Mpemba učinak(Mpemba Paradox) je paradoks koji kaže da se topla voda pod određenim uvjetima smrzava brže od hladne vode, iako mora prijeći temperaturu hladne vode u procesu smrzavanja. Ovaj paradoks je eksperimentalna činjenica koja je u suprotnosti s uobičajenim idejama prema kojima, pod istim uvjetima, toplijem tijelu treba više vremena da se ohladi na određenu temperaturu nego hladnijem tijelu da se ohladi na istu temperaturu.

Ovu su pojavu svojedobno primijetili Aristotel, Francis Bacon i Rene Descartes, no tek je 1963. tanzanijski školarac Erasto Mpemba otkrio da se vruća smjesa za sladoled smrzava brže od hladne.

Erasto Mpemba bio je učenik srednje škole Magambin u Tanzaniji i bavio se praktičnim kuharskim radom. Morao je napraviti domaći sladoled - skuhati mlijeko, otopiti u njemu šećer, ohladiti na sobnu temperaturu, a potom staviti u hladnjak da se zamrzne. Očito Mpemba nije bio osobito marljiv učenik i odugovlačio je s prvim dijelom zadaće. U strahu da neće stići na vrijeme do kraja sata, još vruće mlijeko stavio je u hladnjak. Na njegovo iznenađenje, smrznulo se čak i ranije od mlijeka njegovih drugova, pripremljenog prema zadanoj tehnologiji.

Nakon toga, Mpemba je eksperimentirao ne samo s mlijekom, već i s običnom vodom. U svakom slučaju, već kao učenik Gimnazije Mkvava, pitao je profesora Dennisa Osbornea sa sveučilišnog koledža u Dar es Salaamu (pozvan od ravnatelja škole da učenicima održi predavanje iz fizike) o vodi: "Ako uzmete dvije identične posude s jednakim volumenom vode tako da u jednoj od njih voda ima temperaturu od 35 ° C, au drugoj - 100 ° C, i stavite ih u zamrzivač, a zatim će se u drugoj voda smrznuti brže. Zašto? Osborne se zainteresirao za ovu problematiku i ubrzo 1969. zajedno s Mpembom objavljuju rezultate svojih eksperimenata u časopisu "Physics Education". Od tada se učinak koji su otkrili naziva Mpemba učinak.

Do sada nitko ne zna točno kako objasniti ovaj čudan učinak. Znanstvenici nemaju jednu verziju, iako ih ima mnogo. Sve je u razlici u svojstvima tople i hladne vode, ali još nije jasno koja svojstva igraju ulogu u ovom slučaju: razlika u superhlađenju, isparavanju, stvaranju leda, konvekciji ili utjecajukapljenih plinova na vodu na različite temperature.

Paradoks Mpemba efekta je da vrijeme tijekom kojeg se tijelo hladi na temperaturu okoline mora biti proporcionalno razlici temperature između tog tijela i okoline. Ovaj zakon je uspostavio Newton i od tada je mnogo puta potvrđen u praksi. U istom se učinku voda na 100°C hladi na 0°C brže od iste količine vode na 35°C.

Međutim, to još ne implicira paradoks, budući da se Mpemba efekt može objasniti i unutar poznate fizike. Evo nekoliko objašnjenja za Mpemba učinak:

Isparavanje

Vruća voda brže isparava iz posude, čime se smanjuje njezin volumen, a manja količina vode iste temperature se brže smrzava. Voda zagrijana na 100 C gubi 16% svoje mase kada se ohladi na 0 C.

Učinak isparavanja je dvostruki učinak. Prvo, smanjuje se masa vode potrebna za hlađenje. I drugo, temperatura se smanjuje zbog činjenice da se smanjuje toplina isparavanja prijelaza iz vodene faze u parnu fazu.

temperaturna razlika

Zbog činjenice da je temperaturna razlika između tople vode i hladnog zraka veća - stoga je izmjena topline u ovom slučaju intenzivnija i topla voda se brže hladi.

hipotermija

Kada se voda ohladi ispod 0 C, ne smrzava se uvijek. Pod određenim uvjetima, može se podvrgnuti superhlađenju dok ostaje u tekućem stanju na temperaturama ispod točke smrzavanja. U nekim slučajevima voda može ostati tekuća čak i na -20 C.

