Historiskt sammanhangRedigera

Olika effekter av värme på frysning av vatten beskrivs av forntida forskare som Aristoteles: ”Det faktum att vattnet tidigare har värmts bidrar till till att det snabbt fryser: för så svalnar det tidigare. Därför börjar många människor, när de vill kyla vatten snabbt, sätta det i solen. Så invånarna i Pontus när de läger på isen för att fiska (de skär ett hål i isen och sedan fiskarna) häll varmt vatten runt sina vass så att det kan frysa snabbare, för de använder isen som bly för att fixa vassen. ” Aristoteles förklaring involverade antiperistas, ”den påstådda ökningen av en kvalitetsintensitet som ett resultat av att vara omgiven av dess motsatta kvalitet.”

Tidiga moderna forskare som Francis Bacon noterade att ”något ljummet vatten” fryser lättare än det som är helt kallt. ”I det ursprungliga latinska ordet” aqua parum tepida facilius conglacietur quam omnino frigida. ”

René Descartes skrev i sin Discourse on the Method,” Man kan se efter erfarenhet att vattnet som har hållits på en eld länge fryser snabbare än andra, orsaken är att de av dess partiklar som minst kan stoppa böjningen avdunstar medan vattnet värms upp. ”Detta hänför sig till vortexteorin i Descartes”.

Den skotska forskaren Joseph Black undersökte ett speciellt fall av detta fenomen som jämförde tidigare kokt med okokt vatten; det tidigare kokta vattnet frös snabbare. Avdunstning kontrollerades för. Han diskuterade omrörningens inverkan på resultaten av experimentet och noterade att omrörning av okokt vatten ledde till att det frystes samtidigt som det tidigare kokta vattnet, och noterade också att omrörning av mycket kallt okokt vatten ledde till omedelbar frysning. Joseph Black diskuterade sedan Fahrenheits beskrivning av superkylning av vatten (även om termen superkylning inte då hade myntats) och hävdade, i modern termer, att det tidigare kokta vattnet inte kunde vara lika lättkyldt.

Mpembas observationEdit

Effekten är uppkallad efter Tanzanian Erasto Mpemba. Han beskrev det 1963 i form 3 av Magamba Secondary School, Tanganyika, när man frystade glassblandning som var varm i matlagningskurser och märkte att den frös före den kalla blandningen. Senare blev han student vid Mkwawa Secondary (tidigare High School) i Iringa. Rektorn bjöd in Dr. Denis Osborne från University College i Dar es Salaam att hålla en föreläsning om fysik. Efter föreläsningen ställde Mpemba honom frågan: ”Om du tar två liknande behållare med lika stora volymer vatten, en vid 35 ° C (95 ° F) och den andra vid 100 ° C (212 ° F), och placerar dem i en frys, den som började vid 100 ° C (212 ° F) fryser först. Varför? ”, bara för att bli förlöjligad av hans klasskamrater och lärare. Efter inledande bestörtning experimenterade Osborne på frågan tillbaka på sin arbetsplats och bekräftade Mpembas resultat. De publicerade resultaten tillsammans 1969, medan Mpemba studerade vid College of African Wildlife Management. Mpemba och Osborne beskriver att man placerade 70 ml (2,5 imp. fl oz; 2,4 US fl oz) vattenprover i 100 ml (3,5 imp fl oz; 3,4 US fl oz) bägare i isboxen i ett kylskåp på ett skikt av polystyrenskum. De visade att frysningen började var längst med en initial temperatur på 25 ° C (77 ° F) och att den var mycket mindre vid cirka 90 ° C (194 ° F). De utesluter förlust av vätskevolym genom avdunstning som en betydande faktor och effekten av upplöst luft . I deras installation befanns mest värmeförlust vara från vätskeytan.

Modernt experimentarbete Redigera

David Auerbach beskriver en effekt som han observerade i prover i glasbägare placerade i en vätska I alla fall underkyldes vattnet och nådde en temperatur på o f typiskt −6 till −18 ° C (21 till 0 ° F) innan det fryser spontant. Betydande slumpmässig variation observerades under den tid som krävs för att spontan frysning ska börja och i vissa fall resulterade detta i att vattnet började varmare (delvis) frysa först. 2016 definierade Burridge och Linden kriteriet som tiden för att nå 0 ° C (32 ° F), genomfört experiment och granskat publicerat arbete hittills. De noterade att den stora skillnaden som ursprungligen hävdades inte hade replikerats, och att studier som visade en liten effekt kunde påverkas av variationer i placeringen av termometrar. De säger, ”Vi drar, tyvärr, slutsatsen att det inte finns några bevis som stöder meningsfulla observationer av Mpemba-effekten. I kontrollerade experiment kan effekten helt och hållet förklaras med underkylning och tiden för frysning bestämdes av vilken behållare som användes. En recensent för Physics World skriver: ”Även om Mpemba-effekten är verklig – om varmt vatten ibland kan frysa snabbare än kallt – är det inte klart om förklaringen skulle vara trivial eller lysande.”Han påpekade att undersökningar av fenomenet måste kontrollera ett stort antal initiala parametrar (inklusive vattentyp och initialtemperatur, upplöst gas och andra föroreningar, storlek, form och material på behållaren och kylskåpets temperatur) och måste avgöra om en viss metod för att fastställa frystiden, som alla kan påverka förekomsten eller frånvaron av Mpemba-effekten. Det erforderliga stora flerdimensionella experimentet kan förklara varför effekten ännu inte förstås. Ny forskare rekommenderar att man startar experimentet med behållare vid 35 och 5 ° C (95 och 41 ° F) för att maximera effekten. I en relaterad studie visade det sig att frystemperaturen också påverkar sannolikheten att observera Mpemba-fenomenet såväl som behållarens temperatur.