Też wam mówiono, że nie wolno wkładać gorących rzeczy do lodówki? W sumie do dziś nie wiem, dlaczego. Za to od półwiecza ludzie głowią się nad tym, czy gorąca woda zamarza szybciej niż zimna.
O efekcie Mpemby – 46. odcinek Świata w trzy minuty.
Jeśli nie możesz się doczekać zamarznięcia wody, to może ją podgrzej przed wsadzeniem do lodówki? Tak w każdym razie – oczywiście raczej metaforycznie – zalecali robić Arystoteles, Kartezjusz czy Bacon.
Wśród bardziej współczesnych badaczy tego tematu największą sławę zdobył tanzański uczeń, Erasto Mpemba, który na początku lat 60 zauważył, że ciepła masa lodowa zamarza szybciej, niż zimna. Najpierw został wyśmiany, a potem – kiedy eksperyment potwierdził jego obserwację – został współautorem pracy naukowej na ten temat.
Efekt Mpemby był wielokrotnie opisywany, jednak nikt nie potrafił wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Żeby być stuprocentowo zgodny z rzeczywistością: nikt nie potrafił wyjaśnić w taki sposób, żeby jakiś czas później ktoś nie zaproponował innej hipotezy. Co więcej, co jakiś czas pojawiają się informacje o tym, że efekt Mpemby nie istnieje, i że zimna woda zamarza szybciej, niż gorąca. Najnowsze materiały podważające istnienie efektu Mpemby pochodzą z listopada ubiegłego roku.
Ale przyjmijmy, że zimna woda rzeczywiście zamarza wolniej, niż gorąca. Dlaczego tak się dzieje? W 2013 roku, królewskie stowarzyszenie chemiczne ogłosiło nawet konkurs, którego uczestnicy próbowali znaleźć odpowiedź na to pytanie. Wśród 22 tysięcy listów z propozycjami rozwiązania problemu, żaden z nich nie dał jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie.
Miesiąc temu opublikowano kolejną pracę naukową częściowo związaną z naszym problemem. Naukowcy przeprowadzili dokładne obserwacje i zauważyli, że w chłodnej wodzie mamy cząstki wody o silnych i słabych wiązaniach. W przypadku wody gorącej, większość słabych wiązań się rozpada, dzięki czemu grupy cząstek mogą się łatwo ustawić w taki sposób, że łatwo im później rozpocząć proces krystalizacji i zamiany w lód. Gdybyśmy próbowali zamrozić wodę zimną, mielibyśmy więcej wiązań do rozbicia – nie tylko te mocne, ale również te słabsze.
Jeśli myślicie, że właśnie usłyszeliście ostateczne i niepodważalne wyjaśnienie efektu Mpemby, muszę was zmartwić. Już mamy pierwsze głosy, że opublikowane w grudniu wyniki nie wyjaśniają naszego problemu, bo przecież efekt Mpemby powinien być obserwowany zarówno w przypadku powolnego, jak i szybkiego schładzania wody. A przy powolnym schładzaniu, cząstki mają dość czasu, by się przeorganizować.
Konkluzja? Nawet w tak istotnych sprawach, jak najszybszy sposób mrożenia lodów, nauka nie tylko nie zna ostatecznych odpowiedzi, ale też nie jest pewna, czy pierwotne pytanie zostało postawione prawidłowo. Za to, w przeciwieństwie do wszechwiedzących komentatorów, naukowcy nadal próbują dojść do sedna zamiast jednoznacznie ogłosić, że mają odpowiedź.
Przy okazji mam kolejny kamyczek do tego, by nie ograniczać się do jednego źródła. Polska Wikipedia podaje „Zjawisko zostało wytłumaczone w roku 2013”. Jak pokazuje dzisiejsza opowieść – nie do końca.
Źródła:
- oryginalny artykuł Erasta Mpemby
- Questioning the Mpemba effect
- Mpemba effect from a viewpoint of anexperimental physical chemist zwycięska praca konkursowa dotycząca efetu Mpemby
- Different Ways of Hydrogen Bonding in Water – Why Does Warm Water Freeze Faster than Cold Water (praca z grudnia 2016 r.)
- Different ways… w wersji do pobrania w ramach dozwolonego użytku
- polska Wikipedia wie, że w 2013 znaleziono rozwiązanie
- anglojęzyczna Wikipedia tej pewności jest pozbawiona
