British Royal Society of Chemistry menawarkan hadiah £1.000 kepada siapa saja yang secara ilmiah dapat menjelaskan mengapa, dalam beberapa kasus, air panas membeku lebih cepat daripada air dingin.

“Ilmu pengetahuan modern masih belum bisa menjawab pertanyaan yang tampaknya sederhana ini. Pembuat es krim dan bartender menggunakan efek ini dalam pekerjaan sehari-hari mereka, tetapi tidak ada yang benar-benar tahu mengapa itu berhasil. Masalah ini telah diketahui selama ribuan tahun, para filsuf seperti Aristoteles dan Descartes telah memikirkannya,” kata Presiden British Royal Society of Chemistry, Profesor David Philips, dikutip dalam siaran pers dari Society.

Bagaimana seorang koki Afrika mengalahkan seorang profesor fisika Inggris

Ini bukan lelucon April Mop, tetapi kenyataan fisik yang keras. Ilmu pengetahuan saat ini, yang dengan mudah beroperasi di galaksi dan lubang hitam, membangun akselerator raksasa untuk mencari quark dan boson, tidak dapat menjelaskan bagaimana unsur air "bekerja". Buku pelajaran sekolah dengan jelas menyatakan bahwa dibutuhkan lebih banyak waktu untuk mendinginkan tubuh yang panas daripada mendinginkan tubuh yang dingin. Tetapi untuk air, hukum ini tidak selalu dipatuhi. Aristoteles menarik perhatian pada paradoks ini pada abad ke-4 SM. e. Inilah yang ditulis oleh orang Yunani kuno dalam buku "Meteorologica I": "Fakta bahwa air dipanaskan terlebih dahulu berkontribusi pada pembekuannya. Karena itu, banyak orang, ketika ingin mendinginkan air panas dengan cepat, pertama-tama meletakkannya di bawah sinar matahari ... ”Pada Abad Pertengahan, Francis Bacon dan Rene Descartes mencoba menjelaskan fenomena ini. Sayangnya, baik para filsuf besar maupun banyak ilmuwan yang mengembangkan fisika termal klasik tidak berhasil dalam hal ini, dan oleh karena itu fakta yang tidak menyenangkan seperti itu "dilupakan" untuk waktu yang lama.

Dan hanya pada tahun 1968 mereka "mengingat" berkat anak sekolah Erasto Mpemba dari Tanzania, jauh dari sains apa pun. Saat belajar di sekolah memasak, pada tahun 1963, Mpembe yang berusia 13 tahun diberi tugas membuat es krim. Menurut teknologi, perlu merebus susu, melarutkan gula di dalamnya, mendinginkannya hingga suhu kamar, dan kemudian memasukkannya ke dalam lemari es untuk dibekukan. Ternyata, Mpemba bukanlah murid yang rajin dan ragu-ragu. Khawatir bahwa dia tidak akan tepat waktu pada akhir pelajaran, dia memasukkan susu yang masih panas ke dalam lemari es. Yang mengejutkan, itu membeku bahkan lebih awal dari susu rekan-rekannya, disiapkan sesuai dengan semua aturan.

Ketika Mpemba berbagi penemuannya dengan seorang guru fisika, dia mengolok-oloknya di depan seluruh kelas. Mpemba teringat akan hinaan itu. Lima tahun kemudian, sudah menjadi mahasiswa di Universitas Dar es Salaam, dia diceramahi oleh fisikawan terkenal Denis G. Osborn. Setelah kuliah, dia mengajukan pertanyaan kepada ilmuwan: “Jika Anda mengambil dua wadah identik dengan jumlah air yang sama, satu pada 35 °C (95 °F) dan yang lainnya pada 100 °C (212 °F), dan letakkan mereka dalam freezer, maka air dalam wadah panas akan membeku lebih cepat. Mengapa?" Anda dapat membayangkan reaksi seorang profesor Inggris terhadap pertanyaan dari seorang pemuda dari Tanzania yang terkutuk. Dia mengolok-olok siswa itu. Namun, Mpemba siap untuk jawaban seperti itu dan menantang ilmuwan untuk bertaruh. Argumen mereka memuncak dalam tes eksperimental yang membuktikan Mpemba benar dan Osborne dikalahkan. Maka mahasiswa-cooker memasukkan namanya dalam sejarah ilmu pengetahuan, dan selanjutnya fenomena ini disebut "efek Mpemba". Untuk membuangnya, mendeklarasikannya seolah-olah "tidak ada" tidak berfungsi. Fenomena itu ada, dan, seperti yang ditulis penyair, "bukan di gigi dengan kaki."

Apakah partikel debu dan zat terlarut yang harus disalahkan?

Selama bertahun-tahun, banyak yang mencoba mengungkap misteri air yang membekukan. Sejumlah besar penjelasan untuk fenomena ini telah diusulkan: penguapan, konveksi, pengaruh zat terlarut - tetapi tidak satu pun dari faktor-faktor ini dapat dianggap definitif. Sejumlah ilmuwan mengabdikan seluruh hidup mereka untuk efek Mpemba. James Brownridge, anggota Departemen Keselamatan Radiasi di Universitas Negeri New York, telah mempelajari paradoks di waktu luangnya selama lebih dari satu dekade. Setelah melakukan ratusan percobaan, ilmuwan mengklaim bahwa ia memiliki bukti "bersalah" hipotermia. Brownridge menjelaskan bahwa pada 0 °C, air hanya menjadi sangat dingin, dan mulai membeku ketika suhu turun di bawah. Titik beku diatur oleh kotoran di dalam air - mereka mengubah laju pembentukan kristal es. Kotoran, dan ini adalah partikel debu, bakteri, dan garam terlarut, memiliki suhu nukleasi yang khas, ketika kristal es terbentuk di sekitar pusat kristalisasi. Ketika ada beberapa elemen dalam air sekaligus, titik beku ditentukan oleh elemen dengan suhu nukleasi tertinggi.

Untuk percobaan, Brownridge mengambil dua sampel air pada suhu yang sama dan menempatkannya dalam freezer. Dia menemukan bahwa salah satu spesimen selalu membeku sebelum yang lain - mungkin karena kombinasi pengotor yang berbeda.

Brownridge mengklaim bahwa air panas mendingin lebih cepat karena perbedaan suhu yang lebih besar antara air dan freezer - ini membantunya mencapai titik bekunya sebelum air dingin mencapai titik beku alaminya, yang setidaknya 5°C lebih rendah.

Namun, alasan Brownridge menimbulkan banyak pertanyaan. Oleh karena itu, mereka yang dapat menjelaskan efek Mpemba dengan caranya sendiri memiliki kesempatan untuk bersaing memperebutkan seribu pound sterling dari British Royal Society of Chemistry.

Hal ini benar, meskipun terdengar luar biasa, karena dalam proses pembekuan, air yang dipanaskan terlebih dahulu harus melewati suhu air dingin. Sementara itu, efek ini banyak digunakan, misalnya, gelanggang es dan seluncuran diisi dengan air panas, bukan air dingin di musim dingin. Para ahli menyarankan pengendara untuk menuangkan air dingin daripada air panas ke dalam reservoir mesin cuci di musim dingin. Paradoks ini dikenal di seluruh dunia sebagai "Efek Mpemba".

