Science! C'est pourquoi l'eau chaude peut geler plus vite que l'eau froide, Sérieux Eats
[Photos: Kevin Liu]
chercheurs la semaine dernière à l'École de génie électrique et électronique à l'Université technologique de Nanyang à Singapour a proposé ce qui pourrait être l'explication la plus plausible encore l'effet Mpemba [PDF].
Vous avez probablement entendu avant que l'eau chaude gèle plus vite que l'eau froide qui est l'effet Mpemba. Je me souviens quand ma sœur aînée m'a dit que quand nous étions enfants. Je ne croyais pas alors et a continué pas la croire pendant de nombreuses années. Il est le genre de chose qui a l'anneau du conte de vieilles femmes.
Mais nous allons une chose au clair: il n'y a pas vraiment de débat sur le fait que l'effet Mpemba existe. Il a été observé dans de nombreuses expériences contrôlées. * Aristote a d'abord noté son existence quand il a écrit sur la façon dont les pêcheurs de glace se chauffer l'eau pour obtenir de geler plus vite il y a deux millénaires. L'effet est nommé d'après la Tanzanie Erasto Mpemba, qui, comme un étudiant de l'école secondaire en 1963, a remarqué que les mélanges de crème glacée chaude gèlerait plus vite que les mélanges de crème glacée. Sa question conférencier invité le Dr Denis G. Osborne, « Si vous prenez deux récipients similaires avec des volumes égaux d'eau, une à 35 ° C (95 ° F) et l'autre à 100 ° C (212 ° F), et mettre eux dans un congélateur, celui qui a commencé à 100 ° C (212 ° F) gèle en premier. Pourquoi? » a d'abord été moqué, mais Osborne reproduit plus tard les résultats de Mpemba et co-auteur d'un document avec lui expliquant les observations en 1969.
* Et non, votre copain qui dit: « Une fois que je remplissais un bac à glaçons avec de l'eau chaude et une autre avec le froid et le froid a gelé plus vite, » ne compte pas comme une expérience contrôlée.
Depuis lors, de nombreuses explications ont été avancées pour tenter d'expliquer le phénomène, mais aucun n'a été beaucoup plus que les théories plausibles de sondage. En voici quelques uns:
Théorie: Les courants de convection dans l'eau chaude provoquée par de grandes différences de température provoquent refroidir plus rapidement, et les courants de convection continue même après que l'eau a chuté à la même température que l'eau de refroidissement, ce qui permet ainsi de dépasser l'eau plus froide dans gel.*
* Problème: trucs eau est assez visqueux et les courants de convection comme ça ne va pas continuer à couler pour le temps qu'il faut pour refroidir l'eau.
Théorie: L'eau chaude s'évapore. Moins d'eau laissé derrière signifie moins d'eau de geler. **
** Problème: Même en tenant compte pour l'évaporation, l'eau chaude a été observée pour geler plus vite que le froid.
Théorie: eau chaude crée des modèles de convection dans l'air à l'intérieur d'un congélateur, qui augmente son efficacité de refroidissement ***.
*** Problème: Vous pouvez lancer une expérience avec des plateaux chauds et froids dans le même congélateur et d'observer encore une chaude geler plus vite que celui cool.
Théorie: gèle l'eau froide dans une couche sur le dessus, créant ainsi l'isolation et empêchant le reste de refroidissement très rapide ****.
**** Problème: L'eau chaude formera également cette couche de gel.
Les problèmes expérimentaux sont grandes, car il y a tellement de variables pour contrôler gel des terres forme des températures de départ, il y a aussi la forme du congélateur, le volume et la forme du récipient, les propriétés isolantes du récipient, les solides dissous dans l'eau, etc. . jusqu'à papier de la semaine dernière, le travail le plus plausible était fait par personne intéressée mise à James Brownridge. qui a proposé que l'eau de chauffage change la nature de ses impuretés, ce qui altère son point de congélation (il a observé que la plupart de l'eau surfusion fait au-delà de 0 ° C et ne commence pas à cristalliser jusqu'à nettement en dessous de cette température).
Le nouveau document affirme qu'il ya effectivement une explication chimique de l'effet, et qui données mathématiquement comme FITS observé autant que je sache, la première explication de pouvoir le faire.
Donc, au niveau moléculaire individuel, eau chaude ressemble plus étroitement à l'eau gelée que l'eau froide initiale a fait. Plus important encore, le taux auquel l'énergie dans ces liaisons covalentes rétrécis est exponentielle dépendant libéré la quantité d'énergie a été initialement stockée. En effet, l'eau chaude a une énergie enroulé comme un ressort qui est libéré lorsque vous commencez à le refroidir, le laisser refroidir et geler plus vite.
Vous pouvez lire les détails dans le document complet ici. complet avec des schémas complètement inintelligibles et des graphiques.