Razlog za ovaj učinak je taj što su potrebni centri za stvaranje kristala da bi se prvi kristali leda počeli stvarati. Ako nisu u tekućoj vodi, superhlađenje će se nastaviti sve dok temperatura ne padne dovoljno da se kristali počnu spontano stvarati. Kada se počnu stvarati u prehlađenoj tekućini, počet će rasti brže, tvoreći ledenu bljuzgavicu koja će se zamrznuti i stvoriti led.

Vruća voda je najosjetljivija na hipotermiju jer zagrijavanjem eliminira otopljene plinove i mjehuriće, koji zauzvrat mogu poslužiti kao središta za stvaranje kristala leda.

Zašto hipotermija uzrokuje brže smrzavanje tople vode? U slučaju hladne vode, koja nije prehlađena, događa se sljedeće. U tom slučaju će se na površini posude stvoriti tanak sloj leda. Ovaj sloj leda djelovat će kao izolator između vode i hladnog zraka i spriječit će daljnje isparavanje. Brzina stvaranja kristala leda u ovom će slučaju biti manja. U slučaju tople vode koja se pothlađuje, pothlađena voda nema zaštitni površinski sloj leda. Stoga gubi toplinu mnogo brže kroz otvoreni vrh.

Kada proces superhlađenja završi i voda se smrzne, gubi se mnogo više topline i stoga se stvara više leda.

Mnogi istraživači ovog učinka smatraju hipotermiju glavnim faktorom u slučaju Mpemba efekta.

Konvekcija

Hladna voda počinje se smrzavati odozgo, čime se pogoršavaju procesi toplinskog zračenja i konvekcije, a time i gubitak topline, dok se topla voda počinje smrzavati odozdo.

Ovaj učinak se objašnjava anomalijom u gustoći vode. Voda ima najveću gustoću na 4 C. Ako vodu ohladite na 4 C i stavite je na nižu temperaturu, površinski sloj vode će se brže smrznuti. Budući da je ova voda manje gustoća od vode na 4°C, ostat će na površini, stvarajući tanak hladan sloj. U tim će se uvjetima na površini vode kratkotrajno stvoriti tanak sloj leda, ali će taj sloj leda služiti kao izolator koji štiti donje slojeve vode koji će ostati na temperaturi od 4 C. Stoga , daljnje hlađenje bit će sporije.

Kod tople vode situacija je potpuno drugačija. Površinski sloj vode će se brže ohladiti zbog isparavanja i veće temperaturne razlike. Također, slojevi hladne vode su gušći od slojeva tople vode, tako da će sloj hladne vode potonuti, podižući sloj tople vode na površinu. Ovo kruženje vode osigurava brzi pad temperature.

Ali zašto ovaj proces ne dostiže točku ravnoteže? Da bi se objasnio Mpemba efekt s ove točke gledišta konvekcije, bilo bi potrebno pretpostaviti da su hladni i vrući sloj vode odvojeni i da se sam proces konvekcije nastavlja nakon što prosječna temperatura vode padne ispod 4 C.

Međutim, nema eksperimentalnih dokaza koji bi poduprli ovu hipotezu da su hladni i vrući slojevi vode odvojeni konvekcijom.

plinovi otopljeni u vodi

Voda uvijek sadrži plinove otopljene u njoj - kisik i ugljični dioksid. Ovi plinovi imaju sposobnost sniziti točku ledišta vode. Kada se voda zagrijava, ti se plinovi oslobađaju iz vode jer je njihova topljivost u vodi na visokoj temperaturi manja. Stoga, kada se topla voda hladi, u njoj uvijek ima manje otopljenih plinova nego u nezagrijanoj hladnoj vodi. Stoga je ledište zagrijane vode više i brže se smrzava. Ovaj faktor se ponekad smatra glavnim u objašnjenju Mpemba efekta, iako ne postoje eksperimentalni podaci koji potvrđuju ovu činjenicu.

