Történelmi háttérEdit

A hő különböző hatásait a víz fagyasztására olyan ókori tudósok írták le, mint Arisztotelész: “Az a tény, hogy a vizet korábban felmelegítették, hozzájárul gyorsan megfagy: mert így hamarabb lehűl. Ezért sok ember, ha gyorsan hűlni akar a vízben, azzal kezdi, hogy napsütésre teszi. Tehát Pontus lakói, amikor a jégen táboroznak horgászni (lyukat vágnak a jég, majd a halak) öntsenek meleg vizet nádjuk köré, hogy az gyorsabban megfagyjon, mert az ólomhoz hasonlóan használják a jeget a nád rögzítésére. Arisztotelész magyarázata az antiperisztázist, a minőség intenzitásának feltételezett növekedését eredményezi, mivel ellentétes minőség veszi körül.

A kora újkori tudósok, például Francis Bacon megjegyezték, hogy „enyhén csapadékos víz könnyebben megdermed, mint ami teljesen hideg. “Az eredeti latin nyelven:” aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida “.

René Descartes a módszerről szóló beszámolójában írta:” Tapasztalatból láthatja ez a hosszú ideig tűzön tartott víz gyorsabban fagy, mint más, ennek oka, hogy részecskéi, amelyek a legkevésbé képesek megállítani a hajlítást, elpárolognak, miközben a vizet melegítik. “Ez Descartes-féle örvényelmélethez kapcsolódik.

Joseph Black skót tudós ennek a jelenségnek egy speciális esetét vizsgálta, összehasonlítva az előzőleg forrázott és forrázatlan vízzel; a korábban felforralt víz gyorsabban megfagyott. A párolgást ellenőriztük. Megbeszélte a keverés hatását a kísérlet eredményeire, megjegyezve, hogy a forrázatlan víz megkeverése oda vezetett, hogy egyszerre megfagyott a korábban forralt vízzel, és megjegyezte azt is, hogy a nagyon hideg, forralatlan víz keverése azonnali fagyáshoz vezetett. Joseph Black ezután megvitatta Fahrenheit leírását a víz túlhűtéséről (bár a túlhűtés kifejezést akkor még nem találták ki), azzal érvelve a mai kifejezéssel, hogy az előzőleg forralt vizet nem lehet olyan könnyen túlhűteni.

Mpemba observEdit

A hatás tanzániai Erasto Mpembáról kapta a nevét. 1963-ban írta le a tangangikai Magamba Középiskola 3. formájában, amikor a főzőtanfolyamokon forró fagylaltkeveréket lefagyasztotta, és észrevette, hogy a hideg keverék előtt megfagyott. Később az iringai Mkwawa Középiskola (korábban középiskola) tanulója lett. Az igazgató meghívta Dr. Denis Osborne-t a Dar es Salaam-i Egyetemi Főiskoláról, hogy tartson előadást a fizikáról. Az előadás után Mpemba feltette neki a kérdést: “Ha két hasonló tartályt vesz fel azonos mennyiségű vízzel, az egyiket 35 ° C-on, a másikat 100 ° C-on (212 ° F), és a egy fagyasztó, amely 100 ° C-on kezdődött, először lefagy. Miért? “, csak osztálytársai és tanára csúfolják. A kezdeti megdöbbentés után Osborne még a munkahelyén kísérletezett a kérdéssel, és megerősítette Mpemba megállapításait. Az eredményeket 1969-ben publikálták, míg Mpemba az Afrikai Vadgazdálkodási Főiskolán tanult. Mpemba és Osborne 70 ml (2,5 imp fl oz; 2,4 USA fl oz) vízminta 100 ml-es (3,5 imp fl oz; 3,4 USA fl oz) főzőpohárban egy háztartási hűtőszekrény jégdobozában, egy polisztirol hablemezen. Megmutatták a fagyás kezdetének idejét a leghosszabb, 25 ° C-os kezdeti hőmérséklet mellett, és 90 ° C körüli hőmérsékleten sokkal alacsonyabb volt. Jelentős tényezőként kizárták a párolgás folyadékmennyiség-vesztését és az oldott levegő hatását . Beállításuk során a legtöbb hőveszteség a folyadék felszínéről származott.

Modern kísérleti munkaEdit

David Auerbach olyan hatást ír le, amelyet folyadékba helyezett üvegpoharakban észlelt mintákban észlelt. A víz minden esetben túlhűtött, elérte az o hőmérsékletet f jellemzően –6 és –18 ° C (21–0 ° F), mielőtt spontán megfagyna. Jelentős véletlenszerű eltérést figyeltek meg a spontán fagyás megkezdéséhez szükséges időben, és egyes esetekben ez azt eredményezte, hogy a víz először forróbb (részben) fagyásnak indult. 2016-ban Burridge és Linden a kritériumot a 0 ° C elérésének idejeként határozta meg. (32 ° F), kísérleteket végzett és áttekintette az eddigi publikált munkákat. Megjegyezték, hogy az eredetileg állított nagy különbséget nem sikerült megismételni, és hogy a kis hatást mutató tanulmányokat befolyásolhatják a hőmérők helyzetének eltérései. Azt mondják: “Kissé szomorúan arra a következtetésre jutunk, hogy nincs bizonyíték az Mpemba-hatás értelmes megfigyelésének alátámasztására”. Ellenőrzött kísérletek során a hatás teljes egészében az alhűtéssel magyarázható, és a fagyás idejét az használandó edény határozza meg. A Physics World egyik bírálója így ír: “Még akkor is, ha az Mpemba-effektus valós – ha a forró víz néha gyorsabban fagyhat le, mint a hideg -, nem világos, hogy a magyarázat triviális vagy megvilágító lenne-e.”Rámutatott, hogy a jelenség vizsgálata során számos kezdeti paramétert ellenőrizni kell (beleértve a víz típusát és kezdeti hőmérsékletét, oldott gázt és egyéb szennyeződéseket, valamint a tartály méretét, alakját és anyagát, valamint a hűtőszekrény hőmérsékletét). és meg kell állapodniuk a fagyás idejének megállapításának egy speciális módszerével, amelyek mind befolyásolhatják az Mpemba-effektus jelenlétét vagy hiányát. A szükséges hatalmas sokdimenziós kísérletsorozat megmagyarázhatja, miért nem érthető még a hatás. Az új tudós javasolja az edényekkel végzett kísérlet 35 és 5 ° C-on (95 és 41 ° F) a hatás maximalizálása érdekében. Egy kapcsolódó tanulmányban azt találták, hogy a fagyasztó hőmérséklete az Mpemba-jelenség megfigyelésének valószínűségét, valamint a tartály hőmérsékletét is befolyásolja.