Fenomena ini pernah disebutkan oleh Aristoteles, Francis Bacon dan Rene Descartes, tetapi baru pada tahun 1963 para profesor fisika memperhatikan dan mencoba menyelidikinya. Semuanya berawal ketika anak sekolah Tanzania Erasto Mpemba memperhatikan bahwa susu manis yang dia gunakan untuk membuat es krim lebih cepat mengeras jika dipanaskan sebelumnya dan menyarankan agar air panas membeku lebih cepat daripada air dingin. Dia menoleh ke guru fisika untuk klarifikasi, tetapi dia hanya menertawakan siswa itu, mengatakan sebagai berikut: "Ini bukan fisika dunia, tetapi fisika Mpemba."

Untungnya, Dennis Osborn, seorang profesor fisika dari Universitas Dar es Salaam, suatu hari mengunjungi sekolah itu. Dan Mpemba menoleh padanya dengan pertanyaan yang sama. Profesor itu kurang skeptis, mengatakan bahwa dia tidak bisa menilai apa yang belum pernah dia lihat, dan sekembalinya ke rumah meminta staf untuk melakukan eksperimen yang sesuai. Sepertinya mereka membenarkan kata-kata anak itu. Bagaimanapun, pada tahun 1969, Osborne berbicara tentang bekerja dengan Mpemba di majalah "Eng. FisikaPendidikan". Pada tahun yang sama, George Kell dari Dewan Riset Nasional Kanada menerbitkan sebuah artikel yang menjelaskan fenomena tersebut dalam bahasa Inggris. AmerikaJurnaldariFisika».

Ada beberapa kemungkinan penjelasan untuk paradoks ini:

• Air panas menguap lebih cepat, sehingga mengurangi volumenya, dan volume air yang lebih kecil dengan suhu yang sama membeku lebih cepat. Dalam wadah kedap udara, air dingin akan membeku lebih cepat.
• Kehadiran lapisan salju. Wadah air panas melelehkan salju di bawahnya, sehingga meningkatkan kontak termal dengan permukaan pendingin. Air dingin tidak melelehkan salju di bawahnya. Tanpa lapisan salju, wadah air dingin akan membeku lebih cepat.
• Air dingin mulai membeku dari atas, sehingga memperburuk proses radiasi dan konveksi panas, dan karenanya kehilangan panas, sementara air panas mulai membeku dari bawah. Dengan pengadukan mekanis tambahan dari air dalam wadah, air dingin akan membeku lebih cepat.
• Kehadiran pusat kristalisasi di air yang didinginkan - zat terlarut di dalamnya. Dengan sejumlah kecil pusat seperti itu di air dingin, transformasi air menjadi es sulit dilakukan, dan bahkan pendinginan supernya dimungkinkan ketika tetap dalam keadaan cair, memiliki suhu di bawah nol.

Penjelasan lain baru-baru ini diterbitkan. Dr Jonathan Katz dari University of Washington menyelidiki fenomena ini dan menyimpulkan bahwa zat terlarut dalam air memainkan peran penting di dalamnya, yang mengendap ketika dipanaskan.
Dengan zat terlarut, Dr. Katz berarti kalsium dan magnesium bikarbonat yang ditemukan dalam air sadah. Ketika air dipanaskan, zat-zat ini mengendap, air menjadi "lunak". Air yang tidak pernah dipanaskan mengandung kotoran ini dan bersifat "keras". Saat membeku dan kristal es terbentuk, konsentrasi kotoran dalam air meningkat 50 kali lipat. Ini menurunkan titik beku air.

Penjelasan ini sepertinya tidak meyakinkan saya, karena. kita tidak boleh lupa bahwa efeknya ditemukan dalam eksperimen dengan es krim, dan bukan dengan air sadah. Kemungkinan besar, penyebab fenomena tersebut adalah termofisika, dan bukan kimia.

Sejauh ini, tidak ada penjelasan yang jelas tentang paradoks Mpemba yang diterima. Saya harus mengatakan bahwa beberapa ilmuwan tidak menganggap paradoks ini sebagai perhatian. Namun, sangat menarik bahwa seorang anak sekolah sederhana telah mencapai pengakuan efek fisik dan mendapatkan popularitas karena keingintahuan dan ketekunannya.

Ditambahkan Februari 2014

Catatan itu ditulis pada tahun 2011. Sejak itu, studi baru tentang efek Mpemba dan upaya baru untuk menjelaskannya telah muncul. Jadi, pada tahun 2012, Royal Society of Chemistry of Great Britain mengumumkan kompetisi internasional untuk mengungkap misteri ilmiah "Efek Mpemba" dengan hadiah dana 1000 pound. Batas waktu ditetapkan pada 30 Juli 2012. Pemenangnya adalah Nikola Bregovik dari laboratorium Universitas Zagreb. Dia menerbitkan karyanya, di mana dia menganalisis upaya sebelumnya untuk menjelaskan fenomena ini dan sampai pada kesimpulan bahwa mereka tidak meyakinkan. Model yang dia usulkan didasarkan pada sifat dasar air. Mereka yang tertarik dapat mencari pekerjaan di http://www.rsc.org/mpemba-competition/mpemba-winner.asp

Penelitian tidak berakhir di situ. Pada tahun 2013, fisikawan dari Singapura secara teoritis membuktikan penyebab efek Mepemba. Karya tersebut dapat ditemukan di http://arxiv.org/abs/1310.6514.

Artikel terkait di situs:

Artikel lain dari bagian

Komentar:

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:14

Mengapa air panas lebih cepat menguap? Para ilmuwan secara praktis telah membuktikan bahwa segelas air panas membeku lebih cepat daripada air dingin. Para ilmuwan tidak dapat menjelaskan fenomena ini karena mereka tidak memahami esensi fenomena: panas dan dingin! Panas dan dingin adalah sensasi fisik yang disebabkan oleh interaksi partikel Materi, berupa kompresi balik gelombang magnetik yang bergerak dari sisi luar angkasa dan dari pusat bumi. Oleh karena itu, semakin besar beda potensial tegangan magnet ini, maka semakin cepat pula pertukaran energi yang dilakukan dengan metode kontra penetrasi gelombang yang satu ke gelombang yang lain. Yaitu, dengan difusi! Menanggapi artikel saya, salah satu penentang menulis: 1) “..Air panas menguap LEBIH CEPAT, akibatnya lebih sedikit, jadi lebih cepat membeku” Pertanyaan! Energi apa yang membuat air lebih cepat menguap? 2) Dalam artikel saya, kita berbicara tentang gelas, dan bukan tentang palung kayu, yang dikutip oleh lawan sebagai argumen tandingan. Apa yang tidak benar! Saya menjawab pertanyaan: “UNTUK ALASAN APA PENGUAPAN AIR DI ALAM?” Gelombang magnet, yang selalu bergerak dari pusat bumi ke luar angkasa, mengatasi tekanan balik gelombang kompresi magnetik (yang selalu bergerak dari luar angkasa ke pusat bumi), sekaligus menyemprotkan partikel air, sejak bergerak ke luar angkasa. , mereka meningkatkan volume. Artinya, kembangkan! Dalam hal mengatasi gelombang kompresi magnetik, uap air ini dikompresi (dikondensasi) dan di bawah pengaruh gaya kompresi magnetik ini, air kembali ke tanah dalam bentuk presipitasi! Sungguh-sungguh! Alexey Mishnev. 6 Oktober 2012.

