Contexto histórico Editar

Vários efeitos do calor no congelamento da água foram descritos por cientistas antigos como Aristóteles: “O fato de a água ter sido previamente aquecida contribui ao seu congelamento rápido: pois assim esfria mais cedo. Portanto, muitas pessoas, quando querem resfriar a água rapidamente, começam a colocá-la ao sol. Assim, os habitantes de Ponto quando acampam no gelo para pescar o gelo e depois os peixes) despejam água morna em volta dos juncos para que congele mais rápido, pois usam o gelo como chumbo para fixar os juncos. ” A explicação de Aristóteles envolvia antiperistasia, “o suposto aumento na intensidade de uma qualidade como resultado de estar cercado por sua qualidade contrária”.

Cientistas modernos como Francis Bacon observaram que “água ligeiramente morna congela mais facilmente do que totalmente frio. “No latim original,” aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida. “

René Descartes escreveu em seu Discurso sobre o método:” Pode-se ver por experiência que a água que foi mantida no fogo por muito tempo congela mais rápido que as outras, a razão é que aquelas de suas partículas que são menos capazes de parar de se dobrar evaporam enquanto a água está sendo aquecida. “Isso se relaciona com a teoria do vórtice de Descartes”.

O cientista escocês Joseph Black investigou um caso especial desse fenômeno comparando água previamente fervida com água não fervida; a água previamente fervida congelou mais rapidamente. A evaporação foi controlada para. Ele discutiu a influência da agitação nos resultados do experimento, observando que mexer a água não fervida levava ao congelamento ao mesmo tempo que a água previamente fervida, e também notou que mexer a água não fervida muito fria levava ao congelamento imediato. Joseph Black então discutiu a descrição de Fahrenheit do super-resfriamento da água (embora o termo super-resfriamento ainda não tivesse sido cunhado), argumentando, em termos modernos, que a água previamente fervida não poderia ser super-resfriada tão prontamente.

ObservaçãoEditar de Mpemba

O efeito recebeu o nome de Erasto Mpemba da Tanzânia. Ele o descreveu em 1963 no Formulário 3 da Escola Secundária Magamba, Tanganica, ao congelar uma mistura de sorvete que estava quente nas aulas de culinária e perceber que congelava antes da mistura fria. Mais tarde, ele se tornou um aluno da Escola Secundária Mkwawa (anteriormente High) em Iringa. O diretor convidou o Dr. Denis Osborne do University College em Dar es Salaam para dar uma palestra sobre física. Após a palestra, Mpemba fez a pergunta: “Se você pegar dois recipientes semelhantes com volumes iguais de água, um a 35 ° C (95 ° F) e outro a 100 ° C (212 ° F), e colocá-los em um freezer, aquele que começava a 100 ° C (212 ° F) congela primeiro. Por quê? “, apenas para ser ridicularizado por seus colegas e professor. Depois da consternação inicial, Osborne fez experiências com o problema em seu local de trabalho e confirmou a descoberta de Mpemba. Eles publicaram os resultados juntos em 1969, enquanto Mpemba estava estudando no College of African Wildlife Management. Mpemba e Osborne descrevem a colocação de 70 ml (2,5 imp fl oz; 2,4 US fl oz) amostras de água em copos de 100 ml (3,5 fl oz; 3,4 US fl oz) na caixa de gelo de um refrigerador doméstico em uma folha de espuma de poliestireno. Eles mostraram que o tempo para o início do congelamento era o mais longo com uma temperatura inicial de 25 ° C (77 ° F) e que era muito menor em torno de 90 ° C (194 ° F). Eles descartaram a perda de volume de líquido por evaporação como um fator significativo e o efeito do ar dissolvido . Em sua configuração, a maior parte da perda de calor foi encontrada na superfície do líquido.

Trabalho experimental modernoEdit

David Auerbach descreve um efeito que observou em amostras em copos de vidro colocados em um líquido banho de resfriamento. Em todos os casos a água super-resfriou, atingindo uma temperatura de f normalmente −6 a −18 ° C (21 a 0 ° F) antes do congelamento espontâneo. Foi observada uma variação aleatória considerável no tempo necessário para o congelamento espontâneo começar e, em alguns casos, isso resultou na água que começou mais quente (parcialmente) congelando primeiro. Em 2016, Burridge e Linden definiram o critério como o tempo para atingir 0 ° C (32 ° F), realizou experimentos e revisou trabalhos publicados até o momento. Eles observaram que a grande diferença reivindicada originalmente não havia sido replicada, e que estudos mostrando um pequeno efeito poderiam ser influenciados por variações no posicionamento dos termômetros. Eles dizem: “Concluímos, com certa tristeza, que não há evidências para apoiar observações significativas do efeito Mpemba”. Em experimentos controlados, o efeito pode ser inteiramente explicado pelo sub-resfriamento e o tempo de congelamento foi determinado pelo recipiente usado. Um revisor da Physics World escreve: “Mesmo que o efeito Mpemba seja real – se a água quente às vezes pode congelar mais rapidamente do que o frio – não está claro se a explicação seria trivial ou esclarecedora.”Ele ressaltou que as investigações do fenômeno precisam controlar um grande número de parâmetros iniciais (incluindo tipo e temperatura inicial da água, gás dissolvido e outras impurezas, e tamanho, formato e material do recipiente e temperatura da geladeira) e a necessidade de estabelecer um método específico para estabelecer o tempo de congelamento, todos os quais podem afetar a presença ou ausência do efeito Mpemba. A vasta gama multidimensional necessária de experimentos pode explicar por que o efeito ainda não foi compreendido. New Scientist recomenda começar o experimento com recipientes a 35 e 5 ° C (95 e 41 ° F) para maximizar o efeito. Em um estudo relacionado, verificou-se que a temperatura do freezer também afeta a probabilidade de observar o fenômeno Mpemba, bem como a temperatura do recipiente. p>