Toplinska vodljivost

Ovaj mehanizam može igrati značajnu ulogu kada se voda u malim posudama stavlja u zamrzivač hladnjaka. Pod tim uvjetima, primijećeno je da posuda s vrućom vodom otapa led u zamrzivaču ispod, čime se poboljšava toplinski kontakt sa stijenkom zamrzivača i toplinska vodljivost. Kao rezultat toga, toplina se brže uklanja iz posude tople vode nego iz posude za hladnu vodu. Zauzvrat, posuda s hladnom vodom ne topi snijeg ispod nje.

Svi ovi (kao i drugi) uvjeti proučavani su u mnogim eksperimentima, ali nedvosmislen odgovor na pitanje - koji od njih osiguravaju 100% reprodukciju Mpemba efekta - nije dobiven.

Tako je, primjerice, 1995. godine njemački fizičar David Auerbach proučavao utjecaj superhlađenja vode na ovaj učinak. Otkrio je da se vruća voda, kada dosegne prehlađeno stanje, smrzava na višoj temperaturi od hladne vode, i stoga brže od ove potonje. Ali hladna voda dostiže prehlađeno stanje brže od tople vode, čime se kompenzira prethodno kašnjenje.

Osim toga, Auerbachovi rezultati proturječili su ranijim podacima da vruća voda može postići veće superhlađenje zbog manje kristalizacijskih centara. Kada se voda zagrijava, iz nje se uklanjaju u njoj otopljeni plinovi, a kada se kuha, iz nje se talože neke u njoj otopljene soli.

Zasad se može ustvrditi samo jedno - reprodukcija ovog efekta bitno ovisi o uvjetima pod kojima se eksperiment izvodi. Upravo zato što se ne reproducira uvijek.

Pozdrav, dragi ljubitelji zanimljivih činjenica. Danas ćemo razgovarati o. Ali mislim da pitanje postavljeno u naslovu može izgledati jednostavno apsurdno - treba li uvijek nepodijeljeno vjerovati notornom "zdravom razumu", a ne striktno postavljenom iskustvu testiranja. Pokušajmo shvatiti zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode?

Referenca povijesti

Da u pitanju smrzavanja hladne i tople vode “nije sve čisto” spominje se u djelima Aristotela, zatim su slične napomene dali F. Bacon, R. Descartes i J. Black. U novijoj povijesti za taj se učinak veže naziv “Mpemba paradoks” - po imenu školarca iz Tanganjike, Erasta Mpembe, koji je isto pitanje postavio gostujućem profesoru fizike.

Dječakovo pitanje nije proizašlo iz nule, već iz čisto osobnih promatranja procesa hlađenja smjesa za sladoled u kuhinji. Naravno, tamo prisutni kolege iz razreda, zajedno sa školskim učiteljem, smijali su se Mpembi - međutim, nakon eksperimentalne provjere koju je osobno izvršio profesor D. Osborne, želja za ismijavanjem Erasta iz njih je "isparila". Štoviše, Mpemba je, zajedno s profesorom, objavio detaljan opis ovog efekta 1969. u Physics Education - i od tada je gornji naziv fiksiran u znanstvenoj literaturi.

Što je bit fenomena?

Postavljanje eksperimenta je vrlo jednostavno: pod istim uvjetima, testiraju se identične posude tankih stijenki, u kojima se nalaze strogo jednake količine vode, a razlikuju se samo u temperaturi. Posude se stavljaju u hladnjak, nakon čega se bilježi vrijeme prije stvaranja leda u svakoj od njih. Paradoks je da se u posudi s inicijalno toplijom tekućinom to događa brže.

Kako to moderna fizika objašnjava?