Alexey Mishnev. , 06.10.2012 04:19

Apa itu suhu. Suhu adalah derajat tegangan elektromagnetik gelombang magnetik dengan energi kompresi dan ekspansi. Dalam kasus keadaan keseimbangan energi ini, suhu tubuh atau zat dalam keadaan stabil. Jika keadaan keseimbangan energi-energi ini terganggu, menuju energi pemuaian, tubuh atau zat bertambah volumenya. Dalam hal energi gelombang magnet melebihi arah kompresi, tubuh atau zat berkurang dalam volume ruang. Tingkat stres elektromagnetik ditentukan oleh tingkat ekspansi atau kontraksi dari tubuh referensi. Alexey Mishnev.

Moiseeva Natalia, 23.10.2012 11:36 | VNIIM

Alexey, Anda berbicara tentang beberapa artikel yang menguraikan pemikiran Anda tentang konsep suhu. Tapi tidak ada yang membacanya. Tolong beri saya tautan. Secara umum, pandangan Anda tentang fisika sangat aneh. Saya belum pernah mendengar tentang "ekspansi elektromagnetik dari badan referensi".

Yuri Kuznetsov , 04.12.2012 12:32

Sebuah hipotesis diajukan bahwa ini adalah pekerjaan resonansi antarmolekul dan daya tarik ponderomotive antara molekul yang dihasilkan olehnya. Dalam air dingin, molekul bergerak dan bergetar secara acak, dengan frekuensi yang berbeda. Ketika air dipanaskan, dengan peningkatan frekuensi osilasi, jangkauannya menyempit (perbedaan frekuensi dari air panas cair ke titik penguapan berkurang), frekuensi osilasi molekul mendekati satu sama lain, akibatnya terjadi resonansi antar molekul. Saat didinginkan, resonansi ini dipertahankan sebagian, tidak langsung padam. Coba tekan salah satu dari dua senar gitar yang resonansi. Sekarang lepaskan - senar akan mulai bergetar lagi, resonansi akan mengembalikan getarannya. Jadi dalam air beku, molekul luar yang didinginkan mencoba untuk kehilangan amplitudo dan frekuensi getaran, tetapi molekul "hangat" di dalam bejana "menarik" getaran kembali, bertindak sebagai vibrator, dan molekul luar bertindak sebagai resonator. Di antara vibrator dan resonator inilah daya tarik ponderomotive* muncul. Ketika gaya ponderomotive menjadi lebih besar daripada gaya yang disebabkan oleh energi kinetik molekul (yang tidak hanya bergetar, tetapi juga bergerak secara linier), kristalisasi yang dipercepat terjadi - "Efek Mpemba". Sambungan ponderomotive sangat tidak stabil, efek Mpemba sangat tergantung pada semua faktor yang menyertainya: volume air yang akan dibekukan, sifat pemanasannya, kondisi pembekuan, suhu, konveksi, kondisi pertukaran panas, saturasi gas, getaran unit pendingin , ventilasi, kotoran, penguapan, dll. Bahkan mungkin dari pencahayaan... Oleh karena itu, efeknya memiliki banyak penjelasan dan terkadang sulit untuk direproduksi. Untuk alasan "resonansi" yang sama, air matang mendidih lebih cepat daripada air yang tidak direbus - resonansi selama beberapa waktu setelah mendidih mempertahankan intensitas getaran molekul air (kehilangan energi selama pendinginan terutama disebabkan oleh hilangnya energi kinetik dari gerakan linier molekul ). Dengan pemanasan yang intens, molekul vibrator berubah peran dengan molekul resonator dibandingkan dengan pembekuan - frekuensi vibrator kurang dari frekuensi resonator, yang berarti bahwa tidak ada daya tarik antara molekul, tetapi tolakan, yang mempercepat transisi ke yang lain keadaan agregasi (pasangan).

Vlad, 12-12-2012 03:42

Patah otakku...

Anton , 04.02.2013 02:02

1. Apakah daya tarik ponderomotive ini sangat besar sehingga mempengaruhi proses perpindahan panas? 2. Apakah ini berarti bahwa ketika semua benda dipanaskan sampai suhu tertentu, partikel strukturalnya masuk ke dalam resonansi? 3. Mengapa resonansi ini menghilang setelah pendinginan? 4. Apakah ini tebakan Anda? Jika ada sumbernya, sebutkan. 5. Menurut teori ini, bentuk bejana akan memainkan peran penting, dan jika tipis dan rata, maka perbedaan waktu pembekuan tidak akan besar, yaitu. Anda dapat memeriksanya.

Gudrat , 11.03.2013 10:12 | METAK

Air dingin sudah memiliki atom nitrogen dan jarak antar molekul air lebih dekat daripada di air panas. Artinya, kesimpulannya: Air panas menyerap atom nitrogen lebih cepat dan pada saat yang sama cepat membeku daripada air dingin - ini sebanding dengan pengerasan besi, karena air panas berubah menjadi es dan besi panas mengeras setelah pendinginan cepat!

Vladimir , 13/03/2013 06:50

atau mungkin ini: massa jenis air panas dan es lebih kecil daripada massa jenis air dingin, dan karena itu air tidak perlu mengubah massa jenisnya, kehilangan waktu untuk ini dan membeku.

Alexey Mishnev , 21/03/2013 11:50

Sebelum berbicara tentang resonansi, tarik-menarik, dan getaran partikel, perlu dipahami dan dijawab pertanyaannya: Gaya apa yang membuat partikel bergetar? Karena, tanpa energi kinetik, tidak akan ada kompresi. Tanpa kompresi, tidak akan ada ekspansi. Tanpa ekspansi, tidak akan ada energi kinetik! Ketika Anda mulai berbicara tentang resonansi senar, pertama-tama Anda berusaha membuat salah satu senar mulai bergetar! Ketika berbicara tentang daya tarik, pertama-tama Anda harus menunjukkan kekuatan yang membuat benda-benda ini menarik! Saya menegaskan bahwa semua benda dikompresi oleh energi elektromagnetik atmosfer dan yang memampatkan semua benda, zat dan partikel elementer dengan gaya 1,33 kg. bukan per cm2, tetapi per partikel elementer. Karena tekanan atmosfer tidak dapat selektif! Jangan bingung dengan besarnya gaya!

Dodik , 31/05/2013 02:59

Tampaknya bagi saya bahwa Anda telah melupakan satu kebenaran - "Ilmu pengetahuan dimulai di mana pengukuran dimulai." Berapa suhu air "panas"? Berapa suhu air "dingin"? Artikel itu tidak mengatakan sepatah kata pun tentang itu. Dari sini kita dapat menyimpulkan - seluruh artikel adalah omong kosong!

Grigory, 06/04/2013 12:17

Dodik, sebelum menyebut sebuah artikel omong kosong, seseorang harus berpikir untuk belajar, setidaknya sedikit. Dan tidak hanya mengukur.

Dmitry , 24/12/2013 10:57

Molekul air panas bergerak lebih cepat daripada di air dingin, karena ini ada kontak yang lebih dekat dengan lingkungan, mereka tampaknya menyerap semua dingin, dengan cepat melambat.

