Wat is het Mpemba-effect?

Heb je je ooit afgevraagd of warm water echt sneller kan bevriezen dan koud water en zo ja, hoe het werkt? Als dit het geval is, moet u het Mpemba-effect kennen.

Eenvoudig gezegd, het Mpemba-effect is de naam die wordt gegeven aan het fenomeen wanneer warm water sneller bevriest dan koud water. Hoewel het effect al eeuwen wordt waargenomen, werd het pas in 1968 als wetenschappelijke observatie gepubliceerd.

Het Mpemba-effect is genoemd naar Erasto Mpemba, een Tanzaniaanse schooljongen die beweerde dat ijs sneller zou bevriezen als het werd verwarmd voordat het werd ingevroren. Hoewel zijn collega's hem bespotten, kreeg Mpemba de laatste lach toen zijn instructeur een experiment uitvoerde om het effect aan te tonen. Mpemba en directeur dr. Denis G. Osborne constateerden dat de tijd die nodig was om het invriezen te laten duren het langst duurde als de initiële watertemperatuur 25 ° C was en veel minder tijd kostte als de begintemperatuur 90 ° C was. 

Redenen waarom het Mpemba-effect gebeurt

Wetenschappers weten niet helemaal zeker waarom warm water soms sneller bevriest dan koud water. Het Mpemba-effect wordt niet altijd gezien - vaak bevriest koud water voor warm water. De verklaring voor het effect heeft waarschijnlijk te maken met onzuiverheden in het water, die dienen als nucleatieplaatsen voor bevriezing. Andere factoren kunnen zijn:

• een effect van de verdamping van heet water
• verhoogde convectie in heet water
• verhoogde neiging van koud water tot onderkoeling vergeleken met heet water
• potentieel verschillende hoeveelheden opgeloste gassen in koud water vergeleken met warm water
• effect van vorstvorming - warm water bevriest van onderaf, terwijl koud water van bovenaf bevriest
• thermische geleidbaarheid, waardoor de container met heet water smelt door isolerend ijs in de vriezer, waardoor de container mogelijk wordt blootgesteld aan een koudere laag onder het ijs

Meer informatie over het vriespunt van water.

bronnen

Burridge, Henry C. "Twijfel aan het Mpemba-effect: heet water koelt niet sneller af dan koud," Wetenschappelijke rapporten volume 6, Paul F. Linden, Artikelnummer: 37665, 24 november 2016.

Jeng, Monwhea (2006). "Heet water kan sneller bevriezen dan koud?!?". American Journal of Physics. 74 (6): 514-522. arXiv: physics / 0512262. doi: 10,1119 / 1,2186331

Jin, Jaehyeok; Goddard III, William A. (2015). "Mechanismen die ten grondslag liggen aan het Mpemba-effect in water door simulaties van moleculaire dynamica". Journal of Physical Chemistry C. 119 (5): 2622-2629. doi: 10,1021 / jp511752n

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