האם המים האמיתיים חמים קופאים מהר יותר מהקור?

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

טעימות עיקריות: טמפרטורת המים וקצב ההקפאה

למרות שאריסטו, בייקון ודקרט כולם תיארו מים חמים שקפאו מהר יותר ממים קרים, התפיסה התנגדה בעיקר עד שנות השישים של המאה העשרים תלמיד תיכון בשם מפמבה הבחין שתערובת גלידה חמה, כשהיא מונחת במקפיא, תקפיא לפני תערובת הגלידה שהתקררה ל טמפרטורת חדר לפני שמכניסים למקפיא. 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. ממעבדה דיווחה כי הוא שכפל את התוצאה של Mpemba, "אבל נמשיך לחזור על הניסוי עד שנקבל את התוצאה הנכונה." (אממ... כן... זו תהיה דוגמא למדע לקוי.) ובכן, הנתונים היו הנתונים, כך שכאשר הניסוי חזר על עצמו, הוא המשיך להניב את אותה התוצאה. 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 מוביל אותנו להאמין שזה גורם חשוב כשאתה מצנן מים במיכלים פתוחים, אם כי זה לא המנגנון שמסביר כיצד אפקט Mpemba מתרחש במכלים סגורים.
• קירור-עלמים חמים נוטים לחוות פחות א אפקט קירור-על מאשר מים קרים. מתי היה סופר-גלגלים, הוא יכול להישאר נוזל עד שהוא מופרע, אפילו הרבה מתחת לטמפרטורת הקפאה הרגילה. מים שאינם מקוררים-עלולים להיות מוצקים יותר כאשר הם מגיעים ל נקודת הקפאה של מים.
• הולכת חוםמים מפתחים זרמי הסעה כשהם מתקררים. צפיפות מים בדרך כלל יורד ככל שהטמפרטורה עולה, כך שמיכל מים מקוררים בדרך כלל חם יותר מלמטה. 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 יתכן שתצטרכו להשתעשע עם גודל מדגם המים ומי הקירור (או נסה להכין גלידה במקפיא שלך, אם תקבל זאת כהדגמה לאפקט).

• בורדג ', הנרי סי.; לינדן, פול פ. (2016). "מטילים ספק באפקט Mpemba: מים חמים לא מתקררים מהר יותר מאשר קרים". דוחות מדעיים. 6: 37665. doi:10.1038 / srep37665
• טאו, יונוון; Zou, Wenli; ג'יה, ג'ונטנג; לי, וויי; קרמר, דיטר (2017). "דרכים שונות של קשירת מימן במים - מדוע מים חמים קופאים מהר יותר מאשר מים קרים?". כתב העת לתיאוריה וחישוב כימי. 13 (1): 55–76. doi:10.1021 / acs.jctc.6b00735