Ivan, 10.01.2014 05:53

Mengejutkan bahwa artikel anonim seperti itu muncul di situs ini. Artikel ini sama sekali tidak ilmiah. Baik penulis maupun komentator saling berlomba mencari penjelasan tentang fenomena, tidak bersusah payah mencari tahu apakah fenomena itu diamati sama sekali, dan jika diamati, lalu dalam kondisi apa. Terlebih lagi, bahkan tidak ada kesepakatan tentang apa yang sebenarnya kita amati! Jadi penulis bersikeras perlunya menjelaskan efek pembekuan cepat es krim panas, meskipun dari keseluruhan teks (dan kata-kata "efeknya ditemukan dalam eksperimen dengan es krim"), ia sendiri tidak mengaturnya. eksperimen. Dari varian "penjelasan" fenomena yang tercantum dalam artikel, dapat dilihat bahwa eksperimen yang sama sekali berbeda dijelaskan, diatur dalam kondisi berbeda dengan larutan berair yang berbeda. Baik esensi dari penjelasan dan suasana subjungtif di dalamnya menunjukkan bahwa bahkan verifikasi dasar dari ide-ide yang diungkapkan belum dilakukan. Seseorang secara tidak sengaja mendengar cerita yang aneh dan dengan santai mengungkapkan kesimpulan spekulatifnya. Maaf, tapi ini bukan studi ilmiah fisik, tapi percakapan di ruang merokok.

Ivan , 01/10/2014 06:10

Mengenai komentar di artikel tentang mengisi rol dengan air panas dan reservoir washer dingin. Semuanya sederhana dari sudut pandang fisika dasar. Arena skating diisi dengan air panas hanya karena membeku lebih lambat. Gelanggang harus rata dan halus. Cobalah untuk mengisinya dengan air dingin - Anda akan mendapatkan benjolan dan "masuk", karena. air akan _cepat_ membeku tanpa sempat menyebar dalam lapisan yang seragam. Dan yang panas akan punya waktu untuk menyebar di lapisan yang rata, dan itu akan mencairkan gundukan es dan salju yang ada. Dengan mesin cuci, itu juga tidak sulit: tidak ada gunanya menuangkan air bersih ke dalam es - itu membeku di kaca (bahkan panas); dan cairan panas yang tidak membeku dapat menyebabkan retaknya kaca dingin, ditambah lagi titik beku pada kaca akan meningkat karena penguapan alkohol yang dipercepat dalam perjalanan ke kaca (apakah semua orang masih tahu prinsip nonsen? - alkohol menguap, air tetap).

Ivan , 01/10/2014 06:34

Namun pada kenyataannya fenomena tersebut, adalah konyol untuk bertanya mengapa dua eksperimen yang berbeda dalam kondisi yang berbeda berjalan secara berbeda. Jika percobaan diatur dengan bersih, maka Anda perlu mengambil air panas dan dingin dengan komposisi kimia yang sama - kami mengambil air mendidih yang sudah didinginkan dari ketel yang sama. Tuang ke dalam wadah yang identik (misalnya, gelas berdinding tipis). Kami tidak meletakkan di atas salju, tetapi di alas yang rata dan kering, misalnya, meja kayu. Dan tidak dalam mikrofreezer, tetapi dalam termostat yang cukup tebal - saya melakukan percobaan beberapa tahun yang lalu di negara itu, ketika ada cuaca dingin yang stabil di luar, sekitar -25C. Air mengkristal pada suhu tertentu setelah pelepasan panas kristalisasi. Hipotesis bermuara pada pernyataan bahwa air panas mendingin lebih cepat (ini benar, sesuai dengan fisika klasik, laju perpindahan panas sebanding dengan perbedaan suhu), tetapi mempertahankan laju pendinginan yang meningkat bahkan ketika suhunya sama dengan suhu. dari air dingin. Pertanyaannya adalah, bagaimana air yang didinginkan hingga suhu +20C di luar berbeda dari air yang sama persis yang telah didinginkan hingga suhu +20C satu jam sebelumnya, tetapi di dalam ruangan? Fisika klasik (omong-omong, tidak didasarkan pada obrolan di ruang merokok, tetapi pada ratusan ribu dan jutaan eksperimen) mengatakan: ya, tidak ada, dinamika pendinginan lebih lanjut akan sama (hanya air mendidih yang akan mencapai +20 titik kemudian ). Dan percobaan menunjukkan hal yang sama: ketika sudah ada kerak es padat dalam segelas air yang awalnya dingin, air panas bahkan tidak berpikir untuk membeku. P.S. Untuk komentar Yuri Kuznetsov. Kehadiran efek tertentu dapat dianggap mapan ketika kondisi kemunculannya dijelaskan dan direproduksi secara stabil. Dan ketika kita memiliki eksperimen yang tidak dapat dipahami dengan kondisi yang tidak diketahui, terlalu dini untuk membangun teori penjelasan mereka dan ini tidak memberikan apa pun dari sudut pandang ilmiah. P.P.S. Yah, tidak mungkin membaca komentar Alexei Mishnev tanpa air mata emosi - seseorang hidup di semacam dunia fiksi yang tidak ada hubungannya dengan fisika dan eksperimen nyata.

Grigory, 13/01/2014 10:58

Ivan, saya mengerti bahwa Anda menyangkal efek Mpemba? Itu tidak ada, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen Anda? Mengapa begitu terkenal dalam fisika, dan mengapa banyak yang mencoba menjelaskannya?

Ivan , 14/02/2014 01:51

Selamat siang, Gregorius! Efek dari eksperimen yang dipentaskan secara tidak murni ada. Tapi, seperti yang Anda pahami, ini bukan alasan untuk mencari pola baru dalam fisika, tetapi alasan untuk meningkatkan keterampilan eksperimen. Seperti yang sudah saya sebutkan di komentar, dalam semua upaya yang disebutkan untuk menjelaskan "efek Mpemba", para peneliti bahkan tidak dapat dengan jelas mengartikulasikan apa yang sebenarnya dan dalam kondisi apa yang mereka ukur. Dan Anda ingin mengatakan bahwa ini adalah fisikawan eksperimental? Jangan membuatku tertawa. Efeknya tidak diketahui dalam fisika, tetapi dalam diskusi ilmiah semu di berbagai forum dan blog, di mana laut sekarang. Sebagai efek fisik yang nyata (dalam arti sebagai konsekuensi dari beberapa hukum fisika baru, dan bukan sebagai konsekuensi dari interpretasi yang salah atau hanya mitos), orang yang jauh dari fisika melihatnya. Jadi tidak ada alasan untuk berbicara sebagai efek fisik tunggal tentang hasil eksperimen berbeda yang diatur dalam kondisi yang sama sekali berbeda.

Pavel, 18/02/2014 09:59

hmm, guys... artikel untuk "Info Kecepatan"... Jangan tersinggung... ;) Ivan benar tentang segalanya...

Gregorius, 19 02/2014 12:50

Ivan, saya setuju bahwa sekarang ada banyak situs pseudo-ilmiah yang menerbitkan materi sensasional yang belum diverifikasi.? Bagaimanapun, efek Mpemba masih dipelajari. Apalagi para ilmuwan dari universitas sedang meneliti. Misalnya, pada tahun 2013, efek ini dipelajari oleh kelompok dari University of Technology di Singapura. Lihat tautannya http://arxiv.org/abs/1310.6514. Mereka percaya bahwa mereka telah menemukan penjelasan untuk efek ini. Saya tidak akan menulis secara rinci tentang esensi dari penemuan tersebut, tetapi menurut mereka, efeknya terkait dengan perbedaan energi yang tersimpan dalam ikatan hidrogen.

