Smrzava li se, stvarno, vruća voda brže od hladne? Da, i znanstvenici nemaju pojma zašto

Smrzava li se vruća voda brže od hladne? Čini se očitim da bi odgovor trebao biti ne, jer vrućoj vodi treba dulje da se ohladi nego hladnoj pa nikako nije moguće da se vruća voda prije smrzne.

Ipak, promatranja kroz tisuće godina i moderni eksperimenti pokazali su suprotno – u kontroliranim uvjetima, vruća se voda prije smrzava. To je nešto što zbunjuje znanstvenike ali pokazuje se da je smrzavanje vode puno složenije nego što izgleda, piše Science Alert.

Učenik koji je radio sladoled

Efekt bržeg smrzavanja vruće vode zove se Mpemba efekt, prema učeniku Erastu Mpembi iz Tanzanije koji je 1963. godine radio sladoled, kao dio školskog projekta. Učenici su trebali skuhati vrhnje i šećer, ohladiti ga i staviti da se smrzne. Zabrinut da neće biti mjesta u hladnjaku kad završi hlađenje, Mpemba je svoju smjesu stavio u hladnjak dok je još bila vruća. Nakon sat i pol njegova se smjesa smrznula, a smjese njegovih kolega nisu.

Zaintrigiran ovim fenomenom, Mpemba je nastavio raditi s profesorom fizike Denisom Osborneom i svoja su saznanja objavili 1969. godine, pokazujući kako se topla voda smrzava brže nego hladna. To je bila prva studija o tom efektu koja kaže da promatranja ovog fenomena sežu u 4. stoljeće prije Krista kada je Aristotel zabilježio da se vruća voda brže hladi nego hladna. Sir Francis Bacon i Descartes, u svojim su studijama, također spomenuli taj eksperiment. A što kaže fizika? Pet je mogućih mehanizama zašto se to dešava.

1. Otapanje mraza

Mraz je izolator, pa smrznuta hladna voda može bolje zadržati toplinu nego topla zdjela oko čijih se strana topi mraz.

2. Otopljeni plinovi

U hladnoj vodi ima puno više otopljenih plinova nego u toploj, a znanstvenici pretpostavljaju da to ima ulogu u hlađenju iako nije posve jasno kako.

3. Super hlađenje

Voda se smrzava na nula stupnjeva celzijusa ali neki puta voda postaje puno hladnija prije nego se smrzne, a to je fenomen koji se zove super hlađenje. To se događa jer za nastanak mraza treba mjesto nukelacije, odnosno početka kondenzacije, poput mjehurića zraka ili nečistoće u vodi. Moguće je da topla voda ima manje superhlađenja nego hladna.

4. Isparavanje

Vruća voda u posudi gubi više molekula isparavanjem, pa je ima manje za smrzavanje.

5. Konvekcija odnosno strujanje tekućine

Postoji i teorija da se vruća voda brže smrzava zbog povećanog strujanja. Ovo se strujanje javlja jer se voda u posudi hladi od površine i sa strana, hladna voda tone, a vruća se diže gore i zauzima njezino mjesto. Ovo je strujanje veće u toploj vodi i može utjecati na brzinu smrzavanja.

Neistraženi efekt

Svaka od ovih ideja ima svoju zaslugu ali je problem u tome što eksperimenti tijekom godina kontroliraju sve te učinke ali su rezultati frustrirajuće nedosljedni. Neki laboratoriji nisu uspjeli pokazati da se Mpemba efekt uopće događa, dok drugi pokazuju da se događa čak pod varirajućim uvjetima.

Nova studija, objavljena ove godine, sugerira da Mpemba učinak uzrokuje možda nešto posve drugo. I to nema veze s time kako se brzo voda hladi. Eto, nakon tisućljeća promatranja još uvijek moramo puno toga naučiti, čak i neke osnovne stvari, kao što je hlađenje vode.