Historisk kontekst Rediger

Ulike effekter av varme på frysing av vann ble beskrevet av eldgamle forskere som Aristoteles: «Det faktum at vannet tidligere har blitt varmet, bidrar til det fryser raskt: for så kjøler det seg raskere. Derfor begynner mange mennesker, når de vil kjøle vann raskt, med å sette det i solen. Så innbyggerne i Pontus når de leirer seg på isen for å fiske (de kutter et hull i isen og deretter fisken) helle varmt vann rundt sivene slik at det kan fryse raskere, for de bruker isen som bly for å feste siv. » Aristoteles forklaring involverte antiperistase, «den antatte økningen i intensiteten til en kvalitet som et resultat av å være omgitt av sin motsatte kvalitet.»

Tidlige moderne forskere som Francis Bacon bemerket at «litt lunken vann fryser lettere enn det som er helt kaldt. «På den opprinnelige latinen» aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida. «

René Descartes skrev i sin diskurs om metoden,» Man kan se etter erfaring at vannet som har vært holdt på en brann i lang tid, fryser raskere enn andre, årsaken er at de av partiklene som er minst i stand til å stoppe bøyingen, fordamper mens vannet varmes opp. «Dette er relatert til vortexteorien i Descartes».

Den skotske forskeren Joseph Black undersøkte et spesielt tilfelle av dette fenomenet som sammenlignet tidligere kokt med ukokt vann; det tidligere kokte vannet frøs raskere. Fordampning ble kontrollert for. Han diskuterte innflytelsen av omrøring på resultatene av eksperimentet, og bemerket at omrøring av ikke-kokt vann førte til at det fryset samtidig som det tidligere kokte vannet, og bemerket også at omrøring av veldig kaldt, ikke-kokt vann førte til øyeblikkelig frysing. Joseph Black diskuterte deretter Fahrenheits beskrivelse av superkjøling av vann (selv om begrepet superkjøling ikke da hadde blitt laget) og argumenterte i moderne termer at det tidligere kokte vannet ikke kunne bli like lett superkjølt.

Mpembas observasjon Rediger

Effekten er oppkalt etter Tanzanian Erasto Mpemba. Han beskrev det i 1963 i form 3 av Magamba Secondary School, Tanganyika, da den fryset isblanding som var varm i matlagingskursene og la merke til at den frøs før den kalde blandingen. Han ble senere student ved Mkwawa Secondary (tidligere High) School i Iringa. Rektor inviterte Dr. Denis Osborne fra University College i Dar es Salaam til å holde et foredrag om fysikk. Etter forelesningen stilte Mpemba ham spørsmålet: «Hvis du tar to like beholdere med like volum vann, en ved 35 ° C (95 ° F) og den andre ved 100 ° C (212 ° F), og legger dem i en fryser, den som startet ved 100 ° C (212 ° F) fryser først. Hvorfor? «, bare for å bli latterliggjort av klassekameratene og læreren. Etter den første forferdelsen eksperimenterte Osborne med saken tilbake på sin arbeidsplass og bekreftet Mpembas funn. De publiserte resultatene sammen i 1969, mens Mpemba studerte ved College of African Wildlife Management. Mpemba og Osborne beskriver plassering av 70 ml (2,5 imp. fl oz; 2,4 US fl oz) prøver av vann i 100 ml (3,5 imp fl oz; 3,4 US fl oz) beger i isboksen i et kjøleskap på et polystyrenskum. De viste tiden for frysing å starte var lengst med en innledende temperatur på 25 ° C (77 ° F) og at den var mye mindre ved rundt 90 ° C (194 ° F). De utelukket tap av væskevolum ved fordampning som en betydelig faktor og effekten av oppløst luft I sitt oppsett ble det funnet mest varmetap å være fra væskeoverflaten.

Moderne eksperimentelt arbeid Rediger

David Auerbach beskriver en effekt som han observerte i prøver i glassbegre plassert i en væske. kjølebad. I alle tilfeller avkjøles vannet og når temperaturen o f −6 til −18 ° C (21 til 0 ° F) før den fryser spontant. Det ble observert betydelig tilfeldig variasjon i tiden som kreves for spontan frysing å starte, og i noen tilfeller resulterte dette i at vannet som startet varmere (delvis) frysing først. I 2016 definerte Burridge og Linden kriteriet som tiden for å nå 0 ° C. (32 ° F), utført eksperimenter og gjennomgått publisert arbeid til dags dato. De bemerket at den store forskjellen opprinnelig hevdet ikke hadde blitt replikert, og at studier som viser en liten effekt kan påvirkes av variasjoner i posisjonen til termometre. De sier, «Vi konkluderer, dessverre, at det ikke er noe bevis som støtter meningsfulle observasjoner av Mpemba-effekten.» I kontrollerte eksperimenter kan effekten fullstendig forklares med underkjøling, og tidspunktet for frysing ble bestemt av hvilken beholder som ble brukt. En anmelder for Physics World skriver: «Selv om Mpemba-effekten er ekte – hvis varmt vann noen ganger kan fryse raskere enn kaldt – er det ikke klart om forklaringen ville være triviell eller lysende.»Han påpekte at undersøkelser av fenomenet må kontrollere et stort antall innledende parametere (inkludert type og innledende temperatur på vannet, oppløst gass og andre urenheter, størrelse, form og materiale på beholderen og temperaturen på kjøleskapet) og må avgjøre oss om en bestemt metode for å fastsette tidspunktet for frysing, som alle kan påvirke tilstedeværelsen eller fraværet av Mpemba-effekten. Det nødvendige store flerdimensjonale utvalg av eksperimenter kan forklare hvorfor effekten ennå ikke er forstått. Ny forsker anbefaler å starte eksperimentet med beholdere ved 35 og 5 ° C (95 og 41 ° F) for å maksimere effekten. I en relatert studie ble det funnet at frysetemperaturen også påvirker sannsynligheten for å observere Mpemba-fenomenet så vel som beholdertemperaturen.