Kuidas kiiresti vett jääkuubikuteks muuta

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 03:53

Teeme kaardid kohe lahti: kuum või soe vesi külmub kiiremini kui jahe või külm vesi. Seda paradoksi nimetatakse Mpemba efektiks. Sellest, miks see loogikale vastupidiselt toimib ja millise temperatuuriga vesi peaks olema, et see kiiremini jääks muutuks, loe meie artiklist.

Mpemba efekt

See lugu sai alguse enam kui pool sajandit tagasi, kuid pole tänaseni lahendust leidnud. Ja kõik sellepärast, et hoolimata sellest, kui kõvasti tuhanded uudishimulikud mõistused üle kogu planeedi püüdsid, ei leidnud nad Mpemba mõistatuse ainsat õiget lahendust.

1963. aastal märkas ebaselge Aafrika tudeng Erasto Mpemba veidrust: soe jäätisesegu tahkub kiiremini kui jahutatud.

Vaatlus tundus nii ebatõenäoline, et füüsikaõpetajal jäi õnnetu katsetaja avastuse peale vaid naerda. Erasto oli aga kindel, et tal on õigus ega kartnud taas naerualuseks saada: veidi hiljem tõstatas ta Libeda teema Tansaania Dar es Salaami ülikooli professori Denis Osborne’iga. Teadlane ei teinud rutakaid järeldusi ja otsustas probleemi uurida. Seejärel avaldas 1969. aastal ajakiri Physics Education materjali, mis kirjeldas Mpemba paradoksi.

Teadusringkondades meenusid nad kohe, et vana aja suurimad mõistused olid juba midagi sarnast rääkinud. Näiteks mainis isegi Aristoteles Vana-Kreeka Pontuse elanikke, kes talvisel kalapüügil soojendasid vett ja leotasid selles pilliroogu, et see kiiremini kivistuks. Palju sajandeid hiljem kirjutas Francis Bacon: "Veidi jahe vesi külmub palju kergemini kui täiesti külm vesi."

Üldiselt on küsimus sama vana kui maailm, kuid see ainult õhutab huvi lahenduse vastu. Viimastel aastakümnetel on Mpemba efekti selgitamiseks esitatud palju teooriaid. Kõige tõenäolisemad kuulutati välja 2013. aastal Suurbritannia Kuningliku Keemiaühingu korraldatud pidulikul üritusel. Erialaliit uuris 22 000 (!) arvamust ja tõi neist välja vaid ühe, Nikola Bregovićile kuuluva.

Horvaatia keemik juhtis tähelepanu vedeliku konvektsiooni ja ülejahutuse tähtsusele selle külmumisel.

Vikipeedias kirjeldatakse neid nähtusi järgmiselt:

• Külm vesi hakkab ülevalt jäätuma, aeglustades seeläbi soojuskiirguse ja konvektsiooni protsesse ning sellest tulenevalt ka soojuse kadu, samas kui altpoolt hakkab külm vesi jäätuma.
• Ülejahutatud vedelik on vedelik, mille temperatuur on teatud rõhul madalam kui kristalliseerumistemperatuur. Ülejahutatud vedelik saadakse tavalisel viisil, jahutades kristallisatsioonitsentrite puudumisel.

Ülemaailmne tunnustus ja 1000 naelane tšekk olid hea tasu. Muide, võitjat tervitasid Erasto Mpemba ja Denis Osborne.

Milline peaks olema vee temperatuur enne külmumist

Sellele küsimusele pole siiani kindlat vastust. Kuigi Kuninglik Keemia Selts oli otsustav, ei peatanud see poleemikat täielikult. Siiani on püstitatud uusi hüpoteese ja kõlanud ümberlükkamisi.

Kuigi on väike vihje: populaarteaduslik ajakiri New Scientist viis läbi uuringu ja jõudis järeldusele, et parimad tingimused Mpemba efekti kordamiseks on kaks anumat veega, mille temperatuur on 35 ja 5 °C.

Seega, kui peo alguseni on jäänud väga vähe aega, täitke jäävormid veega, mille temperatuur on võrreldav palaval suvel toatemperatuuriga. Parem on mitte kasutada kaevu või jahedat kraanivett.