Moiseeva N.P. , 19/02/2014 03:04

Untuk semua orang yang tertarik pada penelitian tentang efek Mpemba, saya telah menambahkan sedikit materi artikel dan menyediakan tautan di mana Anda dapat berkenalan dengan hasil terbaru (lihat teks). Terima kasih atas komentarnya.

Ildar , 24/02/2014 04:12 | tidak masuk akal untuk membuat daftar semuanya

Jika efek Mpemba ini benar-benar terjadi, maka penjelasannya harus dicari, menurut saya, dalam struktur molekul air. Air (seperti yang saya pelajari dari literatur sains populer) ada bukan sebagai molekul H2O individu, tetapi sebagai kelompok dari beberapa molekul (bahkan puluhan). Dengan peningkatan suhu air, kecepatan pergerakan molekul meningkat, cluster putus satu sama lain dan ikatan valensi molekul tidak punya waktu untuk merakit cluster besar. Dibutuhkan sedikit lebih banyak waktu untuk membentuk kelompok daripada memperlambat kecepatan molekul. Dan karena cluster lebih kecil, pembentukan kisi kristal lebih cepat. Di air dingin, tampaknya, kelompok besar yang cukup stabil mencegah pembentukan kisi, butuh beberapa waktu untuk menghancurkannya. Saya sendiri melihat di TV efek yang aneh, ketika air dingin yang diam di dalam stoples tetap cair selama beberapa jam dalam cuaca dingin. Tetapi segera setelah toples itu diangkat, yaitu sedikit bergeser dari tempatnya, air di dalam toples itu segera mengkristal, menjadi buram, dan toples itu pecah. Nah, pendeta yang menunjukkan efek ini menjelaskannya dengan fakta bahwa air itu disucikan. Omong-omong, ternyata air sangat mengubah viskositasnya tergantung pada suhu. Kami, sebagai makhluk besar, tidak memperhatikan hal ini, tetapi pada tingkat krustasea kecil (mm dan kurang), dan terlebih lagi bakteri, viskositas air merupakan faktor yang sangat signifikan. Viskositas ini, menurut saya, juga diberikan oleh ukuran kelompok air.

ABU-ABU , 15/03/2014 05:30

segala sesuatu di sekitar yang kita lihat adalah karakteristik permukaan (sifat), jadi kita hanya mengambil energi apa yang dapat kita ukur atau buktikan keberadaannya dengan cara apa pun, jika tidak, itu adalah jalan buntu. Fenomena ini, efek Mpemba, hanya dapat dijelaskan dengan teori volumetrik sederhana yang akan menyatukan semua model fisik menjadi satu struktur interaksi. sebenarnya sederhana

Nikita, 06/06/2014 04:27 | mobil

tapi bagaimana caranya agar air tetap dingin dan tidak hangat saat di dalam mobil!

alexey, 03.10.2014 01:09

Dan inilah "penemuan" lain di perjalanan. Air dalam botol plastik membeku lebih cepat dengan sumbat terbuka. Demi kesenangan, saya bereksperimen berkali-kali dalam cuaca beku yang parah. Efeknya jelas. Halo para ahli teori!

Eugene , 27/12/2014 08:40

Prinsip pendingin evaporatif. Kami mengambil dua botol tertutup rapat dengan air dingin dan panas. Kami memasukkannya ke dalam dingin. Air dingin membeku lebih cepat. Sekarang kami mengambil botol yang sama dengan air dingin dan panas, membukanya dan memasukkannya ke dalam dingin. Air panas akan membeku lebih cepat daripada air dingin. Jika kita mengambil dua baskom dengan air dingin dan panas, maka air panas akan membeku lebih cepat. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kita meningkatkan kontak dengan atmosfer. Semakin intens penguapan, semakin cepat penurunan suhu. Di sini perlu disebutkan faktor kelembaban. Semakin rendah kelembaban, semakin kuat penguapan dan semakin kuat pendinginan.

abu-abu TOMSK, 03/01/2015 10:55

GREY, 15.03.2014 05:30 - lanjutan Apa yang Anda ketahui tentang suhu bukanlah segalanya. Ada sesuatu yang lain. Jika Anda menyusun model fisik suhu dengan benar, maka itu akan menjadi kunci untuk menggambarkan proses energi dari difusi, peleburan, dan kristalisasi ke skala seperti peningkatan suhu dengan peningkatan tekanan, peningkatan tekanan dengan peningkatan suhu. Bahkan model fisik energi Matahari akan menjadi jelas dari atas. saya di musim dingin. . pada awal musim semi tahun 20013, setelah melihat model suhu, saya menyusun model suhu umum. Setelah beberapa bulan, saya ingat paradoks suhu, dan kemudian saya menyadari ... bahwa model suhu saya juga menggambarkan paradoks Mpemba. Ini terjadi pada bulan Mei - Juni 2013. Terlambat setahun, tapi itu yang terbaik. Model fisik saya adalah bingkai beku dan dapat digulir ke depan dan ke belakang dan memiliki keterampilan motorik aktivitas, aktivitas di mana segala sesuatu bergerak. Saya memiliki 8 kelas sekolah dan 2 tahun kuliah dengan pengulangan topik. 20 tahun telah berlalu. Jadi saya tidak dapat menganggap model fisik apa pun dari ilmuwan terkenal, serta formula. Sangat menyesal.

Andrey , 11-08-2015 08:52

Secara umum, saya punya ide tentang mengapa air panas membeku lebih cepat daripada air dingin. Dan dalam penjelasan saya semuanya sangat sederhana jika Anda tertarik, tulis saya email: [dilindungi email]

Andrey , 11-08-2015 08:58

Maaf, saya memberikan kotak surat yang salah di sini adalah email yang benar: [dilindungi email]

Victor , 23/12/2015 10:37

Bagi saya semuanya lebih sederhana, salju turun bersama kita, itu adalah gas yang menguap, didinginkan, jadi mungkin dalam es itu mendingin lebih cepat panas karena menguap dan segera mengkristal jauh dari naik, dan air dalam keadaan gas mendingin lebih cepat daripada dalam cairan )

Bekzhan , 28/01/2016 09:18

Bahkan jika seseorang mengungkapkan hukum dunia yang terkait dengan efek ini, dia tidak akan menulis di sini.Dari sudut pandang saya, tidak logis untuk mengungkapkan rahasianya kepada pengguna Internet ketika dia dapat mempublikasikannya di jurnal ilmiah terkenal dan buktikan sendiri di depan orang. Jadi, apa yang akan ditulis tentang efek ini di sini, semua mayoritas ini tidak logis.)))

