Kan varmvatten frysa snabbare än kallt vatten?

Varmt vatten kan frysa snabbare än kallt vatten. Men det händer inte alltid, och vetenskapen har inte heller förklarat exakt Varför det kan hända.

Även om Aristoteles, Bacon och Descartes alla beskrev varmvatten frysning snabbare än kallt vatten, motståndet var främst motstånd fram till 1960-talet då en gymnasieelever vid namn Mpemba märkte att varmglassblandning, när den placerades i frysen, skulle frysa innan glass blandning som hade kylts till rumstemperatur innan den placerades i frysen. Mpemba upprepade sitt experiment med vatten snarare än glassblandning och fann samma resultat: det varma vattnet frös snabbare än det kallare vattnet. När Mpemba bad sin fysiklärare att förklara observationerna, sa läraren till Mpemba att hans data måste vara felaktigt, eftersom fenomenet var omöjligt.

Mpemba ställde en gästprofessor, Dr. Osborne, samma fråga. Denna professor svarade att han inte visste, men att han skulle testa experimentet. Dr. Osborne fick en laboratorieteknologi för att utföra Mpembas test. Laboratorietekniken rapporterade att han hade kopierat Mpembas resultat, "Men vi kommer att fortsätta att upprepa experimentet tills vi får rätt resultat." Datan är uppgifterna, så när experimentet upprepades fortsatte det att ge samma resultat. 1969 publicerade Osborne och Mpemba resultaten av sin forskning. Det fenomen där varmt vatten kan frysa snabbare än kallt vatten kallas ibland Mpemba-effekten.

Varför varmvatten ibland fryser snabbare än kallt vatten

Det finns ingen definitiv förklaring till varför varmt vatten kan frysa snabbare än kallt vatten. Olika mekanismer kommer in, beroende på förhållandena. De viktigaste faktorerna verkar vara:

• Avdunstning - Mer varmt vatten förångas än kallt vatten, vilket minskar mängden vatten som återstår att frysas. Massmätningar får oss att tro att detta är en viktig faktor vid kylning av vatten i öppna behållare, men det är inte mekanismen som förklarar hur Mpemba-effekten uppstår i slutna containrar..
• Superkylning - Varmt vatten tenderar att uppleva mindre av en superkylningseffekt än kallt vatten. Detta gör det mer troligt att det blir fast när det når vattenens fryspunkt.
• Konvektion - Vatten utvecklar konvektionsströmmar när det svalnar. Vattentätheten minskar vanligtvis när temperaturen ökar, så en behållare med kylvatten är vanligtvis varmare på toppen än på botten. Om vi ​​antar att vatten förlorar det mesta av värmen över ytan (vilket kanske eller kanske inte är sant, beroende på förhållandena), skulle vatten med en varmare topp tappa värmen och frysa snabbare än vatten med en svalare topp.
• Lösta gaser - Varmt vatten har mindre kapacitet att hålla lösta gaser än kallt vatten, vilket kan påverka dess frysningshastighet.
• Effekten av omgivningarna - Skillnaden mellan de initiala temperaturerna för två vattenbehållare kan påverka omgivningen som kan påverka kylningshastigheten. Ett exempel skulle vara varmt vatten som smälter ett befintligt frostlager, vilket möjliggör en bättre kylningshastighet.

Testa det själv

Nu, ta inte mitt ord för detta! Om du är osäker på att varmt vatten ibland fryser snabbare än kallt vatten, testa det själv. Var medveten om att Mpemba-effekten inte kommer att ses under alla experimentella förhållanden, så se referenserna i det här inlägget för att se vad som kan fungera bäst för dig (eller prova att göra glass i din frys, om du accepterar det som en demonstration av effekt).