Dlaczego woda gorąca zamarza szybciej, niż woda zimna, czyli o efekcie Mpemby.
Fakt szybszego zamarzania wody ciepłej w porównaniu z zimną znany jest od wieków.
Już 300 lat p.n.e. pisał o tym Arystoteles.
Podpowiadał także, że aby szybko ostudzić gorącą wodę, należy poddać ją działaniu pełnego słońca!
W 1461 r. włoski uczony Giovanni Marliani miał potwierdzić spostrzeżenie Arystotelesa, że faktycznie woda gorąca szybciej zamarza, niż woda zimna, choć nie potrafił wyjaśnić zjawiska.
Również w 1620 r. Francis Bacon potwierdzał fakt szybszego zamarzania wody ciepłej w porównaniu z zimną („Novum Organum”).
Także Kartezjusz napisał w 1637 r. znamienne słowa:
„Doświadczenie pokazuje, że woda trzymana przez długi czas na ogniu zamarza szybciej, niż inne wody.”
(praca „Les Meteores” opublikowana w „Discours de la Methode”).
Zjawisko było więc rejestrowane przez setki i nawet tysiące lat, ale nikt nie umiał wytłumaczyć, dlaczego tak się dzieje.
Nauka do niedawna nie potrafiła wyjaśnić tego zjawiska. Są jedynie próby stworzenia spójnej koncepcji.
Do dziwnego zjawiska powróciło w 1969 r. pismo „New Scientist” opisując spostrzeżenie pewnego ucznia z Tanzanii i w tym kontekście zastanawiając się nad faktem, jak łatwo potrafimy wydawać sądy i jak łatwo dajemy schwytać się w pułapkę własnych utartych schematów myślowych.
Otóż w 1963 r. uczeń jednego z tanzańskich gimnazjów w miejscowości Magamba, Erasto Mpemba, zwrócił się z prośbą do swojego nauczyciela fizyki prośbą o wyjaśnienie niezrozumiałego dla niego zjawiska: dlaczego gorące mleko, które służyło Mpembie i jego kolegom do wyrobu lodów, zamarza szybciej, niż mleko zimne?
Mpemba miał przygotowane porcje gorących lodów, ostudzał je do temperatury pokojowej i dopiero później wstawiał do zamrażalnika lodówki.
Zdarzyło się jednak tak, że Mpemba musiał zaryzykować uszkodzenie lodówki i wstawić bardzo gorącą mieszaninę do lodówki.
W rezultacie okazało się, że jego „gorące” lody zamarzły szybciej, niż wcześniej ostudzone lody kolegów.
Nauczyciel wykpił ucznia niemiłosiernie.
Ten próbował uzyskać satysfakcjonującą go odpowiedź podczas nauki w liceum w Mkawie. Tam również wyjaśniono mu, że opowiada bzdury.
Nauczyciel fizyki nazwał nawet ten przypadek „fizyką Mpemby”.
Trzeba było dopiero spotkania z prof. Denisem Osborne’m z Uniwersytetu z Dar es Salaam, który odwiedził liceum, w którym uczył się Mpemba.
Podczas pogadanki dotyczącej zagadnień fizycznych uparty uczeń nie zważając na docinki kolegów poprosił Osborne’a o wyjaśnienie nurtującego go problemu. Prof. Osborne odniósł się sceptycznie do pytania, tym niemniej kazał później swoim uniwersyteckim laborantom przeprowadzić odpowiednie doświadczenia. Efekt eksperymentu potwierdził spostrzeżenie Mpemby.
Zamarzanie wrzącej wody przy minus 41oC !
{youtube}ulPVXwTEZIo|600|438|0{/youtube}
Było to zupełnie „nieracjonalne” i kłócące się z tzw. zdrowym rozsądkiem, dlatego też laborant odpowiedzialny za przeprowadzenie doświadczenia miał powiedzieć Osborne’owi, że:
„Będziemy powtarzać doświadczenie tak długo, aż otrzymamy prawidłowy rezultat.” :))
W 1969 r. Prof. Osborne i Erasto Mpemba napisali wspólnie pracę o swoich obserwacjach opublikowaną pierwotnie w periodyku „Physics Education“.
Późnej sprawa trafiła do „New Scientist” i w ten sposób tanzański uczeń stał się sławny, a zjawisko, na które zwrócił uwagę po wiekach od pierwszych zapisanych przez Arystotelesa obserwacji, nazwano „efekt Mpemby”.
Jak wspominałem, do dziś zjawisko nie jest wyjaśnione w zadowalający sposób i jest przyczyną bólów głowy fizyków. (ALE ! >>>)
Próbuje się wyjaśnić dziwne zachowanie się wody sięgając do zjawiska parowania, konwekcji, istnienia gazów rozpuszczonych w wodzie, zjawiska superprzechłodzenia wody, ale wszystko to nie zadowala naukowców.
Woda nadal skrzętnie ukrywa wiele ze swoich tajemnic…
foto wprowadzające – kadr z filmu (Виктория Москалева)
