Vědci už po generace ví, že někdy může horká voda zmrznout rychleji než studená, což je efekt známý jako Mpembův jev. Avšak dlouho nechápali, proč tomu tak je.
Efekt, který dnes známe jako Mpembův jev, byl poprvé zaznamenán ve 4. století př. n. l. Aristotelem. Od té doby tento jev zaznamenalo mnoho vědců. V 60. letech 20. století byl poprvé nazván jako Mpembův jev, když fyzik Erasto Mpemba z Tanzanie ve své hodině tvrdil, že zmrzlina zmrzne rychleji, pokud se před vložením do mrazáku rychle zahřeje. Nejprve se všichni tomuto tvrzení smáli, avšak smích je přešel hned, když byl experiment vyzkoušen školním inspektorem a dal Erastovi za pravdu.
Pro vysvětlení, proč tomu tak je, bylo navrženo několik teorií:
- horká voda se odpařuje rychleji, což snižuje objem zbývající k zamrznutí
- vytvořená mrazivá vrstva na studené vodě ji izoluje
- různé koncentrace rozpuštěných látek, jako je oxid uhličitý, který se při zahřívání uvolňuje
Problém je ale v tom, že se Mpembův jev vždy neobjeví vždy – často zamrzne studená voda rychleji než ta horká. To ztěžuje zkoumání a pochopení tohoto zvláštního efektu.
Jeden muž přišel s teorií
Pracovník pro radiační bezpečnost na Státní univerzitě v New Yorku, James Brownridge, studoval tento efekt ve svém volném čase v posledním desetiletí. Prováděl stovky experimentů až jednoho dne přišel s tím, že má důkazy, které naznačují přechlazení. Brownridge řekl, že voda se nejprve podchladí při 0 °C a teprve pod touto teplotou začíná zamrzat. Bod ztuhnutí je řízen nečistotami ve vodě, které podněcují tvorbu ledových krystalů. Nečistoty, jako jsou prach, bakterie a rozpuštěné soli, mají všechny charakteristickou nukleační teplotu, a když je jich ve vodě přítomno několik, je bod tuhnutí určen tou, která má nejvyšší nukleační teplotu.
Brownridge ve svých experimentech odebral dva vzorky vody o stejné teplotě a umístil je do mrazáku. Zjistil, že obvykle jeden zmrzne dříve než druhý, pravděpodobně díky jiné směsi nečistot. Poté vzorky z mrazáku vyjmul a jeden zahřál na pokojovou teplotu, druhý na 80 °C. Poté je znovu uložil do mrazáku. Výsledek? Pokud byl rozdíl v bodu ztuhnutí alespoň 5 °C, vzorek s nejvyšším bodem tuhnutí vždy zmrzl dříve než ten druhý, pokud byl zahřátý na 80 °C, a poté znovu zmrazen.
Štítky: experiment, fyzika, horká voda, led, Mpembův jev, voda, záhada, zmrznutí
Sdílet na Facebooku