Alex , 22/02/2016 12:48

Halo Eksperimen Anda benar mengatakan bahwa Sains dimulai di mana... bukan Pengukuran, tetapi Perhitungan. "Eksperimen" - argumen abadi dan sangat diperlukan bagi mereka yang kehilangan Imajinasi dan pemikiran Linier Menyinggung semua orang, sekarang dalam kasus E \u003d mc2 - apakah semua orang ingat? Kecepatan molekul terbang keluar dari air dingin ke atmosfer menentukan jumlah energi yang mereka bawa dari air (pendinginan - kehilangan energi) Kecepatan molekul dari air panas jauh lebih tinggi dan energi yang terbawa kuadrat (laju pendinginan massa air yang tersisa) Itu saja, jika Anda meninggalkan "eksperimen" dan mengingat Dasar-dasar Sains

Vladimir , 25/04/2016 10:53 | meteor

Pada hari-hari ketika antibeku jarang terjadi, air dari sistem pendingin mobil di garasi armada mobil yang tidak dipanaskan dikeringkan setelah hari kerja agar tidak mencairkan blok silinder atau radiator - terkadang keduanya bersamaan. Air panas dituangkan di pagi hari. Dalam cuaca beku yang parah, mesin hidup tanpa masalah. Entah bagaimana, karena kurangnya air panas, air dituangkan dari keran. Air segera membeku. Eksperimen itu mahal - persis sama dengan biaya untuk membeli dan mengganti blok silinder dan radiator mobil ZIL-131. Siapa yang tidak percaya, biarkan dia memeriksa. dan Mpemba bereksperimen dengan es krim. Dalam es krim, proses kristalisasi berbeda dari pada air. Cobalah menggigit sepotong es krim dan sepotong es dengan gigi Anda. Kemungkinan besar itu tidak membeku, tetapi mengental akibat pendinginan. Dan air tawar, baik panas atau dingin, membeku pada 0*C. Air dingin itu cepat, tapi air panas butuh waktu untuk dingin.

Pengembara , 06.05.2016 12:54 | ke Alex

"c" - kecepatan cahaya dalam ruang hampa E=mc^2 - rumus yang menyatakan kesetaraan massa dan energi

Albert , 27/07/2016 08:22

Pertama, analogi dengan padatan (tidak ada proses penguapan). Baru-baru ini pipa air tembaga disolder. Prosesnya terjadi dengan memanaskan kompor gas hingga suhu leleh solder. Waktu pemanasan satu sambungan dengan kopling kira-kira satu menit. Saya menyolder satu sambungan dengan kopling dan setelah beberapa menit saya menyadari bahwa saya salah menyoldernya. Butuh sedikit untuk menggulung pipa di kopling. Saya mulai memanaskan sambungan lagi dengan kompor dan, yang mengejutkan, butuh waktu 3-4 menit untuk memanaskan sambungan sampai titik leleh. Bagaimana!? Bagaimanapun, pipa masih panas dan tampaknya lebih sedikit energi yang dibutuhkan untuk memanaskannya ke titik leleh, tetapi semuanya ternyata sebaliknya. Ini semua tentang konduktivitas termal, yang jauh lebih tinggi untuk pipa yang sudah dipanaskan dan batas antara pipa yang dipanaskan dan dingin berhasil bergerak jauh dari persimpangan dalam dua menit. Sekarang tentang air. Kami akan beroperasi dengan konsep kapal panas dan semi-panas. Dalam bejana panas, batas suhu yang sempit terbentuk antara partikel panas yang sangat bergerak dan partikel dingin yang bergerak lambat, yang bergerak relatif cepat dari pinggiran ke pusat, karena pada batas ini, partikel cepat dengan cepat melepaskan energinya (dingin ) oleh partikel di sisi lain dari batas. Karena volume partikel dingin luar lebih besar, partikel cepat, yang melepaskan energi panasnya, tidak dapat memanaskan partikel dingin luar secara signifikan. Oleh karena itu, proses pendinginan air panas berlangsung relatif cepat. Air semi-panas, di sisi lain, memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih rendah, dan lebar batas antara partikel semi-panas dan dingin jauh lebih lebar. Perpindahan ke pusat batas yang begitu lebar terjadi jauh lebih lambat daripada dalam kasus bejana panas. Akibatnya, bejana panas mendingin lebih cepat daripada bejana hangat. Saya kira perlu mengikuti dinamika proses pendinginan air yang suhunya berbeda dengan menempatkan beberapa sensor suhu dari tengah hingga tepi bejana.

Maks , 19/11/2016 05:07

Ini telah diverifikasi: di Yamal, dalam cuaca beku, pipa dengan air panas membeku dan harus dihangatkan, tetapi tidak dingin!

Artem, 12-09-2016 01:25

Sulit, tetapi saya pikir air dingin lebih padat daripada air panas, bahkan lebih baik daripada air matang, dan kemudian ada percepatan pendinginan, mis. air panas mencapai suhu dingin dan menyusulnya, dan mengingat air panas membeku dari bawah dan bukan dari atas seperti yang tertulis di atas, ini sangat mempercepat proses!

Alexander Sergeev, 21.08.2017 10:52

Tidak ada efek seperti itu. Sayang. Pada tahun 2016, artikel rinci tentang topik ini diterbitkan di Nature: https://en.wikipedia.org/wiki/Mpemba_effect Dari jelas bahwa jika percobaan dilakukan dengan hati-hati (jika sampel air hangat dan dingin sama dalam segala hal kecuali suhu), efeknya tidak diamati .

Headlab, 22/08/2017 05:31

Victor , 27/10/2017 03:52

"Ini benar-benar." - jika sekolah tidak memahami apa itu kapasitas panas dan hukum kekekalan energi. Sangat mudah untuk memeriksa - untuk ini Anda membutuhkan: keinginan, kepala, tangan, air, lemari es, dan jam alarm. Dan arena seluncur, seperti yang ditulis para ahli, dibekukan (diisi) dengan air dingin, dan dengan air hangat mereka meratakan es yang dipotong. Dan di musim dingin Anda perlu menuangkan cairan anti-beku ke dalam reservoir mesin cuci, bukan air. Air akan tetap membeku, dan air dingin akan membeku lebih cepat.

Irina , 23/01/2018 10:58

Para ilmuwan di seluruh dunia telah berjuang dengan paradoks ini sejak zaman Aristoteles, dan Viktor, Zavlab, dan Sergeev ternyata adalah yang paling cerdas.

Denis , 02/01/2018 08:51

Semuanya benar di artikel. Tapi alasannya agak berbeda. Dalam proses perebusan, udara yang terlarut di dalamnya diuapkan dari air, oleh karena itu, ketika air mendidih mendingin, kepadatannya akan lebih kecil daripada air mentah pada suhu yang sama. Tidak ada alasan lain untuk konduktivitas termal yang berbeda kecuali untuk kepadatan yang berbeda.

Headlab, 03/01/2018 08:58 | laboratorium kepala

Irina :), "ilmuwan dari seluruh dunia" tidak melawan "paradoks" ini, bagi ilmuwan sejati "paradoks" ini sama sekali tidak ada - ini mudah diverifikasi dalam kondisi yang dapat direproduksi dengan baik. "Paradoks" muncul karena eksperimen yang tidak dapat direproduksi dari bocah Afrika Mpemba dan digelembungkan oleh "ilmuwan" serupa :)

Air adalah salah satu cairan paling menakjubkan di dunia, yang memiliki sifat yang tidak biasa. Misalnya, es - wujud padat cair, memiliki berat jenis lebih rendah dari air itu sendiri, yang memungkinkan munculnya dan perkembangan kehidupan di Bumi dalam banyak hal. Selain itu, di dunia yang hampir ilmiah, dan memang ilmiah, ada diskusi tentang air mana yang lebih cepat membeku - panas atau dingin. Siapa pun yang membuktikan pembekuan cairan panas lebih cepat dalam kondisi tertentu dan secara ilmiah mendukung keputusannya akan menerima penghargaan sebesar £1.000 dari British Royal Society of Chemists.

