Wissenschaft! Aus diesem Grund Warmwasser schneller als kaltes Wasser gefrieren kann, Ernst Eats
[Fotos: Kevin Liu]
Letzte Woche Forscher an der School of Electrical and Electronic Engineering an der Nanyang Technological University in Singapur vorgeschlagen, was könnte die plausibelste Erklärung dafür sein, noch für den Mpemba Effekt [PDF].
Sie haben wahrscheinlich gehört, bevor das heiße Wasser schneller gefriert als kaltes Wasser, das ist die Mpemba Wirkung. Ich erinnere mich, als meine ältere Schwester hat mir gesagt, dass, wenn wir Kinder waren. Ich glaubte ihr nicht dann und ging auf sie seit vielen Jahren zu glauben. Es ist die Art von Dingen, die den Ring eines Ammenmärchen hat.
Aber lassen Sie sich eine Sache gerade erhalten: Es ist nicht wirklich eine Debatte über die Tatsache, dass der Mpemba Effekt vorhanden ist. Es hat sich in zahlreichen kontrollierten Experimenten beobachtet. * Aristoteles zuerst ihre Existenz bemerkt, wenn er schrieb, wie Eis Fischer Wasser aufheizen würde es schneller erhalten über zweitausend Jahren einzufrieren. Der Effekt wird nach dem tansanischen Erasto Mpemba benannt, der als Gymnasiast im Jahr 1963 bemerkt, dass heißen Eiscreme-Mischungen als Creme mischt kalte Eis schneller gefrieren würden. Seine Frage zu Gastdozent Dr. Denis G. Osborne: „Wenn Sie nehmen zwei ähnliche Behälter mit gleichen Volumen Wasser, einer bei 35 ° C (95 ° F) und die andere bei 100 ° C (212 ° F), und setzen sie in einen Gefrierschrank, derjenige, der bei 100 ° C (212 ° F) gestartet friert zuerst. Warum?“ anfangs verspottet wurde, aber Osborne später reproduziert Mpemba Ergebnisse und Co-Autor ein Papier mit ihm die Beobachtungen im Jahr 1969 zu erklären.
* Und nein, Ihr Freund, der sagt: „Einmal habe ich einen Eiswürfelbehälter mit heißem Wasser und einen andere mit kalten und der Kälte gefriert schneller gefüllt,“ zählt nicht als kontrolliertes Experiment.
Seitdem haben zahlreiche Erklärungen gebracht worden her zu versuchen, das Phänomen zu erklären, aber keiner gewesen viel mehr als plausibel klingenden Theorien. Hier sind ein paar von ihnen:
Theorie: Konvektionsströme im warmen Wasser durch große Temperaturunterschiede verursacht werden, verursachen sie schnelles abkühlen, und die Konvektionsströme weiter, auch nachdem das Wasser auf die gleiche Temperatur gesunken ist als das kühlere Wasser, so dass es das kühlere Wasser zu überholen in Einfrieren.*
* Problem: Wasser ist ziemlich zähflüssiges Material und Konvektionsströme so wird es das Wasser zu kühlen nimmt nicht weiter für die Zeit fließen.
Theorie: Heißes Wasser verdunstet. Weniger Wasser hinter sich gelassen bedeutet weniger Wasser gefrieren. **
** Problem: Auch für die Verdunstung Bilanzierung, Warmwasser beobachtet schneller als Kälte frieren.
Theorie: Heißwasser erzeugt Konvektion Muster in der Luft in einer Tiefkühltruhe, die ihre Kühleffizienz erhöht ***.
*** Problem: Sie können ein Experiment mit heißen und kalten Böden in der gleichen Gefrierschrank laufen und immer noch den warm man beobachten, die kühlen eine einzufrieren schneller als.
Theorie: Kaltes Wasser gefriert in einer Schicht auf der Oberseite, Isolierung zu schaffen und den Rest zu verhindern, dass Kühl sehr schnell ****.
**** Problem: Das heiße Wasser wird auch diese Eisschicht bilden.
Die experimentellen Probleme sind groß, da es so viele variable zu steuern sind Stillegungs Form Starttemperaturen, gibt es auch die Form der Tiefkühltruhe, das Volumen und die Form des Behälters, die isolierenden Eigenschaften des Behälters, die gelösten Feststoffe im Wasser, usw. . bis letzte Woche Papier, die plausibelste Arbeit von interessierten Laien-Personen James Brownridge war getan. die vorgeschlagen, dass das Wasser erhitzt, die Art seiner Verunreinigungen ändert, was wiederum dessen Gefrierpunkt ändert (er beobachtet, dass die meisten Wasser tatsächlich über 0 ° C unterkühlt und beginnt erst deutlich unterhalb dieser Temperatur zu kristallisieren).
Das neue Papier behauptet, dass es tatsächlich eine chemische Erklärung für die Wirkung, und eine, die mathematisch beobachtete fits Daten soweit ich weiß, die erste Erklärung der Lage sein, dies zu tun.
So auf individueller molekulare Ebene mehr erwärmte Wasser ähnelt gefrorenes Wasser als das anfängliche kältere Wasser tat. Noch wichtiger ist, ist die Geschwindigkeit, die Energie in dieser geschrumpften kovalente Bindungen davon abhängig, wie viel Energie exponentiell freigesetzt wird, wurde zunächst gespeichert. Effektiv, Warmwasser hat Energie wie eine Feder aufgewickelt, die freigegeben wird, wenn Sie beginnen, um sie zu kühlen, es ermöglicht schneller abkühlen und erstarren.
Sie können hier bis zu den Details im vollständigen Papier lesen. komplett mit völlig unverständlichen Diagramme und Tabellen.