Paradoks nema univerzalno objašnjenje, budući da se nekoliko paralelnih procesa odvija zajedno, čiji se doprinos može razlikovati od specifičnih početnih uvjeta - ali s ujednačenim rezultatom:

• sposobnost tekućine da se super ohladi - u početku hladna voda sklonija je hipotermiji, tj. ostaje tekuć kada je njegova temperatura već ispod točke smrzavanja
• ubrzano hlađenje - para iz tople vode pretvara se u mikrokristale leda, koji pri povratku ubrzavaju proces, radeći kao dodatni "vanjski izmjenjivač topline"
• izolacijski učinak - za razliku od tople vode, hladna voda se smrzava odozgo, što dovodi do smanjenja prijenosa topline konvekcijom i zračenjem

Postoji niz drugih objašnjenja (posljednji put natjecanje za najbolju hipotezu održalo je Britansko Kraljevsko kemijsko društvo nedavno, 2012. godine) - ali još uvijek ne postoji jednoznačna teorija za sve slučajeve kombinacije ulaznih uvjeta...

Koja će se voda brže smrzavati, topla ili hladna, na to utječu mnogi čimbenici, no samo pitanje djeluje pomalo čudno. Razumije se, a poznato je i iz fizike, da vrućoj vodi još treba vremena da se ohladi na temperaturu usporedive hladne vode da bi se pretvorila u led. ova se faza može preskočiti i, prema tome, ona pobjeđuje u vremenu.

Ali odgovor na pitanje koja se voda brže smrzava - hladna ili vruća - na ulici u mrazu, zna svaki stanovnik sjevernih geografskih širina. Zapravo, znanstveno se ispostavlja da se u svakom slučaju hladna voda jednostavno mora brže zamrznuti.

Tako je i učiteljica fizike kojoj se 1963. godine obratio školarac Erasto Mpemba sa zahtjevom da objasni zašto se hladna smjesa budućeg sladoleda smrzava dulje od slične, ali vruće.

"Ovo nije svjetska fizika, već neka vrsta Mpemba fizike"

Tada se učiteljica tome samo nasmijala, ali Deniss Osborne, profesorica fizike, koja je svojedobno išla u istu školu u kojoj je učio Erasto, eksperimentalno je potvrdila postojanje takvog učinka, iako tada nije bilo objašnjenja za to. . Godine 1969. popularni znanstveni časopis objavio je zajednički članak dvojice muškaraca koji su opisali ovaj neobičan učinak.

Od tada, usput, pitanje koja se voda brže smrzava - topla ili hladna, ima svoje ime - efekt, odnosno paradoks, Mpemba.

Pitanje postoji već duže vrijeme

Naravno, takva se pojava događala i ranije, a spominjana je iu radovima drugih znanstvenika. Ovo pitanje nije zanimalo samo školarca, nego su o njemu svojedobno razmišljali i Rene Descartes, pa čak i Aristotel.

Ovdje su samo pristupi rješavanju ovog paradoksa počeli tražiti tek krajem dvadesetog stoljeća.

Uvjeti za pojavu paradoksa

Kao i kod sladoleda, tijekom eksperimenta se ne smrzava samo obična voda. Moraju postojati određeni uvjeti da bi se počelo raspravljati koja se voda brže smrzava - hladna ili vruća. Što utječe na ovaj proces?

Sada, u 21. stoljeću, izneseno je nekoliko opcija koje mogu objasniti ovaj paradoks. Koja će se voda brže smrzavati, topla ili hladna, može ovisiti o činjenici da ima veću stopu isparavanja od hladne vode. Time se njen volumen smanjuje, a sa smanjenjem volumena vrijeme smrzavanja postaje kraće nego ako uzmemo sličan početni volumen hladne vode.

Zamrzivač je odavno odmrznut

Koja se voda brže smrzava i zašto se to čini, može utjecati snježna obloga koja može biti prisutna u zamrzivaču hladnjaka korištenog za eksperiment. Ako uzmete dvije posude identične zapremine, ali će jedna od njih imati toplu vodu, a druga hladnu vodu, posuda s toplom vodom otopit će snijeg ispod sebe i time poboljšati kontakt toplinske razine sa stijenkom hladnjaka. Posuda s hladnom vodom to ne može. Ako u hladnjaku nema takve obloge sa snijegom, hladna voda trebala bi se brže smrznuti.

