Mpemba efekt
Mpemba efekt on nähtus, kus teatud tingimustel jäätub soe vesi kiiremini kui külm. Nähtus on nimetuse saanud Erasto Mpemba järgi aastal 1963. Kuigi efekti toimumise kohta leidub tõendeid, ei ole teadlased selle olemuses siiani üksmeelel.[1] Samuti ei olda kindlad, mis tingimustel nähtus aset leiab.
Sarnase nähtuse kohta on andmeid juba antiikajast, kuigi info pole katsete kordamiseks piisavalt täpne.[2] Efekti on proovitud seletada mitut moodi.[3]
Võimalikud seletused
[muuda | muuda lähteteksti]- Aurumine – vee aurumine vähendab selle massi ning soojem vesi aurub kiiremini kui külmem. Väiksem kogus vett aga jahtub kiiremini kui suurem kogus.[4][5]
- Jahtumist pidurdava jääkihi tekkimine – madalama temperatuuriga vesi kaldub jäätuma esmalt ülevaltpoolt. Õhuke jääkiht toimib aga soojusisolaatorina vee ja väliskeskkonna vahel, seega väheneb edasine soojuskadu kiirguse ja õhukonvektsiooni kaudu. Soojem vesi seevastu jäätub vee konvektsiooni tõttu esmalt põhjast ja külgedelt.[4]
- Lahused – kaltsiumkarbonaatide, magneesiumi ja teiste lahustunud ainete mõju.[6]
- Soojusjuhtivus – kuumema vedelikuga anum võib sulada läbi jää- või härmatisekihi, mis toimib isolaatorina anuma all. Selle tulemusel satub anum otsesesse kontakti jahedama alumise kihiga, mille peal härmatis tekkis, ning seeläbi jahtub vedelik sellest ajast alates kiiremini kui algselt jahedam vedelik.
- Lahustunud gaasid – külmas vees võib olla rohkem lahustunud gaase kui kuumas vees. See võib kuidagi muuta vee konvektsiooniomadusi. Sellele väitele ei ole teoreetilist selgitust, kuid on eksperimentaalseid tõendeid.[4]
Sarnased efektid
[muuda | muuda lähteteksti]Teised nähtused, mille puhul suuri efekte on võimalik kiiremini saavutada kui väiksemaid
- Latentne soojus: Temperatuuril 0 °C oleva jää soojendamine 0 °C veeks kulutab sama palju energiat kui temperatuuril 0 °C vee kuumutamine temperatuurini 80 °C
- Leidenfrosti efekt: Madalamal temperatuuril vee keetmine võib selle mõnikord kiiremini aurustada kui kõrgemal temperatuuril keetmine[7]
Viited
[muuda | muuda lähteteksti]- ↑ "The Mpemba Effect: Does Hot Water Really Freeze Faster Than Cold Water?". HowStuffWorks (Ameerika inglise). 1. jaanuar 1970. Vaadatud 7. jaanuaril 2024.
- ↑ Ball, Philip (aprill 2006). Does hot water freeze first?. Physics World, lk 19-26.
- ↑ Helle-Mai Piirsoo, Simo Sirel (2014). "MPEMBA EFEKT. Praktiline töö" (PDF). Nõo Reaalgümnaasium. Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 20.01.2022. Vaadatud 20.1.2022.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Jeng, Monwhea (2006). "Hot water can freeze faster than cold?!?". American Journal of Physics 74 (6): 514.arXiv:physics/0512262v1. Bibcode:2006AmJPh..74..514J
- ↑ Kell, G. S. (1969). "The freezing of hot and cold water". Am. J. Phys. 37 (5): 564–565.Bibcode:1969AmJPh..37..564K
- ↑ Katz, Jonathan (aprill 2006). "When hot water freezes before cold". arXiv:physics/0604224 physics.chem-ph.
- ↑ Aare Baumer (2008). "Moosikeetmise aeg". Loodus. Vaadatud 20.1.2022.