Contextul istoric Editează

Diverse efecte ale căldurii asupra înghețării apei au fost descrise de oamenii de știință antici, cum ar fi Aristotel: „Faptul că apa a fost încălzită anterior contribuie până la înghețarea sa rapidă: pentru că așa se răcește mai repede. Prin urmare, mulți oameni, când vor să răcească apa repede, încep prin a o pune la soare. Deci, locuitorii din Pontus când își așează tabăra pe gheață pentru a pescui (au tăiat o gaură în gheața și apoi peștii) toarnă apă caldă în jurul trestiei lor, pentru a îngheța mai repede, deoarece folosesc gheața ca plumbul pentru a fixa trestia. ” Explicația lui Aristotel a implicat antiperistoză, „presupusa creștere a intensității unei calități ca urmare a faptului că este înconjurată de calitatea ei contrară”.

Oamenii de știință moderni timpurii, precum Francis Bacon, au remarcat că „apa ușor caldă îngheață mai ușor decât ceea ce este cu totul rece. „În latina originală,” aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida. „

René Descartes a scris în Discursul său despre metodă,” Se poate vedea prin experiență că apa care a fost ținută pe foc mult timp îngheață mai repede decât altele, motivul fiind acela că particulele sale care sunt cel mai puțin capabile să oprească îndoirea se evaporă în timp ce apa este încălzită. „Aceasta se referă la teoria vortexului Descartes”.

Omul de știință scoțian Joseph Black a investigat un caz special al acestui fenomen comparând apa fiartă anterior cu cea nefiartă; apa fiartă anterior a înghețat mai repede. Evaporarea a fost controlată pentru. El a discutat despre influența amestecării asupra rezultatelor experimentului, remarcând faptul că amestecarea apei ne fierte a condus la înghețarea acesteia în același timp cu apa fiertă anterior și, de asemenea, a remarcat faptul că agitarea apei foarte fierbinți reci a condus la înghețarea imediată. Joseph Black a discutat apoi despre descrierea lui Fahrenheit de supraîncălzire a apei (deși termenul de supraîncălzire nu fusese inventat atunci), susținând, în termeni moderni, că apa fiartă anterior nu ar putea fi la fel de ușor supraîncălzită.

Observația lui Mpemba Editează

Efectul poartă numele tanzanianului Erasto Mpemba. El a descris-o în 1963 în Formularul 3 al Școlii Gimnaziale Magamba, Tanganyika, când îngheța amestecul de înghețată care era fierbinte la orele de bucătărie și a observat că a înghețat înainte de amestecul rece. Ulterior a devenit student la școala secundară Mkwawa (fostă liceu) din Iringa. Directorul l-a invitat pe Dr. Denis Osborne de la Colegiul Universitar din Dar es Salaam să țină o prelegere despre fizică. După prelegere, Mpemba i-a pus întrebarea „Dacă luați două recipiente similare cu volume egale de apă, unul la 35 ° C (95 ° F) și celălalt la 100 ° C (212 ° F) și le puneți în un congelator, cel care a început la 100 ° C (212 ° F) îngheață mai întâi. De ce? „, doar pentru a fi ridiculizat de colegii săi și de profesorul său. După consternare inițială, Osborne a experimentat problema la locul său de muncă și a confirmat descoperirile lui Mpemba. Au publicat rezultatele împreună în 1969, în timp ce Mpemba studia la Colegiul pentru managementul faunei sălbatice africane. Mpemba și Osborne descriu plasarea a 70 ml (2,5 imp fl oz; 2.4 US fl oz) probe de apă în pahare de 100 ml (3.5 imp fl oz; 3.4 US fl oz) pahare în cutia de gheață a unui frigider de uz casnic pe o foaie de spumă de polistiren. Au arătat timpul de începere a congelării cele mai lungi, cu o temperatură inițială de 25 ° C (77 ° F) și că era mult mai mică la aproximativ 90 ° C (194 ° F). Au exclus pierderea volumului de lichid prin evaporare ca factor semnificativ și efectul aerului dizolvat În configurarea lor, cea mai mare pierdere de căldură sa dovedit a fi de la suprafața lichidului. baie de răcire.În toate cazurile apa s-a răcit, atingând o temperatură o f de obicei −6 la -18 ° C (21 la 0 ° F) înainte de înghețarea spontană. S-a observat o variație aleatorie considerabilă în timpul necesar pentru a începe înghețarea spontană și, în unele cazuri, acest lucru a dus la apele care au început să înghețe mai mult (parțial) mai întâi. În 2016, Burridge și Linden au definit criteriul ca fiind timpul pentru a atinge 0 ° C (32 ° F), au efectuat experimente și au examinat lucrările publicate până în prezent. Aceștia au observat că diferența mare susținută inițial nu a fost replicată și că studiile care arată un efect mic ar putea fi influențate de variațiile de poziționare a termometrelor. Ei spun: „Concluzionăm, într-o oarecare măsură, din păcate, că nu există dovezi care să susțină observații semnificative ale efectului Mpemba”. În experimentele controlate, efectul poate fi explicat în întregime prin răcire subțire, iar timpul de îngheț a fost determinat de ce container a fost utilizat. Un recenzent pentru Physics World scrie: „Chiar dacă efectul Mpemba este real – dacă apa fierbinte poate îngheța uneori mai repede decât rece – nu este clar dacă explicația ar fi banală sau iluminatoare.„El a subliniat că investigațiile fenomenului trebuie să controleze un număr mare de parametri inițiali (inclusiv tipul și temperatura inițială a apei, gazul dizolvat și alte impurități, precum și dimensiunea, forma și materialul recipientului și temperatura frigiderului) și trebuie să se bazeze pe o anumită metodă de stabilire a timpului de îngheț, toate acestea putând afecta prezența sau absența efectului Mpemba. Vasta gamă multidimensională necesară de experimente ar putea explica de ce efectul nu este încă înțeles. experimentul cu recipiente la 35 și 5 ° C (95 și 41 ° F) pentru a maximiza efectul. Într-un studiu conex, s-a constatat că temperatura congelatorului afectează și probabilitatea de a observa fenomenul Mpemba, precum și temperatura containerului.