Vrh - dno

Također, fenomen koja se voda brže smrzava - topla ili hladna, objašnjava se na sljedeći način. Slijedeći određene zakonitosti, hladna voda počinje se smrzavati od gornjih slojeva, kada topla voda to čini obrnuto - počinje se lediti odozdo prema gore. Ispostavilo se da hladna voda, koja ima hladni sloj na vrhu s već formiranim ledom na nekim mjestima, na taj način otežava procese konvekcije i toplinskog zračenja, čime se objašnjava koja se voda brže smrzava - hladna ili vruća. U prilogu je fotografija iz amaterskih eksperimenata, a ovdje se jasno vidi.

Toplina odlazi van, težeći prema gore, i tamo se susreće s vrlo hladnim slojem. Nema slobodnog puta za toplinsko zračenje, pa je proces hlađenja otežan. Topla voda apsolutno nema takvih prepreka na svom putu. Što se brže smrzava - hladno ili vruće, o čemu ovisi vjerojatni ishod, možete proširiti odgovor tako da svaka voda ima otopljene određene tvari.

Nečistoće u sastavu vode kao čimbenik koji utječe na ishod

Ako ne varate i koristite vodu istog sastava, gdje su koncentracije određenih tvari identične, tada bi se hladna voda trebala brže zamrznuti. Ali ako se dogodi situacija da otopljeni kemijski elementi postoje samo u toploj vodi, dok ih hladna voda ne posjeduje, tada topla voda ima priliku ranije se zamrznuti. To se objašnjava činjenicom da otopljene tvari u vodi stvaraju centre kristalizacije, a s malim brojem tih centara otežan je prelazak vode u čvrsto stanje. Moguće je čak i superhlađenje vode, u smislu da će na temperaturama ispod ništice biti u tekućem stanju.

Ali sve ove verzije, očito, nisu odgovarale znanstvenicima do kraja, pa su nastavili raditi na ovom pitanju. Godine 2013. tim istraživača u Singapuru rekao je da je riješio prastari misterij.

Skupina kineskih znanstvenika tvrdi da tajna ovog učinka leži u količini energije koja je pohranjena između molekula vode u njezinim vezama, koje se nazivaju vodikove veze.

Odgovor kineskih znanstvenika

Slijede daljnje informacije za čije razumijevanje je potrebno imati nešto znanja iz kemije kako bi se shvatilo koja se voda brže smrzava - topla ili hladna. Kao što znate, sastoji se od dva atoma H (vodik) i jednog atoma O (kisik) koji se drže zajedno kovalentnim vezama.

Ali atomi vodika jedne molekule privlače se i susjednim molekulama, njihovoj kisikovoj komponenti. Te se veze nazivaju vodikove veze.

Istodobno, vrijedi zapamtiti da u isto vrijeme molekule vode djeluju odbojno jedna na drugu. Znanstvenici su primijetili da se kada se voda zagrijava, udaljenost između njezinih molekula povećava, a to je olakšano odbojnim silama. Ispostavilo se da zauzimajući jednu udaljenost između molekula u hladnom stanju, može se reći da se istežu i imaju veću zalihu energije. Upravo se ta rezerva energije oslobađa kada se molekule vode počnu približavati jedna drugoj, odnosno dolazi do hlađenja. Ispostavilo se da se veća zaliha energije u toploj vodi, te njezino veće oslobađanje pri hlađenju na temperature ispod nule, događa brže nego u hladnoj vodi, koja ima manju zalihu te energije. Dakle, koja se voda brže smrzava - hladna ili topla? Na ulici i u laboratoriju trebao bi se dogoditi paradoks Mpemba, a topla voda bi se trebala brže pretvarati u led.

