האם מים חמים יכולים להקפיא מהר יותר ממים קרים?

מים חמים יכולים להקפיא מהר יותר מאשר מים קרים. עם זאת, זה לא תמיד קורה, וגם המדע לא הסביר בדיוק למה זה יכול לקרות.

למרות שאריסטו, בייקון ודקרט כולם תיארו מים חמים שקפאו מהר יותר ממים קרים, התפיסה התנגדה בעיקר עד שנות השישים של המאה העשרים, כאשר תלמיד תיכון בשם מפמבה הבחינה כי תערובת הגלידה החמה, כשהיא מונחת במקפיא, תקפיא לפני תערובת הגלידה שהתקררה לטמפרטורת החדר לפני שהונחה במקפיא. מפמבה חזר על הניסוי שלו במים ולא בתערובת גלידה ומצא את אותה תוצאה: המים החמים קפאו מהר יותר מהמים הקרים יותר. כשמפמבה ביקש ממורה לפיזיקה להסביר את התצפיות, המורה אמר למפמבה הנתונים שלו בטח טועים, מכיוון שהתופעה הייתה בלתי אפשרית.

מפמבה שאלה את פרופסור האורח לפיזיקה, ד"ר אוסבורן, את אותה שאלה. הפרופסור הזה השיב שהוא לא יודע, אבל הוא יבחן את הניסוי. ד"ר אוסבורן עשה בדיקה במעבדה במבחן של מפמבה. מהמעבדה דיווחו כי הוא שכפל את התוצאה של Mpemba, "אבל נמשיך לחזור על הניסוי עד שנגיע התוצאה הנכונה. "ובכן, הנתונים הם הנתונים, כך שכאשר הניסוי חזר על עצמו, הוא המשיך להניב אותו דבר תוצאה. בשנת 1969 פרסמו אוסבורן ומפמבה את תוצאות המחקר שלהם. כעת נקראת לפעמים התופעה בה מים חמים עשויים להקפיא מהר יותר מאשר מים קרים

אין הסבר מוחלט מדוע מים חמים עלולים להקפיא מהר יותר מאשר מים קרים. מנגנונים שונים נכנסים לשחק, בהתאם לתנאים. נראה כי הגורמים העיקריים הם:

• אידוי - יותר מים חמים יתאדו מאשר מים קרים, ובכך יפחיתו את כמות המים שנותרה להקפיא. מדידות המוניות גורמות לנו להאמין שזה גורם חשוב כאשר מצננים מים במיכלים פתוחים, אם כי זה לא המנגנון שמסביר כיצד אפקט Mpemba מתרחש במכלים סגורים.
• קירור-על - מים חמים נוטים לחוות פחות מ אפקט קירור-על מאשר מים קרים. זה גורם לזה להיות סביר יותר כאשר הוא מגיע לנקודת הקפאה של מים.
• הסעה - מים מפתחים זרמי הסעה כשהם מתקררים. צפיפות המים בדרך כלל יורדת ככל שהטמפרטורה עולה, כך שמיכל מים מקוררים בדרך כלל חם יותר מלמעלה. אם אנו מניחים שהמים מאבדים את מרבית החום על פני השטח שלהם (אשר עשויים להיות או לא נכונים, תלוי ב תנאים), ואז מים עם חלקה חם יותר יאבדו את החום שלהם ויקפאו מהר יותר מאשר מים עם החלקה קרירה יותר.
• גזים מומסים - למים חמים יש פחות יכולת להחזיק גזים מומסים מאשר מים קרים, מה שעשוי להשפיע על קצב ההקפאה שלהם.
• השפעת הסביבה - ההבדל בין הטמפרטורות הראשוניות של שני מיכלי מים עשוי להשפיע על הסביבה שעלולה להשפיע על קצב הקירור. דוגמא אחת יכולה להיות מים חמים הממיסים שכבת כפור קיימת מראש, ומאפשרים קצב קירור טוב יותר.

עכשיו, אל תקפידו על דבריי! אם אתה בספק אם מים חמים לפעמים קופאים מהר יותר מאשר מים קרים, בדוק זאת בעצמך. שימו לב שאפקט Mpemba לא ייראה בכל תנאי הניסוי, לכן התייעצו עם הפניות בפוסט זה כדי לראות מה עשוי לעבוד הכי טוב עבורך (או לנסות ליצור גלידה במקפיא שלך, אם תקבל זאת כהדגמה לאפקט).