Latar belakang

Fakta bahwa, dalam beberapa kondisi, air panas berada di depan air dingin dalam hal tingkat pembekuan, telah diketahui pada Abad Pertengahan. Francis Bacon dan René Descartes telah berusaha keras untuk menjelaskan fenomena ini. Namun, dari sudut pandang rekayasa panas klasik, paradoks ini tidak dapat dijelaskan, dan mereka mencoba untuk menutupinya dengan malu-malu. Dorongan untuk kelanjutan perselisihan adalah cerita yang agak aneh yang terjadi pada anak sekolah Tanzania Erasto Mpemba (Erasto Mpemba) pada tahun 1963. Suatu kali, selama pelajaran membuat makanan penutup di sekolah memasak, seorang anak laki-laki, terganggu oleh hal-hal lain, tidak punya waktu untuk mendinginkan campuran es krim tepat waktu dan memasukkan larutan gula ke dalam susu panas ke dalam freezer. Yang mengejutkannya, produk mendingin agak lebih cepat daripada rekan-rekan praktisi yang mengamati rezim suhu untuk membuat es krim.

Mencoba memahami esensi dari fenomena itu, bocah itu beralih ke seorang guru fisika, yang, tanpa merinci, mencemooh eksperimen kulinernya. Namun, Erasto dibedakan oleh ketekunan yang patut ditiru dan melanjutkan eksperimennya tidak lagi pada susu, tetapi pada air. Dia memastikan bahwa dalam beberapa kasus, air panas membeku lebih cepat daripada air dingin.

Memasuki Universitas Dar es Salaam, Erasto Mpembe mengikuti ceramah Profesor Dennis G. Osborne. Setelah lulus, siswa itu membingungkan ilmuwan dengan masalah laju pembekuan air tergantung pada suhunya. D.G. Osborne mengolok-olok pertanyaan yang diajukan, menyatakan dengan penuh percaya diri bahwa setiap pecundang tahu bahwa air dingin akan membeku lebih cepat. Namun, keuletan alami pemuda itu membuat dirinya terasa. Dia bertaruh dengan profesor, menawarkan untuk melakukan tes eksperimental di sini, di laboratorium. Erasto menempatkan dua wadah air di dalam freezer, satu pada suhu 95 °F (35 °C) dan yang lainnya pada suhu 212 °F (100 °C). Apa yang mengejutkan profesor dan "penggemar" di sekitarnya ketika air di wadah kedua membeku lebih cepat. Sejak saat itu, fenomena ini disebut sebagai "Mpemba Paradox".

Namun, hingga saat ini tidak ada hipotesis teoretis yang koheren yang menjelaskan "Paradoks Mpemba". Tidak jelas faktor eksternal apa, komposisi kimia air, keberadaan gas dan mineral terlarut di dalamnya, yang memengaruhi laju pembekuan cairan pada suhu yang berbeda. Paradoks dari "Efek Mpemba" adalah bahwa hal itu bertentangan dengan salah satu hukum yang ditemukan oleh I. Newton, yang menyatakan bahwa waktu pendinginan air berbanding lurus dengan perbedaan suhu antara cairan dan lingkungan. Dan jika semua cairan lain sepenuhnya tunduk pada hukum ini, maka air dalam beberapa kasus merupakan pengecualian.

Mengapa air panas lebih cepat membeku?t

Ada beberapa versi mengapa air panas lebih cepat membeku daripada air dingin. Yang utama adalah:

• air panas menguap lebih cepat, sementara volumenya berkurang, dan volume cairan yang lebih kecil mendingin lebih cepat - ketika air didinginkan dari + 100 ° hingga 0 ° , kehilangan volume pada tekanan atmosfer mencapai 15%;
• intensitas pertukaran panas antara cairan dan lingkungan semakin tinggi, semakin besar perbedaan suhu, sehingga kehilangan panas air mendidih lebih cepat;
• ketika air panas mendingin, kerak es terbentuk di permukaannya, yang mencegah cairan membeku dan menguap sepenuhnya;
• pada suhu air yang tinggi, pencampuran konveksinya terjadi, mengurangi waktu pembekuan;
• gas terlarut dalam air menurunkan titik beku, mengambil energi untuk pembentukan kristal - tidak ada gas terlarut dalam air panas.

Semua kondisi ini telah mengalami verifikasi eksperimental berulang. Secara khusus, ilmuwan Jerman David Auerbach menemukan bahwa suhu kristalisasi air panas sedikit lebih tinggi daripada air dingin, yang memungkinkan untuk membekukan yang pertama lebih cepat. Namun, kemudian eksperimennya dikritik dan banyak ilmuwan yakin bahwa "Efek Mpemba" tentang air yang membeku lebih cepat - panas atau dingin, hanya dapat direproduksi dalam kondisi tertentu, yang sejauh ini belum dicari dan dikonkretkan oleh siapa pun.

Tampaknya jelas bahwa air dingin membeku lebih cepat daripada air panas, karena dalam kondisi yang sama air panas membutuhkan waktu lebih lama untuk mendingin dan kemudian membeku. Namun, ribuan tahun pengamatan, serta eksperimen modern, telah menunjukkan bahwa kebalikannya juga benar: dalam kondisi tertentu, air panas membeku lebih cepat daripada air dingin. Saluran sains Sciencium menjelaskan fenomena ini:

Seperti yang dijelaskan dalam video di atas, fenomena di mana air panas membeku lebih cepat daripada air dingin dikenal sebagai efek Mpemba, dinamai Erasto Mpemba, seorang siswa dari Tanzania yang membuat es krim sebagai bagian dari proyek sekolah pada tahun 1963. Siswa harus merebus campuran krim dan gula hingga mendidih, dinginkan, lalu memasukkannya ke dalam freezer.

Sebagai gantinya, Erasto mengatur campurannya sekaligus, panas, tanpa menunggu hingga dingin. Akibatnya, setelah 1,5 jam, campurannya sudah membeku, tetapi campuran siswa lain tidak. Penasaran dengan fenomena tersebut, Mpemba mulai mempelajari masalah ini dengan profesor fisika Denis Osborne, dan pada tahun 1969 mereka menerbitkan sebuah makalah yang mengatakan bahwa air hangat membeku lebih cepat daripada air dingin. Ini adalah studi peer-review pertama dari jenis ini, tetapi fenomena itu sendiri disebutkan dalam makalah Aristoteles yang berasal dari abad ke-4 SM. e. Francis Bacon dan Descartes juga mencatat fenomena ini dalam studi mereka.

Video tersebut mencantumkan beberapa opsi untuk menjelaskan apa yang terjadi:

1. Frost adalah dielektrik, dan karena itu air dingin yang membeku menyimpan panas lebih baik daripada gelas hangat yang melelehkan es jika bersentuhan dengannya.
2. Air dingin memiliki lebih banyak gas terlarut daripada air hangat, dan para peneliti berspekulasi bahwa ini mungkin berperan dalam laju pendinginan, meskipun belum jelas bagaimana caranya.
3. Air panas kehilangan lebih banyak molekul air melalui penguapan, menyisakan lebih sedikit untuk membeku
4. Air hangat dapat mendingin lebih cepat karena peningkatan arus konvektif. Arus ini terjadi karena air dalam gelas pertama kali mendingin di permukaan dan samping, menyebabkan air dingin tenggelam dan air panas naik. Dalam gelas hangat, arus konvektif lebih aktif, yang dapat mempengaruhi laju pendinginan.

