Is het waar Heet water bevriest sneller dan koud?

Ja, warm water kan sneller bevriezen dan koud water. Het gebeurt echter niet altijd, noch heeft de wetenschap precies uitgelegd waarom het kan gebeuren.

Belangrijkste afhaalrestaurants: watertemperatuur en vriessnelheid

• Soms bevriest warm water sneller dan koud water. Dit wordt het Mpemba-effect genoemd naar de student die het heeft waargenomen.
• Factoren die ervoor kunnen zorgen dat warm water sneller bevriest, zijn onder meer verdampingskoeling, minder kans op onderkoeling, lage concentratie opgeloste gassen en convectie.
• Of warm of koud water sneller bevriest, hangt af van de specifieke omstandigheden.

Het Mpemba-effect

Hoewel Aristoteles, Bacon en Descartes allemaal beschreven dat warm water sneller bevriest dan koud water, werd het idee meestal weerstaan ​​tot de jaren 1960 toen een middelbare schoolstudent genaamd Mpemba merkte dat warme ijsmix, wanneer in de vriezer geplaatst, zou bevriezen voor ijs. mix die was afgekoeld tot kamertemperatuur voordat deze in de vriezer werd geplaatst. Mpemba herhaalde zijn experiment met water in plaats van ijsmengsel en vond hetzelfde resultaat: het warme water bevroor sneller dan het koelere water. Toen Mpemba zijn leraar natuurkunde vroeg om de observaties uit te leggen, vertelde de leraar aan Mpemba dat zijn gegevens fout moesten zijn, omdat het fenomeen onmogelijk was.

Mpemba stelde een bezoekende professor in de natuurkunde, Dr. Osborne, dezelfde vraag. Deze professor antwoordde dat hij het niet wist, maar hij zou het experiment testen. Dr. Osborne liet een laboratoriumtechniek de test van Mpemba uitvoeren. De lab-tech meldde dat hij het resultaat van Mpemba had gedupliceerd: "Maar we blijven het experiment herhalen tot we het juiste resultaat hebben." (Ehm ... ja ... dat zou een voorbeeld zijn van slechte wetenschap.) Nou, de gegevens waren de gegevens, dus toen het experiment werd herhaald, bleef het hetzelfde resultaat opleveren. In 1969 publiceerden Osborne en Mpemba de resultaten van hun onderzoek. Nu wordt het fenomeen waarin warm water sneller kan bevriezen dan koud water soms het Mpemba-effect genoemd.

Waarom warm water soms sneller bevriest dan koud water

Er is geen definitieve verklaring waarom warm water sneller kan bevriezen dan koud water. Verschillende mechanismen spelen een rol, afhankelijk van de omstandigheden. De belangrijkste factoren lijken te zijn:

• Verdamping: Er zal meer heet water verdampen dan koud water, waardoor de hoeveelheid te bevriezen water wordt verminderd. Massametingen doen ons geloven dat dit een belangrijke factor is bij het koelen van water in open containers, hoewel het niet het mechanisme is dat verklaart hoe het Mpemba-effect optreedt in gesloten containers.
• onderkoeling: Heet water heeft meestal minder onderkoeling dan koud water. Toen het supercool was, kan het een vloeistof blijven totdat het wordt verstoord, zelfs ver onder de normale vriestemperatuur. Water dat niet onderkoeld is, heeft meer kans om vast te worden wanneer het het vriespunt van water bereikt.
• Convectie: Water ontwikkelt convectiestromen terwijl het afkoelt. Waterdichtheid neemt meestal af naarmate de temperatuur stijgt, dus een bak met koelwater is meestal warmer aan de bovenkant dan aan de onderkant. Als we aannemen dat water het grootste deel van zijn warmte verliest over het oppervlak (wat al dan niet waar kan zijn, afhankelijk van de omstandigheden), dan zou water met een warmere bovenkant zijn warmte verliezen en sneller bevriezen dan water met een koelere bovenkant.
• Opgeloste gassen: Heet water heeft minder capaciteit om opgeloste gassen vast te houden dan koud water, wat de bevriezingssnelheid kan beïnvloeden.
• Effect van de omgeving: Het verschil tussen de begintemperaturen van twee containers met water kan een effect hebben op de omgeving dat de koelsnelheid kan beïnvloeden. Een voorbeeld is warm water dat een reeds bestaande laag vorst smelt, waardoor een betere koelsnelheid mogelijk is.

Test het zelf

Geloof me hier niet op! Als u twijfelt dat warm water soms sneller bevriest dan koud water, test het dan zelf. Houd er rekening mee dat het Mpemba-effect niet voor alle experimentele omstandigheden wordt gezien, dus je moet misschien spelen met de grootte van het watermonster en het koelwater (of probeer ijs te maken in je vriezer, als je dat accepteert als een demonstratie van het effect).

bronnen

• Burridge, Henry C .; Linden, Paul F. (2016). "Het Mpemba-effect in twijfel trekken: Heet water koelt niet sneller af dan koud". Wetenschappelijke rapporten. 6: 37665. doi: 10.1038 / srep37665
• Tao, Yunwen; Zou, Wenli; Jia, Junteng; Li, Wei; Cremer, Dieter (2017). "Verschillende manieren van waterstofbinding in water - Waarom bevriest warm water sneller dan koud water?". Journal of Chemical Theory and Computation. 13 (1): 55-76. doi: 10,1021 / acs.jctc.6b00735