Historický kontextUpravit

Starověcí vědci, jako je Aristoteles, popsali různé účinky tepla na zamrzání vody: „Skutečnost, že voda byla předtím ohřátá, přispívá rychle zamrzne: tak se ochladí dříve. Proto mnoho lidí, když chtějí rychle ochladit vodu, začnou tím, že ji umístí na slunce. Takže obyvatelé Pontu, když se utáboří na ledě, aby rybařili (vyřízli díru v led a pak ryby) nalijte kolem rákosí teplou vodu, aby to rychleji zamrzlo, protože k rákosu používají led jako olovo. “ Aristotelovo vysvětlení zahrnovalo antiperistázi, „předpokládané zvýšení intenzity kvality v důsledku obklopení její opačné kvality.“

Raně novověcí vědci jako Francis Bacon poznamenali, že „mírně vlažná voda zamrzne snadněji než to, co je naprosto chladné. “V původní latině„ aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida. “

René Descartes napsal ve svém Pojednání o metodě:„ Dá se vidět ze zkušenosti že voda, která byla po dlouhou dobu udržována v ohni, zmrzne rychleji než jiná, protože její částice, které jsou nejméně schopné přestat se ohýbat, se odpařují, zatímco se voda ohřívá. “To se týká Descartovy vírové teorie.

Skotský vědec Joseph Black zkoumal zvláštní případ tohoto jevu ve srovnání dříve vařené s nevařenou vodou; dříve vařená voda ztuhla rychleji. Odpařování bylo kontrolováno. Diskutoval o vlivu míchání na výsledky experimentu, přičemž si všiml, že míchání nevařené vody vedlo k jejímu zmrazení současně s dříve vařenou vodou, a také poznamenal, že míchání velmi studené nevařené vody vedlo k okamžitému zmrazení. Joseph Black poté diskutoval Fahrenheitův popis podchlazení vody (ačkoli termín podchlazení ještě nebyl vytvořen) a moderně tvrdil, že dříve vařená voda nemohla být tak snadno podchlazena.

Pozorování Mpemby’sEdit

Efekt je pojmenován po Tanzanianovi Erastovi Mpembovi. Popsal to v roce 1963 ve formě 3 střední školy v Magambě v Tanganice, když zmrazoval zmrzlinovou směs, která byla na hodinách vaření horká, a všiml si, že před studenou směsí zmrzla. Později se stal studentem střední (dříve střední) školy Mkwawa v Iringě. Ředitel pozval Dr. Denise Osborna z University College v Dar es Salaamu na přednášku z fyziky. Po přednášce mu Mpemba položil otázku: „Pokud vezmete dva podobné nádoby se stejným objemem vody, jednu při 35 ° C (95 ° F) a druhou při 100 ° C (212 ° F), a vložte je do nejprve zamrzne mraznička, která začala na 100 ° C (212 ° F). Proč? “, ale jeho spolužáci a učitel se mu vysmívali. Po počátečním zděšení Osborne experimentoval s touto otázkou na svém pracovišti a potvrdil Mpembův nález. Výsledky publikovali společně v roce 1969, zatímco Mpemba studoval na College of African Wildlife Management. Mpemba a Osborne popisují umístění 70 ml (2,5 imp fl oz; 2,4 US fl oz) vzorky vody ve 100 ml (3,5 imp fl oz; 3,4 US fl oz) kádinky v ledové krabici domácí chladničky na desce z polystyrenové pěny. Ukázaly, že čas pro spuštění zmrazení byl nejdelší s počáteční teplotou 25 ° C (77 ° F) a že to bylo mnohem méně kolem 90 ° C (194 ° F). Vyloučili ztrátu objemu kapaliny odpařováním jako významný faktor a účinek rozpuštěného vzduchu Při jejich nastavení bylo zjištěno, že většina tepelných ztrát pochází z povrchu kapaliny.

Moderní experimentální práce Upravit

David Auerbach popisuje účinek, který pozoroval ve vzorcích ve skleněných kádinkách umístěných do kapaliny chladicí lázeň. Voda byla ve všech případech podchlazena a dosáhla teploty o f typicky -6 až -18 ° C (21 až 0 ° F) před samovolným zmrazením. Byly pozorovány značné náhodné odchylky v době potřebné k zahájení spontánního zmrazení a v některých případech to mělo za následek, že voda začala nejdříve tepleji (částečně) zmrznout. V roce 2016 definovali Burridge a Linden kritérium jako čas k dosažení 0 ° C (32 ° F), provedli experimenty a zkontrolovali dosud publikovanou práci. Poznamenali, že původně zjištěný velký rozdíl nebyl replikován a že studie ukazující malý účinek mohou být ovlivněny změnami umístění teploměrů. Říkají: „Trochu smutně docházíme k závěru, že neexistují důkazy na podporu smysluplných pozorování efektu Mpemba.“ V kontrolovaných experimentech lze účinek zcela vysvětlit podchlazením a doba zmrazení byla určena tím, jaký kontejner byl použit. Recenzent pro Physics World píše: „I když je efekt Mpemba skutečný – pokud horká voda může někdy zmrznout rychleji než studená – není jasné, zda by vysvětlení bylo triviální nebo poučné.„Poukázal na to, že při vyšetřování jevu je třeba ovládat velké množství počátečních parametrů (včetně typu a počáteční teploty vody, rozpuštěného plynu a jiných nečistot a velikosti, tvaru a materiálu nádoby a teploty chladničky) a je třeba se dohodnout na konkrétní metodě stanovení času zmrazení, které by všechny mohly ovlivnit přítomnost nebo nepřítomnost efektu Mpemba. Potřebná rozsáhlá vícerozměrná řada experimentů by mohla vysvětlit, proč účinek dosud není znám. Nový vědec doporučuje začít experiment s nádobami při 35 a 5 ° C (95 a 41 ° F) pro maximalizaci účinku. V související studii bylo zjištěno, že teplota mrazničky také ovlivňuje pravděpodobnost pozorování jevu Mpemba i teploty nádoby.