Namun, pada tahun 2016, sebuah penelitian yang dikontrol dengan cermat dilakukan, yang menunjukkan sebaliknya: air panas membeku jauh lebih lambat daripada air dingin. Pada saat yang sama, para ilmuwan memperhatikan bahwa perubahan lokasi termokopel - perangkat yang menentukan perbedaan suhu - hanya satu sentimeter mengarah pada munculnya efek Mpemba. Sebuah studi pekerjaan serupa lainnya menunjukkan bahwa dalam semua kasus ketika efek ini diamati, ada perpindahan termokopel dalam sentimeter.

21.11.2017 11.10.2018 Alexander Firtsev

« Air mana yang membeku lebih cepat dingin atau panas?”- coba ajukan pertanyaan kepada teman Anda, kemungkinan besar sebagian besar dari mereka akan menjawab bahwa air dingin membeku lebih cepat - dan membuat kesalahan.

Faktanya, jika Anda secara bersamaan memasukkan dua wadah dengan bentuk dan volume yang sama ke dalam freezer, salah satunya akan berisi air dingin dan yang lainnya panas, maka air panas akan membeku lebih cepat.

Pernyataan seperti itu mungkin tampak tidak masuk akal dan tidak masuk akal. Logikanya, air panas harus terlebih dahulu didinginkan menjadi suhu dingin, dan air dingin seharusnya sudah berubah menjadi es saat ini.

Jadi mengapa air panas menyalip air dingin dalam perjalanannya ke titik beku? Mari kita coba mencari tahu.

Sejarah observasi dan penelitian

Orang-orang telah mengamati efek paradoks sejak zaman kuno, tetapi tidak ada yang menganggapnya penting. Jadi inkonsistensi dalam tingkat pembekuan air dingin dan panas dicatat dalam catatan mereka oleh Arestotel, serta oleh Rene Descartes dan Francis Bacon. Fenomena yang tidak biasa sering memanifestasikan dirinya dalam kehidupan sehari-hari.

Untuk waktu yang lama, fenomena itu tidak dipelajari dengan cara apa pun dan tidak banyak menarik minat para ilmuwan.

Studi tentang efek yang tidak biasa dimulai pada tahun 1963, ketika seorang mahasiswa ingin tahu dari Tanzania, Erasto Mpemba, memperhatikan bahwa susu panas untuk es krim membeku lebih cepat daripada susu dingin. Berharap mendapat penjelasan tentang penyebab efek yang tidak biasa itu, pemuda itu bertanya kepada guru fisikanya di sekolah. Namun, guru itu hanya menertawakannya.

Kemudian, Mpemba mengulangi percobaannya, tetapi dalam percobaannya dia tidak lagi menggunakan susu, tetapi air, dan efek paradoks itu terulang kembali.

Enam tahun kemudian, pada tahun 1969, Mpemba mengajukan pertanyaan ini kepada profesor fisika Dennis Osborne, yang datang ke sekolahnya. Profesor tertarik pada pengamatan pemuda itu, sebagai akibatnya, sebuah percobaan dilakukan yang mengkonfirmasi adanya efeknya, tetapi alasan untuk fenomena ini tidak ditetapkan.

Sejak itu, fenomena itu disebut efek mpemba.

Sepanjang sejarah pengamatan ilmiah, banyak hipotesis telah dikemukakan tentang penyebab fenomena tersebut.

Jadi pada tahun 2012, British Royal Society of Chemistry akan mengumumkan kompetisi hipotesis untuk menjelaskan efek Mpemba. Para ilmuwan dari seluruh dunia berpartisipasi dalam kompetisi, total 22.000 karya ilmiah terdaftar. Terlepas dari jumlah artikel yang mengesankan, tidak satu pun dari mereka yang menjelaskan paradoks Mpemba.

Yang paling umum adalah versi yang menurutnya, air panas membeku lebih cepat, karena ia menguap lebih cepat, volumenya menjadi lebih kecil, dan ketika volumenya berkurang, laju pendinginannya meningkat. Versi yang paling umum akhirnya disangkal sebagai percobaan dilakukan di mana penguapan dikeluarkan, tetapi efeknya tetap dikonfirmasi.

Ilmuwan lain percaya bahwa alasan efek Mpemba adalah penguapan gas yang larut dalam air. Menurut pendapat mereka, selama proses pemanasan, gas yang dilarutkan dalam air menguap, karena itu ia memperoleh kerapatan yang lebih tinggi daripada air dingin. Seperti diketahui, peningkatan densitas menyebabkan perubahan sifat fisik air (peningkatan konduktivitas termal), dan karenanya peningkatan laju pendinginan.

Selain itu, sejumlah hipotesis telah diajukan yang menggambarkan laju sirkulasi air sebagai fungsi suhu. Dalam banyak penelitian, upaya dilakukan untuk menetapkan hubungan antara bahan wadah di mana cairan itu berada. Banyak teori tampak sangat masuk akal, tetapi mereka tidak dapat dikonfirmasi secara ilmiah karena kurangnya data awal, kontradiksi dalam eksperimen lain, atau karena fakta bahwa faktor-faktor yang diidentifikasi tidak sebanding dengan laju pendinginan air. Beberapa ilmuwan dalam karyanya mempertanyakan keberadaan efek tersebut.

Pada tahun 2013, para peneliti di Nanyang Technological University di Singapura mengklaim telah memecahkan misteri efek Mpemba. Menurut penelitian mereka, alasan fenomena tersebut terletak pada kenyataan bahwa jumlah energi yang tersimpan dalam ikatan hidrogen antara molekul air dingin dan panas berbeda secara signifikan.

Metode simulasi komputer telah menunjukkan hasil berikut: semakin tinggi suhu air, semakin besar jarak antara molekul karena fakta bahwa gaya tolak meningkat. Akibatnya, ikatan hidrogen molekul diregangkan, menyimpan lebih banyak energi. Ketika didinginkan, molekul mulai mendekati satu sama lain, melepaskan energi dari ikatan hidrogen. Dalam hal ini, pelepasan energi disertai dengan penurunan suhu.

Pada Oktober 2017, fisikawan Spanyol, dalam studi lain, menemukan bahwa penghilangan materi dari kesetimbangan (pemanasan kuat sebelum pendinginan kuat) yang memainkan peran besar dalam pembentukan efek. Mereka menentukan kondisi di mana kemungkinan efeknya maksimum. Selain itu, para ilmuwan dari Spanyol telah mengkonfirmasi adanya efek Mpemba terbalik. Mereka menemukan bahwa ketika dipanaskan, sampel yang lebih dingin dapat mencapai suhu tinggi lebih cepat daripada yang hangat.

Meskipun informasi lengkap dan banyak percobaan, para ilmuwan berniat untuk terus mempelajari efeknya.

Efek Mpemba dalam kehidupan nyata

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa di musim dingin gelanggang es diisi dengan air panas dan tidak dingin? Seperti yang sudah Anda pahami, mereka melakukan ini karena arena seluncur yang diisi dengan air panas akan membeku lebih cepat daripada jika diisi dengan air dingin. Untuk alasan yang sama, seluncuran di kota es musim dingin dituangkan dengan air panas.

Dengan demikian, pengetahuan tentang keberadaan fenomena tersebut memungkinkan orang menghemat waktu saat menyiapkan lokasi untuk olahraga musim dingin.

Selain itu, efek Mpemba terkadang digunakan dalam industri - untuk mengurangi waktu pembekuan produk, zat, dan bahan yang mengandung air.