Ali pitanje je još uvijek otvoreno

Postoji samo teoretska potvrda ovog traga - sve je to napisano u lijepim formulama i čini se vjerojatnim. Ali kada se eksperimentalni podaci o tome koja se voda brže smrzava - vruća ili hladna, pretoče u praktičan smisao i iznesu njihovi rezultati, tada će se pitanje Mpembina paradoksa moći smatrati zatvorenim.

Kemija mi je bila jedan od najdražih predmeta u školi. Jednom nam je profesorica kemije dala vrlo čudan i težak zadatak. Dao nam je popis pitanja na koja smo morali odgovoriti u smislu kemije. Dobili smo nekoliko dana za ovaj zadatak i dopušteno nam je korištenje knjižnica i drugih dostupnih izvora informacija. Jedno od tih pitanja odnosilo se na točku smrzavanja vode. Ne sjećam se točno kako je pitanje zvučalo, ali radilo se o tome da ako uzmete dvije drvene kante iste veličine, jednu s toplom vodom, drugu s hladnom vodom (točno određene temperature) i postavite ih u okolini s određenom temperaturom, koja će se brže smrznuti? Naravno, odgovor se odmah nametnuo – kanta hladne vode, ali nama se učinio prejednostavnim. Ali to nije bilo dovoljno za potpuni odgovor, morali smo to dokazati s kemijskog gledišta. Unatoč svom razmišljanju i istraživanju, nisam mogao izvući logičan zaključak. Na današnji dan sam čak odlučio preskočiti ovu lekciju, tako da nikada nisam saznao rješenje ove zagonetke.

Godine su prošle, naučio sam mnogo svakodnevnih mitova o vrelištu i ledištu vode, a jedan mit je rekao: "vruća voda se brže smrzava." Pogledao sam mnoge web stranice, ali informacije su bile previše proturječne. I to su bila samo mišljenja, neutemeljena sa stajališta znanosti. I odlučio sam provesti vlastito iskustvo. Budući da nisam mogao pronaći drvene kante, upotrijebio sam zamrzivač, ploču za kuhanje, malo vode i digitalni termometar. O rezultatima svog iskustva govorit ću malo kasnije. Prvo ću s vama podijeliti neke zanimljive argumente o vodi:

Topla voda smrzava se brže od hladne vode. Većina stručnjaka kaže da će se hladna voda smrznuti brže od tople vode. Ali jedan smiješan fenomen (tzv. Memba efekt), iz nepoznatih razloga, dokazuje suprotno: topla voda se smrzava brže od hladne vode. Jedno od nekoliko objašnjenja je proces isparavanja: ako se jako vruća voda stavi u hladno okruženje, tada će voda početi isparavati (preostala količina vode će se brže smrznuti). A prema zakonima kemije, to uopće nije mit, i najvjerojatnije je to ono što je učiteljica htjela čuti od nas.

Prokuhana voda smrzava se brže od vode iz slavine. Unatoč prethodnom objašnjenju, neki stručnjaci tvrde da bi se prokuhana voda ohlađena na sobnu temperaturu trebala brže smrzavati jer se kuhanjem smanjuje količina kisika.

Hladna voda ključa brže od tople vode. Ako se vruća voda brže smrzava, onda hladna voda može brže proključati! To je suprotno zdravom razumu i znanstvenici tvrde da to jednostavno ne može biti. Vruća voda iz slavine zapravo bi trebala ključati brže od hladne vode. Ali korištenjem vruće vode za kuhanje ne štedite energiju. Možete potrošiti manje plina ili struje, ali bojler će koristiti istu količinu energije koja je potrebna za zagrijavanje hladne vode. (Solarna energija je malo drugačija.) Uslijed zagrijavanja vode bojlerom može doći do stvaranja taloga pa će se voda duže zagrijavati.

Dodate li vodu soli, brže će prokuhati. Sol povećava točku vrenja (a time i snižava točku smrzavanja – zato neke domaćice dodaju malo kamene soli u sladoled). Ali u ovom slučaju zanima nas još jedno pitanje: koliko dugo će voda kuhati i može li vrelište u ovom slučaju porasti iznad 100 ° C). Unatoč onome što kuharice kažu, znanstvenici kažu da količina soli koju dodamo kipućoj vodi nije dovoljna da utječe na vrijeme ili temperaturu kuhanja.

