi energiavarasto. Juuri tämä energiavarasto vapautuu, kun vesimolekyylit alkavat lähestyä toisiaan, eli tapahtuu jäähdytystä. Osoittautuu, että suurempi energian saanti kuumassa vedessä ja sen suurempi vapautuminen jäähtyneenä pakkasen lämpötilaan tapahtuu nopeammin kuin kylmässä vedessä, jossa on vähemmän tällaista energiaa. Joten kumpi vesi jäätyy nopeammin - kylmä vai kuuma? Kadulla ja laboratoriossa pitäisi tapahtua Mpemba-paradoksi, ja kuuman veden pitäisi muuttua jääksi nopeammin.

Mutta kysymys on edelleen avoin

Tälle vihjeelle on vain teoreettinen vahvistus - kaikki tämä on kirjoitettu kauniilla kaavoilla ja näyttää uskottavalta. Mutta kun kokeelliset tiedot, mikä vesi jäätyy nopeammin - kuuma tai kylmä, asetetaan käytännölliseen tarkoitukseen ja niiden tulokset esitetään, on mahdollista pitää kysymys Mpemba-paradoksista suljettuna.