Da, apa caldă poate îngheța mai repede decât apa rece. Cu toate acestea, nu se întâmplă întotdeauna și nici nu a explicat exact știința De ce se poate intampla.
Cheltuieli cheie: temperatura apei și rata de îngheț
- Uneori, apa caldă îngheață mai repede decât apa rece. Acesta se numește efectul Mpemba după studentul care l-a observat.
- Factorii care pot cauza congelarea mai rapidă a apei calde includ răcirea prin evaporare, șanse mai mici de supraîncălzire, concentrație scăzută de gaze dizolvate și convecție.
- Dacă apa caldă sau rece îngheață mai repede depinde de condițiile specifice.
Efectul Mpemba
Deși Aristotel, Bacon și Descartes au descris toate înghețarea apei calde mai repede decât apa rece, noțiunea a fost mai ales rezistentă până în anii 1960, când elevul de liceu numit Mpemba a observat că amestecul de înghețată fierbinte, atunci când a fost introdus în congelator, se va îngheta înainte de amestecul de înghețată care a fost răcit temperatura camerei înainte de a fi introdus în congelator. Mpemba și-a repetat experimentul cu apă și nu amestecul de înghețată și a găsit același rezultat: apa fierbinte a înghețat mai repede decât apa mai rece. Când Mpemba i-a cerut profesorului său de fizică să explice observațiile, profesorul i-a spus lui Mpemba datele sale trebuie să fie greșite, deoarece fenomenul era imposibil.
Mpemba a întrebat aceeași întrebare unui profesor de fizică în vizită, dr. Osborne. Acest profesor a răspuns că nu știe, dar că va testa experimentul. Dr. Osborne a efectuat testul de laborator al lui Mpemba. Tehnologia de laborator a raportat că a duplicat rezultatul lui Mpemba, „Dar vom continua să repetăm experimentul până când vom obține rezultatul corect”. (Um... da... acesta ar fi un exemplu de știință slabă.) Ei bine, datele au fost datele, așa că, la repetarea experimentului, a continuat să dea același rezultat. În 1969, Osborne și Mpemba au publicat rezultatele cercetărilor lor. Acum, fenomenul în care apa caldă poate îngheța mai repede decât apa rece este uneori numit Efectul Mpemba.
De ce apa caldă uneori îngheață mai repede decât apa rece
Nu există nicio explicație definitivă de ce apa caldă poate îngheța mai repede decât apa rece. Diferite mecanisme intră în joc, în funcție de condiții. Factorii principali par a fi:
- Evaporare: Se va evapora mai multă apă caldă decât apa rece, reducând astfel cantitatea de apă rămasă de înghețat. Măsurători în masă ne duce să credem că acesta este un factor important atunci când se răcește apa în containerele deschise, deși nu este mecanismul care explică cum se produce efectul Mpemba în containerele închise.
- suprarăcire: Apa caldă tinde să experimenteze mai puțin de a efect de suprapunere decât apa rece. Când a fost supercool, acesta poate rămâne un lichid până când este deranjat, chiar și sub temperatura normală de îngheț. Apa care nu este supraîncălzită este mai probabil să devină solidă atunci când ajunge la punctul de îngheț al apei.
- Convecție: Apa dezvoltă curenți de convecție pe măsură ce se răcește. Densitatea apei de obicei scade odată cu creșterea temperaturii, astfel încât un recipient de apă de răcire este de obicei mai cald decât deasupra decât de jos. Dacă presupunem că apa pierde cea mai mare parte a căldurii pe suprafața sa (ceea ce poate sau nu este adevărat, în funcție de condiții), apoi apa cu un vârf mai fierbinte și-ar pierde căldura și s-ar îngheța mai repede decât apa cu un blat mai rece.
- Gaze dizolvate: Apa caldă are o capacitate mai mică de a reține gazele dizolvate decât apa rece, ceea ce poate afecta rata de îngheț a acesteia.
- Efectul împrejurimilor: Diferența dintre temperaturile inițiale ale două recipiente de apă poate avea un efect asupra mediului care ar putea influența viteza de răcire. Un exemplu ar fi apa caldă care se topește un strat preexistent de îngheț, permițând o rată mai bună de răcire.
Testează-te singur
Acum, nu-mi lua cuvântul pentru asta! Dacă aveți îndoieli că apa caldă uneori îngheață mai repede decât apa rece, testați-o singură. Rețineți că efectul Mpemba nu va fi văzut pentru toate condițiile experimentale, deci trebuie să vă jucați cu dimensiunea probei de apă și a apei de răcire (sau încercați să faceți înghețată în congelator, dacă veți accepta asta ca o demonstrație a efectului).
surse
- Burridge, Henry C.; Linden, Paul F. (2016). "Întrebarea efectului Mpemba: apa caldă nu se răcește mai repede decât rece". Rapoarte științifice. 6: 37665. doi:10.1038 / srep37665
- Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). „Diferite modalități de legare a hidrogenului în apă - De ce apa caldă îngheață mai repede decât apa rece?”. Journal of Chemical Theory and Computation. 13 (1): 55–76. doi:10.1021 / acs.jctc.6b00735