Ali evo što sam dobio:

Hladna voda: Koristio sam tri staklene čaše od 100 ml pročišćene vode: jednu sobne temperature (72°F/22°C), jednu vruću vodu (115°F/46°C) i jednu prokuhanu (212°F/100° C). Sve tri čaše sam stavila u zamrzivač na -18°C. A kako sam znao da se voda neće odmah pretvoriti u led, stupanj smrzavanja odredio sam pomoću "drvenog plovka". Kad štapić postavljen u sredinu čaše više nije dodirivao podlogu, vjerovao sam da se voda smrznula. Provjeravao sam naočale svakih pet minuta. I kakvi su moji rezultati? Voda u prvoj čaši zaledila se nakon 50 minuta. Vruća voda se smrznula nakon 80 minuta. Kuhano - nakon 95 minuta. Moji zaključci: S obzirom na uvjete u zamrzivaču i vodu koju sam koristio, nisam uspio reproducirati Memba efekt.

Probao sam i ovaj eksperiment s prethodno prokuhanom vodom ohlađenom na sobnu temperaturu. Smrznuo se za 60 minuta - ipak mu je trebalo više vremena nego hladnoj vodi da se smrzne.

Kuhana voda: Uzeo sam litru vode na sobnoj temperaturi i stavio na vatru. Prokuhala je za 6 minuta. Zatim sam ga opet ohladila na sobnu temperaturu i dodala u vrući. Na istoj vatri vruća voda proključala je za 4 sata i 30 minuta. Zaključak: kao što je i očekivano, vruća voda kuha puno brže.

Prokuhana voda (sa soli): Na 1 litru vode dodala sam 2 velike žlice kuhinjske soli. Zakuhao je za 6 minuta i 33 sekunde, a kako je pokazivao termometar dosegao je temperaturu od 102°C. Bez sumnje, sol utječe na točku vrenja, ali ne mnogo. Zaključak: sol u vodi ne utječe mnogo na temperaturu i vrijeme vrenja. Iskreno priznajem da je moju kuhinju teško nazvati laboratorijem, a možda su moji zaključci suprotni stvarnosti. Moj zamrzivač možda neravnomjerno zamrzava hranu. Moje staklene naočale mogu biti nepravilne, itd. No, što god se dogodilo u laboratoriju, kada je riječ o zamrzavanju ili kuhanju vode u kuhinji, najvažniji je zdrav razum.

poveznica sa zanimljivostima o vodi sve o vodi
kao što je predloženo na forumu forum.ixbt.com, ovaj učinak (učinak smrzavanja tople vode brže od hladne vode) naziva se "Aristotel-Mpemba efekt"

Oni. prokuhana voda (ohlađena) smrzava se brže od "sirove"

Voda je jedna od najčudesnijih tekućina na svijetu, koja ima neobična svojstva. Na primjer, led - čvrsto stanje tekućine, ima specifičnu težinu manju od same vode, što je u mnogočemu omogućilo nastanak i razvoj života na Zemlji. Osim toga, u gotovo znanstvenom, pa i znanstvenom svijetu, vode se rasprave o tome koja se voda brže smrzava - topla ili hladna. Tko dokaže brže smrzavanje vruće tekućine pod određenim uvjetima i znanstveno potkrijepi svoju odluku, dobit će nagradu od 1000 funti od britanskog Kraljevskog društva kemičara.

