Kuinka muuttaa vesi nopeasti jääpaloiksi

2024 Kirjoittaja: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 03:55

Avataan kortit heti: kuuma tai lämmin vesi jäätyy nopeammin kuin kylmä tai kylmä vesi. Tätä paradoksia kutsutaan Mpemba-ilmiöksi. Lue artikkelistamme, miksi se toimii vastoin logiikkaa ja minkä lämpötilan veden tulisi olla, jotta se muuttuisi nopeammin jääksi.

Mpemba vaikutus

Tämä tarina alkoi yli puoli vuosisataa sitten, mutta sitä ei ole ratkaistu tähän päivään mennessä. Ja kaikki siksi, että vaikka tuhannet uteliaat mielet kaikkialta planeetalta yrittivät kuinka kovaa tahansa, he eivät löytäneet ainoaa oikeaa ratkaisua Mpemba-arvoitukseen.

Vuonna 1963 hämärä afrikkalainen opiskelija nimeltä Erasto Mpemba huomasi oudon: lämmin jäätelöseos jähmettyy nopeammin kuin jäähdytetty.

Havainto vaikutti niin epätodennäköiseltä, että fysiikan opettaja saattoi vain nauraa epäonnisen kokeilijan löydökselle. Erasto oli kuitenkin varma, että hän oli oikeassa, eikä pelännyt tulla taas naurunalaiseksi: hieman myöhemmin hän otti esiin liukkaan asian Tansanian Dar es Salaamin yliopiston professorin Denis Osbornen kanssa. Tiedemies ei tehnyt hätiköityjä johtopäätöksiä ja päätti tutkia ongelmaa. Sitten vuonna 1969 Physics Education -lehti julkaisi materiaalia, joka kuvasi Mpemba-paradoksia.

Tieteellisissä piireissä muistutettiin heti, että vanhojen aikojen suurimmat mielet olivat jo sanoneet jotain vastaavaa. Esimerkiksi jopa Aristoteles mainitsi muinaisen kreikkalaisen Pontuksen asukkaat, jotka talvikalastuksen aikana lämmittivät vettä ja liottivat siihen ruokoa, jotta se kovettui nopeammin. Monia vuosisatoja myöhemmin Francis Bacon kirjoitti: "Hieman viileä vesi jäätyy paljon helpommin kuin täysin kylmä."

Yleisesti ottaen kysymys on yhtä vanha kuin maailma, mutta tämä vain lisää kiinnostusta ratkaisua kohtaan. Viime vuosikymmeninä on esitetty monia teorioita Mpemba-ilmiön selittämiseksi. Todennäköisimmät julkistettiin vuonna 2013 Yhdistyneen kuningaskunnan Royal Society of Chemistryn isännöimässä gaalatapahtumassa. Ammattiliitto tutki 22 000 (!) mielipidettä ja valitsi niistä vain yhden, Nikola Bregovićille kuuluvan.

Kroatialainen kemisti huomautti nesteen konvektion ja alijäähdytyksen tärkeyden sen jäätyessä.

Näin näitä ilmiöitä kuvataan Wikipediassa:

• Kylmä vesi alkaa jäätyä ylhäältä, mikä hidastaa lämmön säteilyn ja konvektion prosesseja ja siten lämmön menetystä, kun taas kuuma vesi alkaa jäätyä alhaalta.
• Alijäähdytetty neste on neste, jonka lämpötila on alle kiteytyslämpötilan tietyssä paineessa. Ylijäähdytetty neste saadaan tavallisella tavalla jäähdyttämällä kiteytyskeskittymien puuttuessa.

Maailmanlaajuinen tunnustus ja 1 000 punnan sekki olivat hyvä palkinto. Muuten voittajaa tervehtivät Erasto Mpemba ja Denis Osborne.

Mikä on veden lämpötila ennen jäätymistä

Tähän kysymykseen ei ole vieläkään varmaa vastausta. Vaikka Royal Society of Chemistry oli päättäväinen, se ei pysäyttänyt kiistaa kokonaan. Tähän asti on esitetty uusia hypoteeseja ja esitetty kumouksia.

Vaikka on pieni vihje: populaaritiedelehti New Scientist suoritti tutkimusta ja päätteli, että parhaat olosuhteet Mpemba-ilmiön toistamiselle ovat kaksi vesisäiliötä, joiden lämpötila on 35 ja 5 ° C.

Jos siis juhliin on enää vähän aikaa, täytä jäämuotteihin vettä, jonka lämpötila on verrattavissa huoneenlämpöön kuumana kesänä. On parasta olla käyttämättä hyvin tai viileää vesijohtovettä.