Historisk kontekst Rediger

Forskellige virkninger af varme på frysning af vand blev beskrevet af gamle forskere som Aristoteles: “Det faktum, at vandet tidligere er opvarmet, bidrager til det hurtigt fryser: for så køler det hurtigere. Derfor begynder mange mennesker, når de vil køle vand hurtigt, med at sætte det i solen. Så indbyggerne i Pontus når de lejrer på isen for at fiske (de skar et hul i isen og derefter fiskene) hæld varmt vand rundt om deres siv, så det hurtigere kan fryse, for de bruger isen som bly til at fiksere sivene. ” Aristoteles forklaring involverede antiperistase, “den formodede stigning i intensiteten af en kvalitet som et resultat af at være omgivet af dens modsatte kvalitet.”

Tidlige moderne forskere som Francis Bacon bemærkede, at “lidt lunken vand fryser lettere end det, der er helt koldt. “På det originale latin” aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida. “

René Descartes skrev i sin diskurs om metoden,” Man kan se efter erfaring at vand, der har været holdt i ilden i lang tid, fryser hurtigere end andet, grunden er, at de af dets partikler, der mindst er i stand til at stoppe bøjningen, fordamper, mens vandet opvarmes. “Dette vedrører vortexteori om Descartes”.

Den skotske videnskabsmand Joseph Black undersøgte et specielt tilfælde af dette fænomen, der sammenlignede tidligere kogt med ikke-kogt vand; det tidligere kogte vand frøs hurtigere. Fordampning blev kontrolleret for. Han diskuterede indflydelsen af omrøring på resultaterne af eksperimentet og bemærkede, at omrøring af ikke-kogt vand førte til, at det frysede på samme tid som det tidligere kogte vand, og bemærkede også, at omrøring af meget koldt, ikke-kogt vand førte til øjeblikkelig frysning. Joseph Black diskuterede derefter Fahrenheits beskrivelse af superkøling af vand (skønt udtrykket superkøling ikke da var blevet opfundet) og argumenterede i moderne termer, at det tidligere kogte vand ikke kunne være så let superkølet.

Mpembas observation Rediger

Effekten er opkaldt efter tanzaniansk Erasto Mpemba. Han beskrev det i 1963 i form 3 af Magamba Secondary School, Tanganyika, da han frysede isblanding, der var varm i madlavningsklasser, og bemærkede, at den frøs før den kolde blanding. Han blev senere studerende ved Mkwawa Secondary (tidligere High School) i Iringa. Rektor inviterede Dr. Denis Osborne fra University College i Dar es Salaam til at holde et foredrag om fysik. Efter foredraget stillede Mpemba ham spørgsmålet: “Hvis du tager to lignende beholdere med lige store mængder vand, den ene ved 35 ° C (95 ° F) og den anden ved 100 ° C (212 ° F), og læg dem i en fryser, den der startede ved 100 ° C (212 ° F) fryser først. Hvorfor? “, kun for at blive latterliggjort af hans klassekammerater og lærer. Efter indledende forvirring eksperimenterede Osborne med spørgsmålet tilbage på sin arbejdsplads og bekræftede Mpembas fund. De offentliggjorde resultaterne sammen i 1969, mens Mpemba studerede på College of African Wildlife Management. Mpemba og Osborne beskriver placering af 70 ml (2,5 imp. fl oz; 2,4 US fl oz) vandprøver i 100 ml (3,5 imp fl oz; 3,4 US fl oz) bægerglas i isboksen i et huskøleskab på et ark polystyrenskum. De viste, at frysningen startede var længst med en indledende temperatur på 25 ° C (77 ° F), og at den var meget mindre ved omkring 90 ° C (194 ° F). De udelukkede tab af væskevolumen ved fordampning som en væsentlig faktor og virkningen af opløst luft I deres opsætning viste det sig, at det fleste varmetab stammer fra væskeoverfladen.

Moderne eksperimentelt arbejde Rediger

David Auerbach beskriver en effekt, som han observerede i prøver i glasbæger placeret i en væske. kølebad. I alle tilfælde blev vandet underafkølet og nåede en temperatur på o f typisk -6 til -18 ° C (21 til 0 ° F) inden spontan frysning. Der blev observeret betydelig tilfældig variation i den tid, det krævede for spontan frysning at starte, og i nogle tilfælde resulterede dette i, at vandet startede varmere (delvist) frysning først. I 2016 definerede Burridge og Linden kriteriet som tiden til at nå 0 ° C (32 ° F), udført eksperimenter og gennemgået offentliggjort arbejde til dato. De bemærkede, at den store forskel, der oprindeligt blev hævdet, ikke var blevet replikeret, og at undersøgelser, der viste en lille effekt, kunne påvirkes af variationer i placeringen af termometre. De siger, “Vi konkluderer, desværre, at der ikke er noget bevis, der understøtter meningsfulde observationer af Mpemba-effekten”. I kontrollerede eksperimenter kan effekten fuldstændigt forklares ved underkøling, og frysetiden blev bestemt af, hvilken beholder der blev brugt. En korrekturlæser for Physics World skriver: “Selvom Mpemba-effekten er reel – hvis varmt vand undertiden kan fryse hurtigere end koldt – er det ikke klart, om forklaringen ville være triviel eller lysende.”Han påpegede, at undersøgelser af fænomenet skal kontrollere et stort antal indledende parametre (inklusive vandtype og indledende temperatur, opløst gas og andre urenheder og størrelse, form og materiale på beholderen og temperaturen på køleskabet) og er nødt til at slå sig ned på en bestemt metode til fastlæggelse af tidspunktet for frysning, som alle kan påvirke tilstedeværelsen eller fraværet af Mpemba-effekten. Det krævede store flerdimensionale udvalg af eksperimenter kan forklare hvorfor effekten endnu ikke er forstået. eksperimentet med beholdere ved 35 og 5 ° C (95 og 41 ° F) for at maksimere effekten. I en relateret undersøgelse blev det fundet, at frysetemperaturen også påvirker sandsynligheden for at observere Mpemba-fænomenet såvel som beholderens temperatur.