Pozadina

Još u srednjem vijeku uočeno je da je topla voda u nizu uvjeta ispred hladne vode u pogledu brzine smrzavanja. Francis Bacon i René Descartes uložili su mnogo truda u objašnjenje ovog fenomena. Međutim, sa stajališta klasične toplinske tehnike ovaj se paradoks ne može objasniti, a oni su ga pokušali stidljivo zašutjeti. Povod za nastavak spora bila je pomalo čudna priča koja se dogodila tanzanijskom školarcu Erastu Mpembi (Erasto Mpemba) 1963. godine. Jednom, na satu spravljanja slastica u školi kuhanja, dječak, zauzet drugim stvarima, nije stigao na vrijeme ohladiti smjesu za sladoled i staviti otopinu šećera u vrućem mlijeku u zamrzivač. Na njegovo iznenađenje, proizvod se ohladio nešto brže od njegovih kolega praktičara koji su promatrali temperaturni režim za pravljenje sladoleda.

Pokušavajući shvatiti bit fenomena, dječak se obratio učitelju fizike, koji je, ne ulazeći u detalje, ismijavao njegove kulinarske eksperimente. Međutim, Erasto se odlikovao zavidnom upornošću i nastavio svoje eksperimente više ne na mlijeku, već na vodi. Uvjerio se da se u nekim slučajevima topla voda smrzava brže od hladne vode.

Ulazeći na Sveučilište u Dar es Salaamu, Erasto Mpembe je pohađao predavanje profesora Dennisa G. Osbornea. Nakon diplome, student je zbunio znanstvenika problemom brzine smrzavanja vode ovisno o njezinoj temperaturi. D.G. Osborne je ismijao samo postavljanje pitanja, s aplombom ustvrdivši da svaki gubitnik zna da će se hladna voda brže smrznuti. Međutim, osjetila se prirodna upornost mladića. Kladio se s profesorom, ponudivši mu da provede eksperimentalno ispitivanje ovdje, u laboratoriju. Erasto je stavio dvije posude s vodom u zamrzivač, jednu na 95°F (35°C), a drugu na 212°F (100°C). Kakvo je bilo iznenađenje profesora i okolnih "navijača" kada se voda u drugoj posudi brže smrznula. Od tada se ovaj fenomen naziva "Mpemba Paradoks".

Međutim, do danas ne postoji koherentna teorijska hipoteza koja objašnjava "Mpemba paradoks". Nije jasno koji vanjski čimbenici, kemijski sastav vode, prisutnost otopljenih plinova i minerala u njoj, utječu na brzinu smrzavanja tekućina pri različitim temperaturama. Paradoks "Mpemba efekta" je u suprotnosti s jednim od zakona koje je otkrio I. Newton, a koji kaže da je vrijeme hlađenja vode izravno proporcionalno razlici temperature između tekućine i okoline. I ako su sve druge tekućine potpuno podložne ovom zakonu, onda je voda u nekim slučajevima iznimka.

Zašto se topla voda brže smrzava?t

Postoji nekoliko verzija zašto se topla voda smrzava brže od hladne vode. Glavni su:

• topla voda brže isparava, dok se njezin volumen smanjuje, a manji volumen tekućine se brže hladi - kada se voda ohladi s + 100 ° C na 0 ° C, gubici volumena pri atmosferskom tlaku dosežu 15%;
• intenzitet izmjene topline između tekućine i okoline je veći, što je razlika u temperaturi veća, pa gubitak topline kipuće vode brže prolazi;
• kada se vruća voda hladi, na površini se formira ledena kora koja sprječava potpuno smrzavanje i isparavanje tekućine;
• pri visokoj temperaturi vode dolazi do njenog konvekcijskog miješanja, smanjujući vrijeme smrzavanja;
• plinovi otopljeni u vodi snižavaju točku ledišta, uzimajući energiju za stvaranje kristala - u vrućoj vodi nema otopljenih plinova.

Svi ovi uvjeti više puta su eksperimentalno testirani. Konkretno, njemački znanstvenik David Auerbach otkrio je da je temperatura kristalizacije vruće vode nešto viša od one hladne vode, što omogućuje brže zamrzavanje prve. Međutim, kasnije su njegovi eksperimenti bili kritizirani, a mnogi su znanstvenici uvjereni da se “Mpemba efekt” o kojem se voda brže smrzava - topla ili hladna, može reproducirati samo pod određenim uvjetima, što do sada nitko nije tražio i konkretizirao.